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摘要: 随着GPS RTK 技术的不断成熟和发展, 它已应用到社会的各个领域和行业, 本文阐述了GPS RTK技术特点及在地籍控制测量中的应用，对其中的选网布点和数据处理作了相应阐释。同时, 对GPS-RTK 技术做了简要分析。由于GPS技术具有布点灵活、全天候观测、观测及计算速度快、精度高等优点, 使GPS技术在国内各省市的城镇地籍控制测量中得以广泛应用。
关键词:GPS ， 地籍测绘 ， 控制测量，GPS- PTK技术
中图分类号：P271文献标识码： A 文章编号：
Abstract: with the GPS RTK technology continues to mature and development, it has applied to all aspects of social and industry, this paper elaborates the characteristics and GPS RTK technology in cadastral control to the measurement of the application, the choice of nets stationing and data processing for the corresponding interpretation. At the same time, to GPS-RTK technology makes a brief analysis. Because GPS technology has the flexible, round-the-clock observation points, observation and computing speed and high precision advantages, and make GPS technology in the country in various cities and provinces cities cadastral control measurement can be widely used.
Keywords: GPS, cadastral surveying and mapping, the control measure, GPS-PTK technology
1 引言
1.1GPS技术
GPS( G lobalPositionSystem )即全球定位系统的简称, 是利用导航卫星进行测时和测距, 以构成全球定位系统。GPS技术具有布点灵活、全天候观测、观测及计算速度快、精度高等优点。精度指标是GPS网技术设计的一个重要的量化指标, 它的大小将直接影响GPS网的布设方案、观测计划以及观测数据的处理方法。
1.2地籍控制测量
地籍控制测量是根据界址点和地籍图的精度要求, 视测区范围的大小、测区内现存控制点数量、等级及分布情况,按测量的基本原则和精度要求进行技术设计、选点、埋石、野外观测、数据处理等测量工作。地籍控制测量必须遵循从整体到局部, 由高级到低级分级控制的原则。地籍控制测量的精度是以界址点的精度和地籍图的精度为依据而指定的。
表1 几种常用GPS定位方式精度比较
2 GPS在城镇地籍测绘控制测量中的应用
根据国家土地局颁布的5城镇地籍调查规程6要求, 地籍平面控制网可布设为二、三、四等三角网、三边网及边角网, 一、二级小三角网( 锁)、一、二级导线网及相应等级的GPS网, 并且各等级地籍平面控制网点, 根据城镇规模均可作为首级控制。
2.1 布网选点
2.1.1 基准设计
GPS网的基准设计, 主要是确定网的位置基准问题。一种是直接选网中一点的坐标值加以固定或给以适当的处理。
2.1.2 选择控制点
因为控制点的选择对于保证测量结果具有重大影响,所以在选点工作开始之前, 应充分收集和了解有关测区的地理情况以及原有测区等级控制点分布及保存情况, 以便确定选择适宜的观测站的位置。GPS地籍测量控制点的布设，各点间不必都通视, 每个点有两个方向通视就可。
2.1.3 布设观测网
