GPS 土地测绘实践中影响测绘精度的相关因素思考

孙 丽 上海市地籍事务中心，上海市 200003

地籍控制测量的目的就是为地籍碎部测量建立基准，从而通过该基准来确立地球表面点坐标的基本框架。一般来说，许多国家都会在测绘过程中确立一个已知控制点，并给予它给出局部基准建立局部坐标系。但是在野外进行GPS 的相关测绘与观测工作过程中，观测值往往以世界基准为主，即WGS-84［1］。

1 基于GPS 的城镇土地测绘

1.1 测绘区域概况

为了能够体现GPS 土地测绘实践的普遍性，本文选择了上海的一个县城——崇明县作为实验测绘区。该区域面积为1185km2，县内建筑密度达到38.55%，建筑物的分布较为均匀规整。该县县内城镇土地类型较为齐全，具有地籍测绘的代表性，县内最大占地面积就是交通运输用地，为381.2km2，其它用地依次为住宅用地、商务用地、公共管理用地、仓储用地和其他一些水域、电力等特殊用地。县内城镇住宅用地基本覆盖了全区的各个位置，相对分布均匀，而其他土地类型则分散于住宅用地中。

1.2 基于GPS 的控制网络布设

为了便于在该地区进行测绘工作，地籍测量站选择了交通便利，易于找点的位置，首先在三个已知的二级国家控制点进行了首级控制网布设。该区域控制网所采用的是分级布网，由三个国家二级控制点与未知三点进行联通，就形成了基于GPS 的首级控制网。然后以此类推，在测区内由二级、三级和四级控制点分别与未知控制点形成了二、三、四级控制网，最终的网内具有40 个控制点，它们共同组成了崇明县该地区的地籍测量基本控制网，覆盖范围20 平方公里，覆盖了整个测绘地区。

1.3 GPS 平面控制网的数据精度评定

该区域的GPS 静态测量采用了TGO 软件进行解算后处理，并以WGS-84 坐标系作为基准而进行GPS 网平差。

数据处理分为三个阶段，首先是粗加工阶段，该阶段会对该地区一些地籍原始观测数据进行数据下载、读取、检查和修改;其次是预处理阶段，在这个阶段被观测数据将进行标准化处理，比如对各接收文件的记录类型、格式、采样率、项目与数据单位的全部统一，统一数据后就可以对观测值进行修正;最后一个阶段是解算阶段，主要是对GPS 首级网控制基线向量的解算。在解算过程中，要把握好测绘比率，从而评估测绘方差与次好基线解间的关系。当比率大于3 时，就表明基线向量的质量较好。通常来说，参考方差会将测绘的实际误差与基线解的期望误差联系起来，所以参考方差时，如果基线向量小于10 都是比较理想的质量。另一方面，GPS 的收集控制网在无约束平差后的平面最优闭合环控制范围应在0.005ppm～1ppm，最差环闭合差应为0.532ppm。该地区经过地籍测绘测得最差环闭合差为1.615ppm，所以基于GPS 的控制网测量较好，在允许范围内。

基于GPS 数据，再经过TGO 进行处理后的地籍测绘数据结果表明，在崇明县地区所布设的GPS 控制网精度已经达到了GPS 的测量精度要求，它可以作为研究地籍碎部测量及其精度控制的基准［2］。

2 地籍碎部测量中界址点的测量精度误差来源

在对崇明县地籍测绘中，基于GPS 土地测绘实践的界址点坐标精度测量要求很高，但实际中无论用怎样的方法进行测量都会出现误差，所以为了保证界址点的精度，应该找出影响测绘精度，导致误差的相关因素。

本文针对基于GPS 土地测绘的极坐标测量方法进行影响界址点测量精度的误差来源分析，其最主要的来源即为系统误差。系统误差有很高频率出现在每一次的测量作业中，给测量工作者带来无法预估的麻烦。

2.1 系统误差

系统误差也称为界址点点位系统误差，它的表现形式多为GPS 测绘仪器本身的误差。比如说测角误差mμ和测距误差mS。测绘人员要对仪器进行误差估算，具体步骤如下:

在崇明县某地区测站点A，其坐标为(xA，yA)，若待测点为P，那么坐标就应该为(xp，yp)。当S 为A 测试站点到测试点的直线平距，那么S=AP。假设B 为定向点，αAB就应该为起始方位角，设β 为AB 与AP的夹角，这个角也可以称为水平角。根据误差传播定律我们可以计算出xP和yP的方差，它们的推算公式为:

那么该仪器本身影响界址点的点位误差m 就应该为:

考虑到此误差的来源，很大可能是由于实际相邻量控制点检的点位误差与界址点的点位中误差而带来的，误差的大小与控制网的布设、控制网平差的起算点等因素有关。如果起算点与布设点能够有效控制，那么常规来说它们的相邻点点位中误差m 最大值是不应该超过0.03m 的，所以说测站点的点位误差可以取值0.03m、0.02m。

2.2 偶然误差

偶然误差也是一种来自于GPS 测量仪器的误差，如图1 所示。

图1 仪器对中误差示意图

图1 中α 表示真水平角，α’是实际测量的水平角，在A 测站点，A’表示仪器的对中点，而B 则是定向点，C 则为待测的界址点。那么当S1和S2为A 测站到定向点B 和界址点C 的距离时，S12就可以表示为界址点C 到定向点B 的距离。那么e 就是对中误差，经测量证明，e 的数值不会超过0.001m。所以来自于仪器测量过程中的这种偶然误差的表示公式就应该为:

如果m 取值0.001m，可以推算出棱镜的偏心误差m 为:

由于一般棱镜偏差值可以取0.05m，那么:

2.3 粗略误差

粗略误差来自于操作人员的工作粗心，比如说当司镜员可能在放置棱镜设备时没有放置到有效位置。所以这类误差是可以避免的，而且它对于精度的影响也不会很大［3］。

以上三种误差都是能够影响到GPS 土地地籍碎部测量精度的相关因素。当然除了技术层面，能够影响GPS 土地测绘精度的因素也可能来自于设备其他功能，例如GPS 卫星钟差、星历误差等等与标准实践的误差，或者GPS 信号传播受到电磁波效应影响而形成电离层折射。亦或是GPS 信号接收机由于周跳容被忽略而影响了坐标精度等等。所以无论从内部还是外部，GPS 土地测绘的每一项技术都需要进行测绘精度干扰因素的检查，并以科学的方法进行排除［4］。

3 总结

GPS 土地测绘是一项范围很广且控制点密度很高的高精度要求测量工作。本文粗略的分析了上海崇明县地区的地籍测绘工作，简要分析了基于GPS 的控制网络布设与地籍碎部中可能影响测绘精度的相关因素，希望通过实例来证明GPS 土地测绘的严谨性和重要性，将诸如GPS、RTK 这样的新技术多多运用到土地测绘中，提高测绘精度。

［1］张敬东.GPS 在城镇地籍测量中的应用［D］.河南农业大学，2009.8.

［2］刘祥.GPS 技术在现代地籍测量中应用研究［D］.吉林大学，2012.17.

［3］黄晓君.城镇地籍测量及精度分析［D］.内蒙古师范大学，2010.43.

［4］叶仁福.GPS 土地测绘技术中测绘精度的影响因素［J］.科技与创新，2014(9):147-147.