手持GPS在土地测量中的稳定性分析研究

□崔丽红

（运城市国土资源局山西运城044000）

手持GPS在土地测量中的稳定性分析研究

□崔丽红

（运城市国土资源局山西运城044000）

手持GPS具有不受时间限制、操作简单、小巧轻便等优点，被广泛地应用到了国土测量的工作中，在勘察地界、物化探测网布设、工程验收等方面简化了工作程序、节省了人力物力、加快了工作进度、提高了工作效率。手持GPS设备的稳定性，是其测量精准度的基础，同时也是测量成果真实有效的可靠保障。本文设计采取4种不同的定位方法，从手持GPS的信号接收时间、信号接收的顺序以及定位各点之间的位置关系等角度，以实验的方式对其稳定性进行分析，找出最佳的定位方法。

手持GPS；土地测量；稳定性

土地测量是国土资源管理的一项十分重要的内容，在土地资源调查和国土监测、建设用地勘验、土地开发项目验收、土地利用评价等方面都起到了十分重要的作用。GPS（globalpositioningsystem）“全球定位系统”的英文缩写，是由美国研发的一套卫星导航定位系统，如今越来越多地应用到各个领域。

手持GPS，即移动GPS，是将GPS智能手持机作为终端，基于移动互联网所建立的地理信息系统。手持GPS的使用不受时间限制、操作简单、比起RTK小巧轻便、价格便宜等，这些优点使得它广泛地应用到了国土测量的工作中，在勘察地界、物化探测网布设、工程验收等方面简化了工作程序、节省了人力物力、加快了工作进度、提高了工作效率。

手持GPS设备的稳定性，是其测量精准度的基础，同时也是测量成果真实有效的可靠保障。所谓设备的稳定性，就是指仪器能够在不同的地点、不同的时段里，所测得的数据符合规律，其误差能控制在允许的范围内。这样，内业工作对数据的判读、分析、应用才能真是可靠。但是，目前由于定位时间的长短、GPS基站的信号传输强度、测量天气状况的好坏、地表植被和建筑物的遮挡、和操作不当等因素，手持GPS定点往往会出现较大误差。误差过大，超过了允许的范围，不仅不符合相关操作规程的要求，还会导致测量结果的可靠性降低，影响正确的土地测量工作。因此，对手持GPS设备进行稳定性测试是十分必要的。本文设计采取4种不同的定位方法，从手持GPS的信号接收时间、信号接收的顺序以及定位各点之间的位置关系等角度，以实验的方式，找出最佳的定位方法。

1 手持GPS类型介绍

手持GPS分为高精度和低精度两大类。设备的标准配置包括接收天线、定位解算主板、电源系统、微型电脑、应用软件、其他设备等。

1.1 高精度手持GPS

高精度手持GPS的由于采用的是专业卫星定位模块，在获取高精度的地理位置信息更加的便捷，其精度可以达到20～100cm[1]。此外，它支持多种工具软件的使用，兼容CORS、RTK、SBAS，以及二次开发的采集录入软件等。高精度手持GPS一般应用于专业的测绘工作、地理信息调查和地籍信息的采集工作中。但是，因为其价格较高，在普通的测绘工作中不常用到。

1.2 低精度手持GPS

低精度手持GPS采用了“单点定位原理”，所以精度较低[2]。其定位精度受卫星轨道误差、钟差及信号传播误差等因素影响，尽管其中的一些系统误差可以通过模型加以消除，但残差仍不可忽视[3]。低精度手持GPS价格较低，其应用较为广泛，目前市场上有各种不同品牌的普通设备。

2 稳定性实验

2.1 实验地块概况

实验地块位于运城市，该地块Z位于规划土地综合整治工程项目区内，形状为不规则多边形，A，B，C，D，E，F分别为其五个顶点（如图1）。目前，Z的地籍资料完整并已入库。根据解析法计算地块Z的面积为749.6966m2。

图1 实验地块Z示意图

2.2 方法设计

本次实验采用佳明GPSMAP-62sc型手持GPS，设计采用4种方法：（1）短时间静态定位，逐个对地块顶点进行定位，每点静态测量时间为1分钟；（2）长时间静态定位，逐个对地块顶点进行定位，每点静态测量时间为20分钟；（3）动态测量，沿顺时针方向，依次对A-B-C-D-E-F定位；（4）动态测量，沿逆时针方向，依次对F-E-D-C-B-A定位。

