1、G P S在地籍控制测量中的应用 以赣州章贡区为例蒋俊平 彭正泉 陈斌(江西省地质局第七地质大队 江西 赣州 3 4 1 0 0 0)作者简介蒋俊平(1 9 9 0年),男,汉,江西丰城人,本科,工程师,主要从事测绘及相关研究工作。摘 要 在国民经济的快速发展的情况下,国家需要对当前的土地利用状况和土地上房屋等附着物的位置及权属进行重新确认,急需技术的改革和更新以解决传统地籍控制测量方法中存在的观测要素多、控制范围较小、导线精度受导线总长度的影响、推进速度较慢等缺点。文章从G P S原理及定位精度进行阐述,对G P S在地籍控制测量中的内业、外业测量及数据处理几个方面做了分析。通过具体实例将G
2、 P S技术应用于地籍控制测量中,在赣州章贡区完成控制网的布设和施测,说明了G P S在地籍控制测量中的优势。关键词G P S;地籍控制测量;赣州章贡区 引言土地孕育生命,一直以来是人类宝贵的自然资源,是承载人类生存、生活以及生产活动的物质基础1。保护耕地,实现土地的节约与合理使用,同时为了管理土地,需建立有效的管理体制,并规范土地资源使其可持续利用。随之,地籍调查和地籍测量便应运而生2。地籍测量主要包括土地边界、土地权属界位置和土地面积测定,调查土地使用性质、分布情况和其他附属信息。城乡地籍测量作为地籍测绘的一项重要测量工作,对测量精度的要求越来越高3。传统的地籍测量手段操作复杂、效率低下,
3、已经无法满足人们对实际测量的需要4。随着科学技术的发展与G P S卫星系统的应用,G P S作为现代先进的测量技术之一,在地籍测量中应用越来越广泛5。文章详细地阐述和研究G P S在地籍控制测量中的应用方法,并以江西省赣州市章贡区为例,说明G P S在地籍测量中的应用效果。1.研究现状美国从十九世纪7 0年代就开始研制全球定位系统,历时二十余年,于1 9 9 4年全面建成,耗资巨大,是一种集定时和测距于一体的导航系统,主要是通过空间交会确定点位坐标,该系统可以向全球用户提供实时、连续、高精度的三维坐标、三维速度以及时间信息,从而为海、陆、空三军提供精密导航,在特定环境和特殊时期,还可以为情报收
4、集、应急通讯、核爆监测和卫星定位等一些军事活动提供服务6,7。最初,设计G P S系统的主要目的是用于收集情报、航空导航等军事目的。但是,随着各国对于G P S的关注和在各方面研究的应用开发表明,G P S系统不仅能够达到上述单纯为军事服务的目的,还能在日常生活中得到更加广泛的应用。而且用G P S卫星发来的导航定位信号能够进行厘米级甚至毫米级精度的静态相对定位,米级至亚米级精度的动态定位,亚米级至厘米级精度的速度测量和毫微秒级精度的时间测量。现今,全球定位系统(G P S)的应用正广泛地被测量界所接受并应用于控制测量、数字地形图测绘等各方面。最初在测量界,G P S的应用仅限于控制测量和高精
5、度的大地测量3。随后基于G P S基础,G P S-R T K、C O R S等技术逐渐发展起来,这些技术能够实时提供流动站在指定坐标系中的三维定向结果,并在一定范围内达到厘米级精度,一种新的G P S定位测量方式也就推广应用到了其他各种测量领域,是G P S应用的重大里程碑,为工程放样、地形及其他各种 控 制 测 量 带 来 了 突 破,极 大 地 提 高 了 外 业效率5。就地籍测量而言,G P S的各项优点为其带来了意想不到的革新,在此过程中,测绘手段取得了长足进步,测绘仪器从最初的原始工具到经纬仪、水准仪、测距仪、全站仪等,随着G P S技术正在不断得到应用,地籍测量的作业方式也得到了
6、巨大的改变。2.G P S测量原理G P S系统由三大部分组成,按照其作用不同主要可分 为 空 间 部 分、地 面 控 制 部 分 与 用 户 设 备 部分6。G P S卫星发射包含测距信息与导航电文的信号,接受机系统在同时接收到三颗或以上的卫星信号,通过解算的方式确定卫星位置。通过公式(1)确411DOI:10.16631/15-1331/p.2022.06.037定某点的坐标。P12=(x-x1)2+(y-y1)2+(z-z1)2P22=(x-x2)2+(y-y2)2+(z-z2)2P32=(x-x3)2+(y-y3)2+(z-z3)2由于G P S卫星运动速度快,其位置信息同样变化快。这