( 1) 网形设计。GPS网形设计与控制点分布有关, 为使整个网形的点位中误差值能够均匀, 观测网的网形最好能依控制点分布设计。测区平面控制点分布: 观测网测区内最好有至少3个已知控制点分布在测区外围的4个象限, 若已知控制点位于测区外面, 则测区外缘与该已知点的距离最好不要超过20 km; 测区高程控制点分布: 监测网网状测区在每10 ×10( km )范围内需有4个已知水平点作为控制点, 且分布于测区周围; 线状测区内最好有至少4个已知控制点分布在测区之两端及中央。
( 2) 网点密度。GPS 地籍控制网的网点密度可按测区范围和先后次序分为基本网和加密网两类。由于城镇地区界址点密度较大, 故在保证网点的点位精度条件下, 控制点密度力求增大到便于测定界址点, 必要时在GPS 网下再加密一级图根导线, 便于能直接从图根点测定界址点。
2.2 数据处理
2.2.1 观测数据的预处理
应用GPS技术进行城镇地籍控制测量, 首先就要对原始观测数据进行预处理, 进行基线解算时，保留合格基线、剔除粗差、病态卫星数据，解算出各基线向量, 然后对同步边观测数据检核、重复观测边的检核以及环闭合差的检核,并且要求三种检核均应满足设计书和现行GPS 测量规范的精度指标要求。GPS数据预处理是对原始观测数据进行编辑、加工与整理, 分流出各种专用的信息文件, 为进一步的平差计算作准备。当观测任务结束后, 必须在测区及时对外业的观测数据质量进行检核和评价。
2.2.2 观测数据的后期处理
预处理完毕, 根据预处理所获得的标准化数据文件,便可进行观测数据的平差计算。首先进行GPS 网的三维无约束平差。在基线向量检核符合要求后, 以所有独立基线组成闭合图形, 以三维基线向量及其相应方差协方差作为观测信息, 以一个点的WGS - 84 系三维坐标作为起算依据, 进行GPS网的三维无约束平差。然后, 利用三维无约束平差后可靠的观测量, 根据实际要求选择在国家坐标系或城市坐标系下进行二维约束平差。
表2误差来源与分类
2.2.3 误差分析
在建立GPS地籍控制网时, 影响控制网精度的主要因素是观测数据精度, 而影响观测数据精度的主要误差来源见表2。
3 GPS- RTK技术
GPS- RTK 技术是在GPS基础上发展起来的, 它是基于载波相位观测值的动态定位技术, 能够实时提供流动站在指定坐标系中的三维定位结果, 并在一定范围内达到厘米级精度的一种新的GPS定位测量方式。GPS- RTK技术在城镇地籍测量应用中有很多优点：
在测量过程中不要求点与点之间的通视, 不要求进行导线平差, 对控制点之间的图形、边长也没有什么要求, 而且,采用实时GPS-RTK 测量能实时获得定位的坐标数据及精度, 测量控制器上会实时显示坐标及其点位精度, 如果点位精度满足要求了, 用户就可以将坐标的均值、精度及图形属性存贮到电子手簿中, 一般测量一个控制点在几分钟甚至于几秒钟内就可完成, 大大提高作业效率。
同时, 也应注意一些问题: 坐标系统的转换。在应用GPS- RTK 布设控制网前, 应采用GPS-RTK 的点校正功能求出测区WGS- 84坐标与54坐标的转换参数, 以避免投影变形过大, 得不到更精确的控制点坐标成果; 多路径效应。多路径效应是GPS-RTK 测量中比较严重的误差,有时误差影响可达米级。因此, 要采取一定的措施。例如选择合适的站址; 使用可以削弱多路径效应的各种天线;借助多路径效应的周期性, 选取适当的观测时段等。
4 结束语
GPS卫星定位技术的迅速发展, 给测绘工作带来了革命性的变化, 也对地籍测量工作, 特别是地籍控制测量工作带来了巨大的影响。应用GPS 进行地籍控制测量, 原有等级控制点之间不要求互相通视, 这样避免了常规地籍测量控制时, 控制点点位选取必须通视的局限條件, 并且布设成GPS 网状结构对GPS 网精度的影响也甚小。利用GPS 技术进行地籍测量的控制, 没有常规三角网(锁) 布设时要求近似等边及精度估算偏低时应加测对角线或增设起始边等繁琐要求, 只要使用的GPS 仪器精度与等级控制精度匹配, 控制点位的选取符合GPS 点位选取要求, 那么所布设的GPS 网精度就完全能够满足地籍测量规程要求。
参考文献：
[ 1 ] 詹长根. 地籍测量学[M ] . 武汉: 武汉大学出版社. 2001.
[ 2 ] 江建辉. GPS 地籍测绘技术探讨[ J] . 科技资讯, 2008.
