GNSS控制測量在地籍測量中的應用

張 文，周 謙

（湖南省有色地質勘查局二一七隊，湖南 衡陽 421000）

在“互聯網+”時代背景下，現代測量技術大力發展，地籍測量技術日漸豐富[1]。為滿足城市發展土地管理和規劃的需要，對廣東省某區進行1：:500地籍圖更新工作，形成國家2000坐標系，1985國家高程基準的數據成果，便于政府管理及使用。通過實地踏勘，作業區內人口和建筑物密集，無論從控制測量到細部測量困難較大。且作業區是分散圖斑，圖斑面積大小不一，針對該作業區實際情況開展地籍測量工作，為了提高作業區地籍測量成果整體水平和提高后期地籍細部測量效率，運用GNSS為作業區控制測量主要手段，以提交真實反映作業區內現狀為工作目標。

1 作業區控制測量思路

控制測量參照地籍控制測量方法，包括首級控制測量、加密控制測量和圖根控制測量，遵循從整體到局部，從高級到低級的原則[3]。明確使用靜態GNSS測量方式為作業區主要控制測量手段，作業區GNSS首級控制網參照全球定位系統(GPS)測量規范（GBT 18314-2009）、《城市測量規范》（CJJ 8-2011）D級（四等）網靜態衛星定位網的要求測設，經基線解算、整體平差獲得D級GNSS控制網成果，在首級控制網基礎上分測區布設E級加密GNSS控制網，圖根控制采用GNSS-RTK單基站測量方法直接布設二級控制點，以滿足后期地籍細部測量需要。

2 控制測量準備工作

使用GNSS控制測量方式作為該作業區主要控制測量手段，首先明確質量為首、數據為重、事先防范的原則[2]。為了保證作業區控制測量的質量和進度，投入相應技術人員，并對投入技術人員進行相關業務培訓，明確各崗位職責。本測區投入的GNSS硬件設備為天寶R10 GNSS接收機(靜態水平精度3mm+0.5ppm RMS，垂直精度5mm+0.5ppm RMS）6臺套和天寶基線解算軟件等。

通過國土部門收集作業區國家等級控制點成果數據、衛星影像圖、已有地形圖、地籍區和地籍子區數據等為作業區控制測量工作首級控制的起算數據和控制點點位布置的準備工作。

3 布網要求

作業區GNSS選點方案以《城市測量規范》（CJJ 8-2011）為依據，通過實地踏勘，要求布點均勻，不宜在一條直線上。平均邊長按2km布設，最大邊長不超過平均邊長的2倍，困難地區可適當放寬。盡量避免作業區內控制點過密或過疏，影響后期地籍細部測量效率。測區包含三個行政村，整體布設D級控制控制點10個、各村加密布設E級控制點30個（行政村不連片）。

圖1 GNSS控制網部分網形

根據任務要求和作業區現狀，在首級控制網的基礎上，進行二級GNSS圖根控制測量加密，二級GNSS控制測量采用GNSSRTK動態模式測量。相鄰點點距應大于等于300m，如通視條件等不允許，根據實際情況調整。因各行政區屬城中村形式，房屋密集，一平方公里房屋數量為五千戶，房屋層數三層左右，村中房屋小巷寬度較窄，為保證地籍測量精度要求，二級GNSS圖根點布置總數為500個。

作業區GNSS控制點埋石點位應嚴格按照《城市測量規范》（CJJ 8-2011）要求，GNSS控制點點位應避開高壓電塔、較強反射面等GNSS信號有影響位置。選擇易保存、堅固，方便后期使用全站儀進行加密圖根控制點。在水泥面的控制點制作統一在水泥面按20cm×20cm，深0.5cm刻石，非水泥面控制點標石制作規格如下圖。

