GPS在地籍控制测量中的应用——以赣州章贡区为例_蒋俊平.pdf

1、GPS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 341000)作 者 简 介 蒋 俊 平(1990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

2、 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GPS原 理 及 定 位 精 度 进 行 阐述,对GPS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GPS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GPS在 地 籍 控 制 测 量 中 的优 势。关 键 词 GPS;地 籍 控 制 测 量

3、;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

4、 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,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GPS卫 星 系 统 的 应 用,GPS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GPS在 地 籍 控 制 测 量 中 的 应 用 方法,并 以 江 西 省 赣 州 市 章 贡

5、区 为 例,说 明GPS在 地 籍测 量 中 的 应 用 效 果。1.研 究 现 状美 国 从 十 九 世 纪70年 代 就 开 始 研 制 全 球 定 位 系统,历 时 二 十 余 年,于1994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

6、情 报 收 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GPS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GPS的 关 注 和 在各 方 面 研 究 的 应 用 开 发 表 明,GPS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GPS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

7、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(GPS)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,GPS的 应 用 仅 限 于 控 制 测 量 和高 精 度 的 大 地 测 量 3。随 后 基 于GPS基 础,GPS-RTK、CORS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

8、 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GPS定 位测 量 方 式 也 就 推 广 应 用 到 了 其 他 各 种 测 量 领 域,是GPS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,GPS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

9、仪、测 距 仪、全 站 仪 等,随 着GPS技 术 正 在 不 断 得 到 应用,地 籍 测 量 的 作 业 方 式 也 得 到 了 巨 大 的 改 变。2.GPS测 量 原 理GPS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。GPS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4 1 1DOI:10.1663

10、1/15-1331/p.2022.06.037定 某 点 的 坐 标。P 12=(x-x1)2+(y-y1)2+(z-z1)2P 22=(x-x2)2+(y-y2)2+(z-z2)2P 32=(x-x3)2+(y-y3)2+(z-z3)2由 于GPS卫 星 运 动 速 度 快,其 位 置 信 息 同 样 变化 快。这 便 需 要GPS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

11、差 分GPS定 位 等。对于 待 定 点 来 说,根 据 其 运 动 状 态 可 以 将GPS定 位 分为 静 态 定 位 和 动 态 定 位。图1 GPS定 位 原 理GPS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GPS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,GPS可 以 同 时 测 定 三 维 坐 标 数 据,目 前GPS水 准 可满 足 四 等 水 准 测 量 的 精 度。3.GPS测 量 过 程3.1网 型 设 计GPS网 型 设 计 无 特 殊 要

12、 求,只 需 要 根 据 实 际 情况 而 定 即 可,但 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GPS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GPS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GPS外 业 观 测 质 量 与 精 度 受 选 点 影 响。因 此,在 进 行GPS网 型 设 计 之 后,首 先 要 做 的 工 作 便 是 对图 形 的

13、 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GPS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 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

14、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GPS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

15、GPS控 制 网 网 点 的 精 度 检 验 其 可 靠性,衡 量 用GPS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2000坐 标 系,中 央 子 午 线 经 度 为114;投 影 面 为 椭 球 表 面,即 大 地 高 为0.0m;高 程 采 用1985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

16、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CAD成 图 软 件,内 业 完 成 此 项 目 的 地 籍 控 制 测 量 的GPS网 型 图,其 中 在 测 区 范 围 内 选 取21个 控 制 点(图2),根 据 控 制 网 布 设 原 则 设 计 成 图。

17、本 次 工 作 外 业 分 为 三 组 进 行,每 组 配 置 一 台GPS接 收 机,根 据GPS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,120 方 向 测 三 次 取 平 均 值 作 为 仪 器 高。及 时 记 录 数 据;观测 时

18、,人 员 离 接 收 机20m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HDS2003中文 版(20120530)数 据 处 理 软 件。经 基 线 解 算、质 量 检核、网 平 差 后,得 到GPS控 制 点 的 三 维 坐 标。经 控 制 网 平 差 软 件 处 理 之 后,得 到GPS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。5 1 1 遥 感 测 绘表1 GPS控 制 点 平 面 坐 标

19、、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)KZ01*61051.2257 0.0020 590493.9896 0.0024 78.1540 0.0048KZ02*62160.6332 0.0026 591389.3347 0.0029 74.9446 0.0048KZ03*64055.0174 0.0032 591537.6642 0.0034 94.3448 0.0057KZ04*62795.4364 0.0032 594203.4072 0.0032 72.2803 0.0052KZ05*62105.