表1 地块Z各顶点坐标测量数据

2.3 手持GPS定位操作

2.3.1 坐标系参数设置。由于GPS导航系统是根据WGS84经纬度坐标系建立的，而我国国土管理和测绘普遍使用的是西安80坐标系（或者北京54坐标系）。因此，要对手持GPS设备的坐标系进行参数设置。从现有坐标系转换为另一坐标系的过程中，两者之间会发生平移和旋转[4]。表现在实际操作过程中，同一点的坐标，用不同的坐标系测量，出现的误差范围是80～120米。

(1)坐标格式的设定步骤：开机进入主界面——选择“设置”菜单——选择“坐标”子菜单——点击“坐标格式”，选择出现的输入框中——打开坐标格式列表——选择“UserUTMGrid”(公里网坐标显示格式)，并确认——将相关参数（中央经线6度带本区域使用113；投影比例为1；东西偏差值为500000；南北偏差值为0）输入至“自定义坐标格式”页面中——储存设置。

(2)坐标系系统设定步骤：回到主界面——选择“设置”菜单——选择“坐标”子菜单——点击“坐标系统”，出现输入框——点击坐标系统列表——选择“用户”，出现“自定义坐标系统”页面——输入相关的参数（以西安80坐标系为例，DA=-3，DF=0）——存储设置数据。

坐标系系统设定只针对低精度手持GPS设备。

2.3.2 外业操作

(1)目标地的确定。根据地形图或地籍资料，查找出目标地的坐标，将值输入手持GPS设备中。

(2)导航起始点的确定。在空旷地信号接收较强的地方，确定导航起始点。

(3)导航过程中，要注意手持GPS“位置”画面中的估计误差。低精度手持GPS估计误差小于15m时，说明当前位置准确[5]；如果估计误该值，则应保持静态，对设备GPS作差分运算。

(4)目标点的确定。低精度手持GPS在“位置”界面显示的估计误差小于规定范围（山区小于15m；平原小于10m），该界面的坐标值与目标点预设坐标值相等，即可确定当前位置为目标点[6]。此外，还可以运用地表现状判读的方法辅助确定。

2.4 结果分析

运用4种定位方法，分别测得A，B，C，D，E，F的坐标，详见表1。

地块Z的4种定位方法，最大误差为逆时针定位法：219.6170m2；最小误差为长静态定位法：2.1394m2。

逐点静态定位测量与顺时针或逆时针动态测量相比较，面积误差不在同一数量级，前者的误差明显小于后者。

短静态定位（1min）与长静态定位（20min）比较可得，在定位时间长的情况下，误差会明显减小。

在动态定位测量时，误差的产生和范围与运动路线无关，面积误差均较大。

在测量地块时，面积越小，测量所需的精度越高时，误差往往越大。

表2 地块Z各边边长计算表

表3 地块Z面积和误差计算表

3 结论

由此可以得出：（1）手持GPS的精度受信号接收时间的影响较大，测量时需等待信号接收稳定时，再进行测量；（2）手持GPS在移动时，由于接收信号不稳定等因素的影响，误差会增大。（3）手持GPS适用于较大田块的测量，对面积较小，测量精度要求高的地块，它的使用存在一定的局限性。

结束语

手持GPS设备具有轻巧便于携带，操作简单直观等特点；在测量过程中，由于多种因素的影响，会出现偶然误差较大情况，有时甚至还会出现粗差，影响测量工作的质量。对此，我们要认真分析原因，在保持手持GPS设备对信号接收稳定的同时，减少人为操作不当所带来的测量误差，确保设备高效运用。

[1]黎曦,汤丽琼.手持低精度及高精度GPS接收机在林业调查中的应用研究[J].安徽农业科学,2012(23).

[2]冯晓娜,徐文兵,汤孟平,吴广正.集思宝G330手持全球定位系统接收机在林区单点定位的精度分析[J].浙江农林大学学报,2013(5).

[3]程政,班亚龙,张提升,牛小骥.竹林环境中GPS信号质量及其定位性能分析[J].地理与地理信息科学,2015 (5).

[4]张光华.全球导航卫星系统[D].哈尔滨：哈尔滨工业大学,2013.

[5],[6]黎曦,汤丽琼.手持低精度及高精度GPS接收机在林业调查中的应用研究[J].安徽农业科学,2012(23).

1004-7026（2016）09-0133-03

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10.16675/j.cnki.cn14-1065/f.2016.09.090

崔丽红（1981—），女，就职于运城市国土资源局，助理，主要从事土地测绘业务工作。