土地測量工作中GPS技術(shù)的應(yīng)用

韋斯斯 莫芳林 喬湘淑

（柳州市柳城縣國土資源局，廣西 柳州 545200）

1 前言

土地測量是惠及人民群眾的民心工程，既可增加耕地有效面積、確保耕地點補平衡，又能提高耕地質(zhì)量，促進農(nóng)業(yè)增效、農(nóng)民增收。而GPS測量的技術(shù)設(shè)計是進行GPS測量定位的最基礎(chǔ)性工作，它是根據(jù)國家現(xiàn)行的規(guī)范、規(guī)程，針對GPS控制網(wǎng)的用途及用戶要求，提出對GPS測量的網(wǎng)形、精度及基準等的具體設(shè)計。本文就GPS技術(shù)在土地測量工作中的作用進行探討。

2 GPS技術(shù)的特點及特點

GPS又稱為全球定位系統(tǒng)（Global Positioning System GPS）是美國從上世紀70年代開始研制歷時20年耗資200億美元于1994年3月完成其整體部署實現(xiàn)其全天候、高精度和全球的覆蓋能力現(xiàn)在GPS于現(xiàn)代通信技術(shù)相結(jié)合使得測定地球表面三維坐標的方法叢靜態(tài)發(fā)展到動態(tài)叢數(shù)據(jù)后處理發(fā)展到實時的定位與導(dǎo)航極大地擴展了它地應(yīng)用廣度和深度。載波相位差分法GPS技術(shù)可以極大提高相對定位精度。在小范圍內(nèi)可以達到厘米級精度。此外由于GPS測量技術(shù)對測點間地通視和幾何圖形等方面地要求比常規(guī)測量方法靈活、方便已完全可以用來施測各種等級地控制網(wǎng)。GPS全站儀的反展在地形和土地測量以及各種工程、變形；地表沉陷監(jiān)測中已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用在精度、效率、成本等方面顯示出巨大的優(yōu)越性。

3 GPS技術(shù)在土地測量工作中的依據(jù)、密度設(shè)計及基準設(shè)計

傳統(tǒng)調(diào)查方法是利用常規(guī)工具完成目視定位、實地調(diào)查、測量、記錄工作。這種傳統(tǒng)調(diào)查方法在現(xiàn)場實際操作中面臨很大困難，目前在土地測量工作中，利用GPS的定位、導(dǎo)航，通過地理位置的變化實現(xiàn)項目區(qū)實地和電子圖件的實時聯(lián)動，對項目現(xiàn)場地物的真實性和相關(guān)信息的準確性進行實時判斷，現(xiàn)場記錄或繪制調(diào)查成果。

3.1 GPS控制網(wǎng)的技術(shù)設(shè)計的依據(jù)

GPS測量規(guī)范（規(guī)程）是國家測繪管理部門和行業(yè)部門所制定的技術(shù)標準和法規(guī)，目前GPS控制網(wǎng)設(shè)計依據(jù)的規(guī)范（規(guī)程）有：

2001年國家質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局發(fā)布的國家標準《全球定位系統(tǒng)（GPS）測量規(guī)范》，以下簡稱國標（GB）；

1992年國家測繪局發(fā)布的測繪行業(yè)標準《全球定位系統(tǒng)（GPS）測量規(guī)范》，以下簡稱《規(guī)范》；

1998年建設(shè)部發(fā)布的行業(yè)標準《全球定位系統(tǒng)城市測量技術(shù)規(guī)程》，以下簡稱《規(guī)程》；

各部委根據(jù)本部門GPS工作的實際情況指定的其他GPS測量規(guī)程或細則。

3.2 GPS定位的密度設(shè)計

相鄰點間最小距離可為平均距離的1/3～1/2 倍，最大距離可為平均距離的2～3 倍。在特殊情況下，個別點的間距可也可結(jié)合任務(wù)和服務(wù)對象，對GPS點分布要求做出具體的規(guī)定。

3.3 GPS控制網(wǎng)的基準設(shè)計

對于一個GPS網(wǎng)測量工程，在技術(shù)設(shè)計階段必須明確GPS成果所采用的坐標系統(tǒng)和起算數(shù)據(jù)，即明確GPS網(wǎng)所采用的基準。通常將這項工作稱為GPS網(wǎng)的基準設(shè)計。GPS網(wǎng)的基準包括位置基準、方位基準和尺度基準。位置基準一般由GPS網(wǎng)中起算點的坐標確定。方位基準一般由給定的起算方位角值確定，也可以將GPS基線向量的方位作為方位基準。尺度基準一般由GPS網(wǎng)中兩起算點間的坐標反算距離確定，也可以利用地面的電磁波測距邊確定，或者直接根據(jù)GPS基線向量的距離確定。因此，GPS網(wǎng)的基準設(shè)計，實質(zhì)上主要是指確定網(wǎng)的位置基準問題。