20、8711 0.0035 597022.8275 0.0044 88.2541 0.0091KZ06*61480.5894 0.0044 598701.0950 0.0042 87.4464 0.0065KZ07*58499.4112 0.0039 597832.3808 0.0038 111.2984 0.0051KZ08*57502.3520 0.0038 596068.2358 0.0039 88.4239 0.0053KZ09*55148.1737 0.0039 594020.9160 0.0042 89.8691 0.0064KZ10*54526.2828 0.0040 591744.

21、7940 0.0043 72.2596 0.0075KZ11*54558.6877 0.0037 590120.4895 0.0041 81.6101 0.0062KZ12*57442.8861 0.0024 591192.6641 0.0028 80.8531 0.0044KZ13*59449.5178 0.0016 589397.1963 0.0019 97.4609 0.0044KZ14*59294.0930 0.0000 591662.7780 0.0000 100.0000 KZ15*56349.0392 0.0035 592931.9895 0.0039 76.8300 0.005

22、4KZ16*57432.9117 0.0036 594559.4805 0.0038 76.9015 0.0056KZ17*58816.6869 0.0029 593429.1736 0.0027 75.4454 0.0039KZ18*58953.7016 0.0034 595911.1050 0.0035 89.5066 0.0045KZ19*61746.6754 0.0028 594115.6424 0.0028 82.8388 0.0040KZ20*60858.2931 0.0030 595453.6499 0.0031 90.3852 0.0049KZ21*60656.3701 0.0

23、027 592416.5966 0.0028 74.6381 0.0047 通 过 对GPS实 测 数 据 进 行 分 析,利 用HDS2003中 文 版(20120530)数 据 处 理 软 件,经 基 线 解 算、质 量检 核、网 平 差 后,得 到21个GPS控 制 点 的 三 维 坐 标及 中 误 差,完 成 赣 州 市 章 贡 区 地 籍 测 量 的 目 标 任 务。图2 GPS控 制 点 网 型 图4.结 论本 文 通 过 分 析GPS测 量 原 理 及 实 际 操 作 要 点,并 成 功 使 用GPS在 赣 州 章 贡 区 开 展 地 籍 测 量,可 以得 到 如 下 结 论(1

24、)在 地 籍 控 制 测 量 中,GPS的 应 用 能 使 得 控 制点 精 度 满 足 地 籍 控 制 点 在 实 际 工 作 中 的 要 求,而 且GPS的 方 便、省 时 省 力、高 效、全 天 候 等 优 点 已 在 实践 中 得 到 了 证 明。(2)GPS在 地 籍 控 制 测 量 中 的 应 用 可 以 大 大 改善 以 往 传 统 测 量 方 式 中 存 在 观 测 要 素 多、控 制 范 围 较小、导 线 精 度 受 导 线 总 长 度 的 影 响、人 员 投 入 较 多、推进 速 度 较 慢 等 缺 点。GPS技 术 的 应 用 使 得 地 籍 控 制测 量 实 际 工 作

25、 经 济 高 效。(3)在 地 籍 控 制 测 量 时,要 灵 活 作 业,可 根 据 测 区情 况 选 用 适 宜 的 方 法,可 以 综 合 利 用 各 种 方 法,在 合适 的 情 况 下 采 用 不 一 样 的 方 法,以 提 高 作 业 效 率,满足 精 度 要 求。参 考 文 献 1 陈 强,黄 声 享,杨 保 岑.GPSRTK技 术 在 城 镇 地 籍 二 调中 的 应 用 J.工 程 勘 察,2009,37(10):75-77.2 刘 善 彬,刘 成 才.GPSRTK技 术 在 城 镇 地 籍 测 量 中 的 应用 J.中 州 大 学 学 报,2009,26(03):120-1

26、22.3 王 世 华.GPS在 地 籍 平 面 控 制 测 量 中 的 应 用 J.中 国 高新 技 术 企 业,2011(12):36-37.DOI:10.13535/k i.11-4406/n.2011.12.002.4 鲍 亚 民.GPS技 术 在 地 籍 控 制 测 量 中 的 应 用 J.赤 峰 学院 学 报(自 然 科 学 版),2009,25(05):61-62.5 赵 春 阳,尚 亮.GPS技 术 在 地 籍 控 制 测 量 中 的 应 用 J.地 理 空 间 信 息,2012,10(02):125-127+183.6 夏 树 新.GPS技 术 在 土 地 测 绘 地 籍 控 制 测 量 中 的 应 用J.油 气 田 地 面 工 程,2008(03):39+46.7 王 永 乐,王 江 江.GPS在 地 籍 控 制 测 量 中 的 应 用 J.测绘 科 学,2009,34(S1):145-146.6 1 1