GPS技術(shù)在地籍測(cè)量中的應(yīng)用與操作

吳一學(xué)

摘要：跟隨科學(xué)的發(fā)展測(cè)量技術(shù)也日益更新在此作者研究了全球定位系統(tǒng)在地籍控制測(cè)量中的應(yīng)用。通過分析利用GPS技術(shù)在地籍控制網(wǎng)這一實(shí)例，具體探討了應(yīng)用過程中布網(wǎng)的一般原則、外業(yè)選點(diǎn)的注意事項(xiàng)、施測(cè)的作業(yè)方法、內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理的模型選取和平差結(jié)果的精度評(píng)定等問題，由結(jié)果可知，GPS是一種準(zhǔn)確、快速和經(jīng)濟(jì)的定位技術(shù)。

關(guān)鍵詞：地籍測(cè)量;控制;測(cè)量精度

1引言

地籍管理從最初單一的稅收地籍發(fā)展到產(chǎn)權(quán)地籍，再到現(xiàn)在的多用途地籍，其內(nèi)涵不斷豐富。在此過程中，測(cè)繪手段也取得了長(zhǎng)足進(jìn)步，測(cè)繪儀器從最初的原始工具到經(jīng)緯儀、水準(zhǔn)儀、測(cè)距儀、全站儀等，現(xiàn)在GPS技術(shù)正在不斷得到應(yīng)用。本文研究了GPS在地籍控制測(cè)量中的應(yīng)用。

2選點(diǎn)和布網(wǎng)原則

為了保證觀測(cè)工作的順序進(jìn)行和測(cè)量結(jié)果的可靠性，并滿足地籍測(cè)量的要求，GPS控制點(diǎn)的選擇和布網(wǎng)應(yīng)遵守下列原則：

①原則上，每個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)政府所在地布設(shè)一個(gè)D級(jí)GPS控制點(diǎn)，邊長(zhǎng)平均為10km，為以后鄉(xiāng)鎮(zhèn)地籍測(cè)量和布設(shè)低一級(jí)GPS點(diǎn)打基礎(chǔ);

②GPS控制點(diǎn)應(yīng)盡量遠(yuǎn)離高壓輸電線路和大功率無線電發(fā)射源（如電視臺(tái)、微波站），以減少對(duì)GPS信號(hào)的干擾

③點(diǎn)位附近不應(yīng)有大面積水域或強(qiáng)烈信號(hào)干擾接受的物體，以免造成信號(hào)衰減;

④點(diǎn)位目標(biāo)顯著，在地平仰角15°以上的視野內(nèi)不宜有障礙物，以減少信號(hào)遮擋

⑤GPS點(diǎn)位的選取應(yīng)方便交通、使用和長(zhǎng)久保存且點(diǎn)位基礎(chǔ)堅(jiān)實(shí)穩(wěn)固

⑥為便于全網(wǎng)整體觀測(cè)、整體平差，提高精度，GPS控制網(wǎng)采取邊連式構(gòu)網(wǎng)方式

⑦GPS異步環(huán)或附和路線邊數(shù)≤8。

3觀測(cè)工作

3.1觀測(cè)要求

GPS觀測(cè)使用TrimbleR8雙頻接收機(jī)（兩臺(tái)），ZhdV8雙頻接收機(jī)（一臺(tái)），儀器標(biāo)稱精度±（10mm+10-6D），觀測(cè)應(yīng)滿足下列要求：①有效觀測(cè)衛(wèi)星總數(shù)≥4;②同時(shí)觀測(cè)有效衛(wèi)星數(shù)≥4;③衛(wèi)星高度角≥15°;④平均重復(fù)設(shè)站數(shù)≥116;⑤數(shù)據(jù)采樣間隔15s;⑥觀測(cè)時(shí)間≥45min。⑦觀測(cè)記錄按GPS測(cè)量手簿認(rèn)真及時(shí)填寫;⑧開機(jī)、關(guān)機(jī)按GPS接收機(jī)操作規(guī)程進(jìn)行。

3.2觀測(cè)方法

在GPS觀測(cè)前，提前一天，用最近的GPS衛(wèi)星星歷參數(shù)作出衛(wèi)星可見性預(yù)報(bào)，避開PDOP值較大的時(shí)段，以保證得到最佳觀測(cè)時(shí)間，提高作業(yè)效率和觀測(cè)質(zhì)量。

野外作業(yè)時(shí)，應(yīng)根據(jù)接收機(jī)的臺(tái)數(shù)、天氣、交通車輛及網(wǎng)形等情況，在技術(shù)設(shè)計(jì)擬定的調(diào)度表基礎(chǔ)上，提前一天編制第二天的作業(yè)調(diào)度計(jì)劃表。并依照實(shí)際作業(yè)進(jìn)展情況對(duì)觀測(cè)計(jì)劃進(jìn)行必要的調(diào)整。觀測(cè)計(jì)劃是順利高效完成GPS控制的重要保證。