[ 3 ] 涂传如. GPS 在城镇地籍测量中的应用[ J] . 江西煤炭科技,2004, ( 3 ) .
[ 4 ] 李建杰. GPS 技术在城镇地籍平面控制测量中的应用[ J] . 河南测绘, 2007.
注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。
关键词:GPS ， 地籍测绘 ， 控制测量，GPS- PTK技术
中图分类号：P271文献标识码： A 文章编号：
Abstract: with the GPS RTK technology continues to mature and development, it has applied to all aspects of social and industry, this paper elaborates the characteristics and GPS RTK technology in cadastral control to the measurement of the application, the choice of nets stationing and data processing for the corresponding interpretation. At the same time, to GPS-RTK technology makes a brief analysis. Because GPS technology has the flexible, round-the-clock observation points, observation and computing speed and high precision advantages, and make GPS technology in the country in various cities and provinces cities cadastral control measurement can be widely used.
Keywords: GPS, cadastral surveying and mapping, the control measure, GPS-PTK technology
1 引言
1.1GPS技术
GPS( G lobalPositionSystem )即全球定位系统的简称, 是利用导航卫星进行测时和测距, 以构成全球定位系统。GPS技术具有布点灵活、全天候观测、观测及计算速度快、精度高等优点。精度指标是GPS网技术设计的一个重要的量化指标, 它的大小将直接影响GPS网的布设方案、观测计划以及观测数据的处理方法。
1.2地籍控制测量
地籍控制测量是根据界址点和地籍图的精度要求, 视测区范围的大小、测区内现存控制点数量、等级及分布情况,按测量的基本原则和精度要求进行技术设计、选点、埋石、野外观测、数据处理等测量工作。地籍控制测量必须遵循从整体到局部, 由高级到低级分级控制的原则。地籍控制测量的精度是以界址点的精度和地籍图的精度为依据而指定的。
表1 几种常用GPS定位方式精度比较
2 GPS在城镇地籍测绘控制测量中的应用
根据国家土地局颁布的5城镇地籍调查规程6要求, 地籍平面控制网可布设为二、三、四等三角网、三边网及边角网, 一、二级小三角网( 锁)、一、二级导线网及相应等级的GPS网, 并且各等级地籍平面控制网点, 根据城镇规模均可作为首级控制。
2.1 布网选点
2.1.1 基准设计
GPS网的基准设计, 主要是确定网的位置基准问题。一种是直接选网中一点的坐标值加以固定或给以适当的处理。
2.1.2 选择控制点
因为控制点的选择对于保证测量结果具有重大影响,所以在选点工作开始之前, 应充分收集和了解有关测区的地理情况以及原有测区等级控制点分布及保存情况, 以便确定选择适宜的观测站的位置。GPS地籍测量控制点的布设，各点间不必都通视, 每个点有两个方向通视就可。
2.1.3 布设观测网
( 1) 网形设计。GPS网形设计与控制点分布有关, 为使整个网形的点位中误差值能够均匀, 观测网的网形最好能依控制点分布设计。测区平面控制点分布: 观测网测区内最好有至少3个已知控制点分布在测区外围的4个象限, 若已知控制点位于测区外面, 则测区外缘与该已知点的距离最好不要超过20 km; 测区高程控制点分布: 监测网网状测区在每10 ×10( km )范围内需有4个已知水平点作为控制点, 且分布于测区周围; 线状测区内最好有至少4个已知控制点分布在测区之两端及中央。