7、便需要G P S卫星实时测量出测站至卫星的导航电文并解算出卫星的坐标值,进行测站点的定位(图1)。依据测距原理,其定位原理与方法主要有伪距法定位,载波相位测量以及差分G P S定位等。对于待定点来说,根据其运动状态可以将G P S定位分为静态定位和动态定位。图1 G P S定位原理G P S导航定位操作十分简便,而且精度高,可以全天候测量7。因此G P S在导航与工程测量中应用广泛而且费用低廉。与传统的大地测量方法不同,G P S可以同时测定三维坐标数据,目前G P S水准可满足四等水准测量的精度。3.G P S测量过程3.1网型设计G P S网型设计无特殊要求,只需要根据实际情况而定即可,但
8、要保证卫星信号的流畅性,一般而言,尽量将所有站点置于开阔天空下。由于G P S的精度与网型及基线的长度有关。在地籍控制测量中,一般采用网连式,此种G P S网的设计精度较高,也符合地籍控制测量中控制点密度较高的特点。3.2踏勘选点G P S外业观测质量与精度受选点影响。因此,在进行G P S网型设计之后,首先要做的工作便是对图形的所选择的网点位置进行实地踏勘。踏勘的目的在于观察选点处的地理位置详情,以掌握选点的合理性,若选点位置不宜,应适时的更改设计网点所在位置。选点应考虑G P S网的设计要求及测区的自然地理情况并结合规范的要求,一般说来选点应满足以下几点:点位应工作方便的位置,以便安装设备
9、仪器;点位开阔天空下,保证数据传输的质量;点位应选在远离干扰,特别是高压线或大功率电磁波干扰的地点;对于原有旧控制点,精度符合的能保留尽量保留。同时,点位的选择应考虑日后加密的方便。选点前需要选点人员按照技术设计踏勘。网形设计应有利于同步观测边、点联结。3.3测量实例章贡区,地处江西省南部,坐落于赣州市中偏西北部。使用G P S对赣州市章贡区进行地籍控制测量,完成赣州市章贡区全区范围的地籍控制网,主要目的在于检验G P S控制网网点的精度检验其可靠性,衡量用G P S技术完成地籍控制测量的工作效率。测网设计如图2所示。使用中国2 0 0 0坐标系,中央子午线经度为1 1 4;投影面为椭球表面,
10、即大地高为0.0 m;高程采用1 9 8 5年黄海高程系统。按以下方法设计控制网形:确定控制点的控制范围,近似为平均边长的一半为半径的圆;确定控制网的覆盖范围,将测区边界线向内缩小一个控制点控制范围的距离;从控制网的覆盖范围内选择一点作为起始点,且为已知点;以起始点为圆心,平均边长为半径,做一个圆;在圆周附近适合的地方布设扩展点;重复前面的步骤,直到控制网覆盖了整个应该覆盖的范围。根据作业规范,在测区范围中用C A D成图软件,内业完成此项目的地籍控制测量的G P S网型图,其中在测区范围内选取2 1个控制点(图2),根据控制网布设原则设计成图。本次工 作 外 业 分 为 三 组 进 行,每
11、组 配 置 一 台G P S接收机,根据G P S外业观测的相关规定,三组将接收机在同一时刻开关机,使得设计的3个控制点构成的同步环实现同步观测。架设仪器时,做到精确对中,并在每一个测段完成要进行下一测段时将仪器重新对中整平并量取仪器高;架好仪器后,设置好参数;测量仪器高时,1 2 0 方向测三次取平均值作为仪器高。及时记录数据;观测时,人员离接收机2 0 m左右,保持通讯设备关机。数据处理中,按照流程可将导线数据处理分为基线解算和网平差两个阶段,数据处理用HD S 2 0 0 3中文版(2 0 1 2 0 5 3 0)数据处理软件。经基线解算、质量检核、网平差后,得到G P S控制点的三维坐