按觀測(cè)計(jì)劃各組人員按時(shí)到達(dá)指定的點(diǎn)位并做好儀器安置和開機(jī)的準(zhǔn)備工作，開機(jī)后認(rèn)真量取儀器高并記錄在測(cè)量手簿上。接收機(jī)開始記錄數(shù)據(jù)后，仔細(xì)查看測(cè)站信息、接收衛(wèi)星數(shù)、衛(wèi)星號(hào)、信噪比、實(shí)時(shí)定位結(jié)果及存貯介質(zhì)記錄情況等，發(fā)現(xiàn)異常及時(shí)處理。在觀測(cè)過程中，觀測(cè)者不得關(guān)機(jī)又重新啟動(dòng)、自測(cè)試、改變衛(wèi)星高度角及數(shù)據(jù)采樣間隔、改變天線位置，關(guān)閉或刪除文件等;不得離開測(cè)站，以防止人及其他物體震動(dòng)、碰動(dòng)天線或遮擋衛(wèi)星信號(hào)。儀器工作正常后，及時(shí)填寫GPS測(cè)量手簿中各項(xiàng)內(nèi)容。每日觀測(cè)結(jié)束后，及時(shí)將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)存或備份，同時(shí)還需檢查數(shù)據(jù)是否正確完整，當(dāng)確保數(shù)據(jù)正確無誤地記錄保存后，及時(shí)清除接收機(jī)內(nèi)存中的數(shù)據(jù)以確保下次觀測(cè)數(shù)據(jù)的記錄有足夠的存儲(chǔ)空間。

4數(shù)據(jù)處理

4.1向量解算

基線向量解算采取雙差相位觀測(cè)值多站、多時(shí)段自動(dòng)處理方法進(jìn)行，適當(dāng)?shù)剌o以人工干預(yù)模式;手工處理模式時(shí)，通過對(duì)基線殘差的分析，采用數(shù)據(jù)的開窗處理技術(shù)，截取合適的時(shí)間段、選取合適的衛(wèi)星截止高度角，刪除亞健康狀態(tài)的衛(wèi)星。解算后得到各基線向量值及其方差陣后，進(jìn)行同步環(huán)、重復(fù)觀測(cè)邊以及異步環(huán)觀測(cè)的檢核，對(duì)超限基線予以剔除或進(jìn)行野外返工。

4.2外業(yè)數(shù)據(jù)質(zhì)量檢核

為了說明外業(yè)數(shù)據(jù)質(zhì)量的可靠性，現(xiàn)從同步環(huán)精度、重復(fù)基線觀測(cè)精度、異步環(huán)精度等3個(gè)方面進(jìn)行檢核，如表1～表3所示。

表1 同步環(huán)精度統(tǒng)計(jì)表

表2 重復(fù)基線觀測(cè)精度統(tǒng)計(jì)表

表3 異步環(huán)精度統(tǒng)計(jì)表

從表1可以看出，所有的同步環(huán)相對(duì)閉合差，滿足《全球定位系統(tǒng)（GPS）測(cè)量規(guī)范》[3]（以下簡(jiǎn)稱《規(guī)范》的要求，外業(yè)觀測(cè)質(zhì)量是可靠的。根據(jù)《規(guī)范》的有關(guān)規(guī)定坐標(biāo)閉合差≤7mm，從表2數(shù)據(jù)可以看出沒有超過2的，可以認(rèn)為重復(fù)觀測(cè)邊的精度滿足要求，質(zhì)量合格。表3中所有的異步環(huán)相對(duì)閉合差均<3，滿足要求，最大相對(duì)閉和差為2101，從異步環(huán)閉合差的檢核結(jié)果來看，外業(yè)觀測(cè)質(zhì)量可靠。

4.3GPS網(wǎng)平差

4.3.1GPS的三維無約束平差

由同步觀測(cè)和異步觀測(cè)的基線向量互相聯(lián)結(jié)構(gòu)成GPS網(wǎng)。三維無約束平差在WGS284坐標(biāo)系下進(jìn)行，平差以網(wǎng)中基線解算基準(zhǔn)D01點(diǎn)固定三維WGS284坐標(biāo)作為GPS網(wǎng)平差的位置基準(zhǔn)。無約束平差使用南方GPS數(shù)據(jù)處理軟件4.0網(wǎng)平差軟件進(jìn)行，無約束平差的觀測(cè)值是獨(dú)立基線向量及其方差陣，無約束平差的目標(biāo)之一是提供全網(wǎng)平差后的WGS284系三維坐標(biāo)，二是考察GPS網(wǎng)基線向量觀測(cè)值的網(wǎng)內(nèi)部符合精度以及觀測(cè)值是否存在系統(tǒng)誤差和粗差，其誤差統(tǒng)計(jì)如表4所示。

表4 無約束平差GPS網(wǎng)的點(diǎn)位中誤差統(tǒng)計(jì)表

表6約束平差后GPS網(wǎng)的邊長(zhǎng)相對(duì)中誤差統(tǒng)計(jì)表

從表5、表6可以看出，GPS網(wǎng)二維約束平差后點(diǎn)位精度較高，而且精度均勻。約束平差后GPS網(wǎng)的邊長(zhǎng)相對(duì)中誤差也滿足要求。

5結(jié)束語(yǔ)

根據(jù)GPS技術(shù)的不斷改進(jìn)，其測(cè)繪精度、測(cè)繪速度和經(jīng)濟(jì)效益，從經(jīng)濟(jì)角度上考慮，都大大優(yōu)于目前常規(guī)控制測(cè)量技術(shù)，GPS技術(shù)可作為地籍控制測(cè)量的主要手段。