( 2) 网点密度。GPS 地籍控制网的网点密度可按测区范围和先后次序分为基本网和加密网两类。由于城镇地区界址点密度较大, 故在保证网点的点位精度条件下, 控制点密度力求增大到便于测定界址点, 必要时在GPS 网下再加密一级图根导线, 便于能直接从图根点测定界址点。
2.2 数据处理
2.2.1 观测数据的预处理
应用GPS技术进行城镇地籍控制测量, 首先就要对原始观测数据进行预处理, 进行基线解算时，保留合格基线、剔除粗差、病态卫星数据，解算出各基线向量, 然后对同步边观测数据检核、重复观测边的检核以及环闭合差的检核,并且要求三种检核均应满足设计书和现行GPS 测量规范的精度指标要求。GPS数据预处理是对原始观测数据进行编辑、加工与整理, 分流出各种专用的信息文件, 为进一步的平差计算作准备。当观测任务结束后, 必须在测区及时对外业的观测数据质量进行检核和评价。
2.2.2 观测数据的后期处理
预处理完毕, 根据预处理所获得的标准化数据文件,便可进行观测数据的平差计算。首先进行GPS 网的三维无约束平差。在基线向量检核符合要求后, 以所有独立基线组成闭合图形, 以三维基线向量及其相应方差协方差作为观测信息, 以一个点的WGS - 84 系三维坐标作为起算依据, 进行GPS网的三维无约束平差。然后, 利用三维无约束平差后可靠的观测量, 根据实际要求选择在国家坐标系或城市坐标系下进行二维约束平差。
表2误差来源与分类
2.2.3 误差分析
在建立GPS地籍控制网时, 影响控制网精度的主要因素是观测数据精度, 而影响观测数据精度的主要误差来源见表2。
3 GPS- RTK技术
GPS- RTK 技术是在GPS基础上发展起来的, 它是基于载波相位观测值的动态定位技术, 能够实时提供流动站在指定坐标系中的三维定位结果, 并在一定范围内达到厘米级精度的一种新的GPS定位测量方式。GPS- RTK技术在城镇地籍测量应用中有很多优点：
在测量过程中不要求点与点之间的通视, 不要求进行导线平差, 对控制点之间的图形、边长也没有什么要求, 而且,采用实时GPS-RTK 测量能实时获得定位的坐标数据及精度, 测量控制器上会实时显示坐标及其点位精度, 如果点位精度满足要求了, 用户就可以将坐标的均值、精度及图形属性存贮到电子手簿中, 一般测量一个控制点在几分钟甚至于几秒钟内就可完成, 大大提高作业效率。
同时, 也应注意一些问题: 坐标系统的转换。在应用GPS- RTK 布设控制网前, 应采用GPS-RTK 的点校正功能求出测区WGS- 84坐标与54坐标的转换参数, 以避免投影变形过大, 得不到更精确的控制点坐标成果; 多路径效应。多路径效应是GPS-RTK 测量中比较严重的误差,有时误差影响可达米级。因此, 要采取一定的措施。例如选择合适的站址; 使用可以削弱多路径效应的各种天线;借助多路径效应的周期性, 选取适当的观测时段等。
4 结束语
GPS卫星定位技术的迅速发展, 给测绘工作带来了革命性的变化, 也对地籍测量工作, 特别是地籍控制测量工作带来了巨大的影响。应用GPS 进行地籍控制测量, 原有等级控制点之间不要求互相通视, 这样避免了常规地籍测量控制时, 控制点点位选取必须通视的局限條件, 并且布设成GPS 网状结构对GPS 网精度的影响也甚小。利用GPS 技术进行地籍测量的控制, 没有常规三角网(锁) 布设时要求近似等边及精度估算偏低时应加测对角线或增设起始边等繁琐要求, 只要使用的GPS 仪器精度与等级控制精度匹配, 控制点位的选取符合GPS 点位选取要求, 那么所布设的GPS 网精度就完全能够满足地籍测量规程要求。
参考文献：
[ 1 ] 詹长根. 地籍测量学[M ] . 武汉: 武汉大学出版社. 2001.
[ 2 ] 江建辉. GPS 地籍测绘技术探讨[ J] . 科技资讯, 2008.
[ 3 ] 涂传如. GPS 在城镇地籍测量中的应用[ J] . 江西煤炭科技,2004, ( 3 ) .
[ 4 ] 李建杰. GPS 技术在城镇地籍平面控制测量中的应用[ J] . 河南测绘, 2007.
注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。