ＧＰＳ新技術在地籍測繪中的應用探討

[摘要]實時高精度一直是GPS定位技術的發展方向，在地籍測繪中運用GPS技術已經成為發展的主流，其作用明顯，本文探討了GPS新技術在地籍測繪中的應用方法和作用。

[關鍵詞]土地管理；地籍測繪；GPS技術

[中圖分類號]S29 [文獻標識碼]B [文章編號]1005-1074(2008)09-0213-01

GPS衛星定位新技術的迅速發展，給測繪工作帶來了革命性的變化，也對地籍測量工作帶來了巨大的影響。GPS技術的發展日新月異，定位的精度不斷提高，定位的方法不斷簡化。由于GPS具有布點靈活、全天候、速度快、精度高等優點，使GPS技術在各地的地籍測繪中得以廣泛應用。GPS模式在地理測繪中主要應用于地籍控制測量、地籍碎部測量和在地籍調查中的應用。

1 GPS新技術的定位原理

“實時高精度”一直是GPS定位技術的發展方向。國際GPS組織早就提出要對IGS實行時時預報，目前IGS提供的衛星星歷已經每3小時更新一次，部分IGS分析預報中心已經有能力每1小時更新一次。近幾年，在高精度GPS定位技術方面出現了兩種新的定位方法，它們是網絡TRK技術和精密單點定位技術。隨著這兩項新技術的不斷完善和人們對它們的逐步了解，這兩種新技術的應用范圍將逐漸擴大，其大規模的應用將改變原有的許多GPS作業模式，大大提高GPS測量的工作效率和定位精度。

網絡RTK技術也稱虛擬參考站技術，該技術開始于20世紀90年代末期。網絡RTK是RTK的發展，它是基于多個GPS參考站的觀測數據，形成一個組合觀測值，如同在流動站附近有一個虛擬的觀測站，容易確定整周模糊度參數，快速計算出流動站的位置和精度信息。這項技術大大拓寬了RTK的服務范圍。目前，我國相當一部分國土部門和地震部門建立了這樣的系統，已經在地籍測繪中得到應用。精密單點定位技術是1997年之后出現的新的定位技術，定位原理如同單點定位，采用雙頻載波相位觀測值，需要外部提供精密的軌道和衛星鐘差。該技術的定30位精度可以達到厘米級。這項技術應用于生產實踐，徹底改變現有GPS的作業方式，大大提高GPS的作業效率，對地籍測繪工作的影響不可限量。在TRK定位系統中，受到數據通訊鏈的限制，作用距離一般為10公里左右。但是，如果數據發射設備的功率足夠大，作用的距離大于30公里，RTK定位系統仍然不能正常工作，究其原因，主要是整周模糊度參數不能快速確定，因為隨著參考站和流動站之間的距離增加，軌道誤差和電離層延時誤差等空間相關性降低，模糊度參數的整周特性也降低，增加了固定整周模糊度的難度，有時甚至不能固定。20世紀90年代后期，GPS長距離快速精密定位方法出現突破，根據大區域多個GPS觀測站的數據，衛星軌道誤差和大氣折射誤差可以得到消去或消弱，模糊度的整周特性得到加強，導致了網絡RTK系統的產生和發展。

2 GPS新技術在地籍控制測繪中的應用

利用GPS技術進行地籍控制測繪，不要求通視，這樣避免了常規地籍控制測量點位選取的局限條件，沒有常規三角網(鎖)布設時要求近似等邊及精度估算偏低時應加測對角線或增設起始邊等繁鎖要求，只要使用的GPS儀器精度與地籍控制測量精度相匹配，控制點位的選取符合GPS點位選取要求，那么所布設的GPS網精度就完全能夠滿足地籍規程要求。

由于GPS定位技術的不斷改進和完善，其測繪精度、測繪速度和經濟效益，都大大地優于目前的常規控制測量技術，目前，常規靜態測量、快速靜態測量、TRK技術已經逐步取代常規的測量方式，成為地籍控制測量的主要手段。邊長大于巧kin的長距離GPS基線向量，只能采取常規靜態測量方式：邊長在10～15km的GPS基線向量，如果觀測時刻的衛星很多，外部觀測條件好，可以采用快速靜態GPS測量模式，否則，建議使用常規靜態測量，如果是平原開闊地區，可以嘗試TRK模式；邊長小于skin的一、二級地籍控制網的基線，優先考慮采用RTK方法，如果設備條件不能滿足要求，可以采用快速靜態定位方法；邊長5～10knl的二、三、四等基本控制網的GPS基線向量，優先采用GPS快速靜態定位的方法，設備條件許可和外部觀測環境合適，可以使用TRK測量模式。