圖2 E級控制點普通標石（單位：CM）

圖3 二級點、圖根點普通標石（單位：cm）

4 GNSS外業觀測注意事項：

首級靜態GNSS控制測量外業觀測應注意事項。

（1）GNSS網形設計時獨立閉合邊數或附合線路邊數小于10條，站點平均重復設站數大于等于1.6，保證一定重復設站的次數，具備一定重復基線的條件。

（2）記錄外業觀測信息如點號、儀器高、接收機及天線類型等信息。

（3）野外GNSS數據采集時，觀測時強度因子PDOP≤6，同步接收有效衛星數≥6，衛星高度截止角≥15°，同步時長不低于45分鐘，如已知點與目標點距離過長，應延長有效觀測時間。

二級GNSS控制測量數據采集注意事項。

（1）開始前應對儀器進行初始化。觀測應在得到固定解，并收斂至毫米級、水平精度HRMS小于2cm、垂直（高程）精度VRMS小于3cm且穩定后開始記錄，記錄結果應是固定解的數據。

（2）每測回的自動觀測個數不應少于十個觀測值（在電子手簿的觀測次數或觀測時間中進行設置），每次讀數的坐標分量較差應不大于10mm，取平均值作為定位結果。

（3）同一時段測回間的平面坐標較差應小于2cm，高程坐標較差應小于3cm。RTK平面控制點測量平面坐標轉換殘差不應大于±2cm。

（4）GNSS-RTK數據采集時，觀測時強度因子≥4且≤6，同步接收有效衛星數≥5，衛星高度截止角≥15°。

5 靜態GNSS控制點數據內業處理

高質量的GNSS外業觀測數據，其結果決定了外業觀測是否返工需要重測和補測。對所有GNSS外業觀測數據使用南方測繪GNSS數據處理與平差軟件處理，經軟件分析預處理對可用性低于70%的點，需特別注意處理。但同一時段觀測值的數據剔除率不宜大于20%。

本項目處理基線50條，在基線處理時設置符合規范方差比和中誤差，對衛星同度截止角、歷元間隔及衛星星歷數據進行調整和相應處理，使基線方差比、基線中誤差、相對誤差、方位角中誤差達到規范要求。同步環、異步環閉合差最大值為0.0318，最小為0.001，相對閉合差最大值為2.48PPM，相對閉合差最小值為0.01PPM，最弱邊相對中誤差為已知點2-D002，相對中誤差為1/86452,滿足規范要求≤1/45000,如觀測數據不滿足規定時，有關成果應及時補測。

在基線向量檢核符合要求后，以三維基線向量及其相應方差——協方差陣作為觀測信息．以一個點在WGS84坐標系中的三維坐標作為起算依據，進行無約束平差。無約束平差應輸出WGS84坐標系中各點的三維坐標、各基線向量及其改正數和其精度。本項目三維自由網單位權中誤差為0.037m，滿足規范要求。

利用無約束平差后的觀測量，在WGS84坐標系中進行三維約束平差。平差中，對已知點坐標、已知距離和已知方位，可以強制約束，也可加權約束。平差結果應包括相應坐標系中的三維坐標，基線向量改正數、基線邊長、方位、轉換參數及其相應的精度。本項目約束平差單位權中誤差為0.011m，基線向量改正及相對精度均符合規范要求。

6 GNSS控制測量的優劣勢

GNSS控制測量方式相對傳統導線控制測量方式具有優勢的。

（1）具有高效、高精度、靈活、具全天候作業的優勢。

（2）使用GNSS控制測量不存在誤差的累計，效率更高。

（3）使用GNSS控制測量無需通視。但使用GNSS控制測量在地籍測量中有一定的局限，如在大面積建筑密集區，因信號接收因素無法使用GNSS控制測量方法加密控制點，需使用導線測量方式在巷道里加密圖根控制點。

7 結語

總而言之，GNSS控制測量的應用在現代地籍測量過程中是普遍而且必要的。使用GNSS控制測量具有高效、高精度、靈活、具全天候作業的優勢，在地籍測量中應巧用合理的GNSS控制測量，特別是GNSS-RTK做圖根控制測量，它相比導線測量這種傳統模式是有優勢的，它不存在誤差的累計，效率更高。提交高質、準確的GNSS網控制成果，是如實、高精度反映區內地籍測量的現狀，強化地區土地資源開發、使用、監測、管理的基礎。