4 土地測量項目區(qū)如何應(yīng)用GPS技術(shù)

項目區(qū)以國家控制點為基礎(chǔ)建立GPS控制網(wǎng)，采用國家54 坐標系統(tǒng)和黃海高程，首級GPS控制網(wǎng)相鄰點間基線長度精度要達到國家GPS測量規(guī)范E 級標準，固定誤差≤10mm，比例誤差系數(shù)≤20；GPS測量大地高差的精度可在E 級標準基礎(chǔ)上放寬1 倍執(zhí)行。首級GPS控制網(wǎng)點數(shù)≥2 個，并埋設(shè)固定標志和做好相應(yīng)的點之記，以便長期保存和以后核查使用。二級GPS網(wǎng)的布設(shè)應(yīng)根據(jù)項目區(qū)地形和交通狀況以及作業(yè)效率綜合考慮，按照優(yōu)化設(shè)計原則進行，應(yīng)基本滿足全站儀測圖的需要，其點位精度平面：5mm+1ppm*D；高程：6mm+15ppm*D。點位應(yīng)埋設(shè)固定標志。也可在首級GPS控制網(wǎng)的基礎(chǔ)上布設(shè)導(dǎo)線作為測圖的控制點，其導(dǎo)線相對閉合差為1?14000，每邊測距中誤差±18mm，測區(qū)邊界界址點應(yīng)達到圖根點要求，其坐標閉合差為0.22m。

GPS控制網(wǎng)的基準包括：GPS網(wǎng)基線的向量解中的位置基準的選擇；GPS網(wǎng)轉(zhuǎn)換到地方坐標系所需的基準設(shè)計；GPS網(wǎng)尺度基準設(shè)計。

位置基準設(shè)計。通過實踐研究發(fā)現(xiàn)，GPS基線向量解算中作為位置基準的固定點誤差是引起基線誤差的一個重要因素，使用單點定位坐標值作為起算坐標時，其誤差可達數(shù)十米以上。因此，在基線解算中必須對網(wǎng)的位置基準進行設(shè)計。基線解算所需的起算點坐標，應(yīng)按以下優(yōu)先順序采用：

國家GPSA、B 級網(wǎng)控制點或其它高等級GPS網(wǎng)控制點的已有WGS－84 坐標；

國家或城市較高等級控制點轉(zhuǎn)換到WGS－84 坐標系后的坐標值；

若網(wǎng)中無任何其他已知起算數(shù)據(jù)，可將網(wǎng)中觀測條件較好、觀測時間較長（不少于30min）的單點定位結(jié)果的平差值提供的WGS－84 系坐標。

尺度基準設(shè)計。盡管GPS觀測的基線向量本身已含有尺度信息，但由于GPS網(wǎng)的尺度含有系統(tǒng)誤差，為有效地降低或消除這種尺度誤差，還需要提供外部尺度基準。尺度基準設(shè)計有以下幾種方案：

采用外部尺度基準。對于邊長小于50km的GPS網(wǎng)，可用較高精度的測距儀（10-6 或更高）測量2-3條基線邊，作為整網(wǎng)的尺度基準。對于大型長基線網(wǎng)，可采用SLR 站的相對定位觀測值和VLBI 基線作為GPS網(wǎng)的尺度基準。

采用內(nèi)部尺度基準。在沒有外部尺度基準的情況下，在網(wǎng)中選擇一條長基線，并對該基線進行長時間、多次觀測，最后取多次觀測時段所得到的基線的平均值，以其邊長作為網(wǎng)的尺度基準。由于它是不同時段的平均值，尺度誤差基本上可以抵消。因此，它的精度要比網(wǎng)中其他短基線高得多，可以作為尺度基準。

[1]聶上海,殷立瓊.GPSRTK 技術(shù)在數(shù)字化地形測量上的應(yīng)用實驗[J].測繪通報,2005,(03)

[2]王仕強.山區(qū)地形測量探討[J].水道港口,1999,(01)

[3]林抗旱.論GPS定位系統(tǒng)在工程測量工作中的應(yīng)用[J].建材與裝飾(下旬刊),2008,(04)

[4]趙廣信.積極開拓工程測量的服務(wù)領(lǐng)域[J].中國測繪,2005,(04)

[5]鄭漢球，洪立波，陶福海.工程測量技術(shù)的發(fā)展和我們的對策[J].北京測繪,2006,(01)