12、标。经控制网平差软件处理之后,得到G P S控制点的坐标,各控制点的平面坐标、高程以及中误差如表1中所示。511 遥感测绘表1G P S控制点平面坐标、高程以及中误差表点号x(m)x中误差(m)y(m)y中误差(m)高程(m)高程中误差(m)K Z 0 1*6 1 0 5 1.2 2 5 70.0 0 2 05 9 0 4 9 3.9 8 9 60.0 0 2 47 8.1 5 4 00.0 0 4 8K Z 0 2*6 2 1 6 0.6 3 3 20.0 0 2 65 9 1 3 8 9.3 3 4 70.0 0 2 97 4.9 4 4 60.0 0 4 8K Z 0 3*6 4 0 5
13、 5.0 1 7 40.0 0 3 25 9 1 5 3 7.6 6 4 20.0 0 3 49 4.3 4 4 80.0 0 5 7K Z 0 4*6 2 7 9 5.4 3 6 40.0 0 3 25 9 4 2 0 3.4 0 7 20.0 0 3 27 2.2 8 0 30.0 0 5 2K Z 0 5*6 2 1 0 5.8 7 1 10.0 0 3 55 9 7 0 2 2.8 2 7 50.0 0 4 48 8.2 5 4 10.0 0 9 1K Z 0 6*6 1 4 8 0.5 8 9 40.0 0 4 45 9 8 7 0 1.0 9 5 00.0 0 4 28 7.4 4
14、 6 40.0 0 6 5K Z 0 7*5 8 4 9 9.4 1 1 20.0 0 3 95 9 7 8 3 2.3 8 0 80.0 0 3 81 1 1.2 9 8 40.0 0 5 1K Z 0 8*5 7 5 0 2.3 5 2 00.0 0 3 85 9 6 0 6 8.2 3 5 80.0 0 3 98 8.4 2 3 90.0 0 5 3K Z 0 9*5 5 1 4 8.1 7 3 70.0 0 3 95 9 4 0 2 0.9 1 6 00.0 0 4 28 9.8 6 9 10.0 0 6 4K Z 1 0*5 4 5 2 6.2 8 2 80.0 0 4 05 9 1
15、 7 4 4.7 9 4 00.0 0 4 37 2.2 5 9 60.0 0 7 5K Z 1 1*5 4 5 5 8.6 8 7 70.0 0 3 75 9 0 1 2 0.4 8 9 50.0 0 4 18 1.6 1 0 10.0 0 6 2K Z 1 2*5 7 4 4 2.8 8 6 10.0 0 2 45 9 1 1 9 2.6 6 4 10.0 0 2 88 0.8 5 3 10.0 0 4 4K Z 1 3*5 9 4 4 9.5 1 7 80.0 0 1 65 8 9 3 9 7.1 9 6 30.0 0 1 99 7.4 6 0 90.0 0 4 4K Z 1 4*5 9
16、 2 9 4.0 9 3 00.0 0 0 05 9 1 6 6 2.7 7 8 00.0 0 0 01 0 0.0 0 0 0K Z 1 5*5 6 3 4 9.0 3 9 20.0 0 3 55 9 2 9 3 1.9 8 9 50.0 0 3 97 6.8 3 0 00.0 0 5 4K Z 1 6*5 7 4 3 2.9 1 1 70.0 0 3 65 9 4 5 5 9.4 8 0 50.0 0 3 87 6.9 0 1 50.0 0 5 6K Z 1 7*5 8 8 1 6.6 8 6 90.0 0 2 95 9 3 4 2 9.1 7 3 60.0 0 2 77 5.4 4 5 40.0 0 3 9K Z 1 8*5 8 9 5 3.7 0 1 60.0 0 3 45 9 5 9 1 1.1 0 5 00.0 0 3 58 9.5 0 6 60.0 0 4 5K Z 1 9*6 1 7 4 6.6 7 5 40.0 0 2 85 9 4 1 1 5.6 4 2 40.0 0 2 88 2.8 3 8 80.0 0 4 0K Z 2 0*6 0 8 5 8.2 9 3 10