近幾年，地籍控制測量基本采用了以上三種GPS測量模式。例如：在大慶83萬畝油田用地的地籍調查中，采用常規靜態的作業方式建立了首級地籍控制網，然后采用TRK測量方式，加密了低級(5“)地籍控制點。隨著精密單點定位技術的不斷完善和網絡RTK系統的建立，未來這兩項新的技術可望成為地籍控制測量的主要方法之一。

3 GPS新技術在地籍碎部測繪中的應用

地籍細部測量和土地勘測定界(含界址點放樣)工作中，主要是測定地塊(宗地)的位置、形狀、數量等重要數據。

由地籍調查規程所知，在地籍平面控制測量基礎上的地籍細部測量，對于城鎮街坊外圍界址點及街坊內明顯的界址點間距允許誤差為±10cm，城鎮街坊內部隱蔽界址點及村莊內部界址點間距允許誤差為±15cm。在進行土地征用、土地整理、土地復墾等土地勘測定界工作中，相關規程規定測定或放樣界址點坐標的精度為：相對鄰近圖根點點位中誤差及界址線與鄰近地物或鄰近界線的距離中誤差不超過±10cm。因此，利用TRK測量模式能滿足上述精度要求。RTK技術使精度、作業效率、實時性達到了最佳的融合，為地籍碎部測量提供了一種嶄新的測量方式。現在許多的土地勘測部門都購置了具有TRK功能的GPS接收系統和相應的數據處理軟件，并且取得十分顯著的經濟效益和社會效益。例如，自2003年以來，山東省土地勘測部門利用TRK技術進行了京滬高速公路和日東高速公路、臨沂經濟開發區和劉家道口水利樞紐等大型征用地測繪的工作。據初步的應用分析，測繪時間節省一半以上，測量精度和可靠性都得到了實質性的改善。該省的臨沂、泰安、威海等十多個地市、縣級土地勘測部門為適應新技術的進步，也都購置了不同型號的GPSFJX接收機及相應的數據處理軟件，使地籍測量和土地勘測定界的技術水平上了一個新的臺階。

采用RTK方式進行碎部測量，與全站儀相比，速度快，作業效率高。與全站儀一樣，RTK測量單點的時間需要幾十秒，但是，它不要求通視，不需要頻繁換站，減少了全站儀頻繁換站所花的時間，而且可以多個流動站通時工作。比較顯示，在相同的時間內，一臺流動站大約是一臺全站儀工作效率的1.5倍。

4 GPS新技術在土地資源調查測繪中的應用

近30年和今后數十年內，是我國經濟快速發展時期，土地利用的形式將發生一系列的變化，因此隨時摸清土地利用形式的變化，進行土地利用變更登記將是我國各級土地管理部門的一項重要的和經常性的工作。土地調查中，通常對應不同的位置精度要求，在采用GPS測量模式上，可以使用單點定位、常規差分GPS、PPK、廣域差分GPS等方式。根據近年來的研究結果，這些GPS測量方式，成倍地提高土地利用變更調查和動態監測速度，其精度和可靠性得到極大的改善，克服了傳統方法的種種弊端，省時省工，適用于各種各樣復雜的變更情況，真正地實現了動態監測的實時性和數值化，保證了土地利用數據的現勢性。

在土地調查中，如果定位精度要求不高(如低于50m)，優先采用單點定位模式；如果定位精度要求達到米級，建議采用廣域差分GPS模式，如果附近已經建立常規差分GPS參考站并能夠接收到差分信號，也可以采用常規差分GPS；如果沒有廣域差分GPS信號接收設備，可以在調查地區附近的已知點上，建立常規差分GPS參考站，采用常規差分GPS或PPK模式。如果是局部地區的精密土地劃界，可以采用RTK測量系統。如臨沂地處魯中南低山丘陵區，東南部和魯東丘陵南部，地勢西北高東南低，境內山脈自北而南有魯山、沂山、蒙山、尼山四條主要山脈，較大山頭800余座，一般海拔200米至500米。海拔500米以上的山峰有500余座，海拔千米以上的山峰有10余座，山區面積占全市面積的三分之一。由于山區地形復雜，其它測量手段無法工作，GPS成為唯一調查手段，GPS幾何精度完全可以滿足土地利用變更調查和動態監測的要求，可以做到方便、快速、實時。關于常規差分GPS和廣域差分GPS定位方式在土地調查中的應用實例不多。實際上，山東省的青島、威海等沿海地區已經建立了常規差分GPS信標站，市場上有很多商用的常規差分改正信號接收機，它們在海洋測繪部門已經得到廣泛應用。如果沿海地方能夠利用這些免費的信號資源，應用于土地調查活動，必然帶來極大的經濟效益。