gps技術(shù)在城鎮(zhèn)地籍控制測(cè)量中的應(yīng)用

gps技術(shù)在城鎮(zhèn)地籍控制測(cè)量中的應(yīng)用

自2007年以來(lái)，中國(guó)開(kāi)始進(jìn)行第二次全國(guó)土地調(diào)查。在城鎮(zhèn)地籍調(diào)查過(guò)程中,首先要在測(cè)區(qū)布設(shè)控制網(wǎng)。傳統(tǒng)地籍控制網(wǎng)的建立主要依賴于全站儀導(dǎo)線測(cè)量技術(shù),它作業(yè)勞動(dòng)強(qiáng)度大,耗費(fèi)時(shí)間長(zhǎng)。隨著GPS技術(shù)的飛速發(fā)展,其全天候、高精度、操作簡(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn),使地籍控制網(wǎng)的布設(shè)變得比較容易。目前用于地籍控制網(wǎng)布設(shè)的GPS技術(shù)有靜態(tài)相對(duì)定位技術(shù)和RTK技術(shù)。靜態(tài)測(cè)量主要用于測(cè)區(qū)內(nèi)首級(jí)控制網(wǎng)的建立,RTK技術(shù)則用于加密控制點(diǎn)。本文結(jié)合某鎮(zhèn)地籍測(cè)量控制網(wǎng)的布設(shè)過(guò)程,詳細(xì)闡述了GPS技術(shù)在整個(gè)地籍測(cè)量控制網(wǎng)布設(shè)過(guò)程中的應(yīng)用,并對(duì)控制網(wǎng)的建立過(guò)程遇到的問(wèn)題及解決方法進(jìn)行了探討。數(shù)據(jù)處理結(jié)果表明GPS技術(shù)運(yùn)用于地籍控制測(cè)量是完全可行的,而且RTK技術(shù)測(cè)量平面精度和高程精度也都可以達(dá)到地籍測(cè)量的要求。1土地測(cè)量方案贛州某鎮(zhèn)以丘陵地形為主,有少量的沖積平原,面積約為15平方公里,交通便利。根據(jù)《全國(guó)土地調(diào)查技術(shù)規(guī)程》,由于該鎮(zhèn)位于中央子午線117°E附近,并無(wú)跨帶現(xiàn)象,故該鎮(zhèn)土地調(diào)查采用3°帶投影技術(shù),中央子午線為117°E經(jīng)線,平面坐標(biāo)系為1980國(guó)家大地坐標(biāo)系,高程系統(tǒng)為1985國(guó)家高程基準(zhǔn)?？紤]到該測(cè)區(qū)面積較大,且測(cè)圖比例尺大(1:500),采用傳統(tǒng)測(cè)量方法將無(wú)法按時(shí)完成控制網(wǎng)的布設(shè),影響后續(xù)測(cè)量工作。為此,在該測(cè)區(qū)內(nèi)采用GPS靜態(tài)相對(duì)定位技術(shù)布設(shè)首級(jí)控制網(wǎng),然后應(yīng)用首級(jí)控制網(wǎng)的坐標(biāo)成果,以GPSRTK技術(shù)為主、全站儀導(dǎo)線測(cè)量技術(shù)為輔的方法布設(shè)圖根控制網(wǎng)。2第一階段的配置2.1gps控制網(wǎng)分級(jí)布網(wǎng)方案利用GPS技術(shù)進(jìn)行地籍控制網(wǎng)布設(shè)的主要原則是:(1)GPS網(wǎng)一般采用獨(dú)立觀測(cè)邊構(gòu)成閉合圖形,如三角形、多邊形或附合路線,以增加檢核條件,提高網(wǎng)的可靠性,從而確保網(wǎng)的質(zhì)量;(2)GPS網(wǎng)作為測(cè)量控制網(wǎng),其相鄰點(diǎn)間基線向量的精度應(yīng)當(dāng)均勻;(3)GPS點(diǎn)應(yīng)盡量與原有地面控制點(diǎn)相重合,重合點(diǎn)一般不少于3個(gè)(不足時(shí)應(yīng)聯(lián)測(cè)),且在網(wǎng)中均勻分布,以利于可靠的確定GPS網(wǎng)與地面網(wǎng)之間的轉(zhuǎn)換參數(shù);(4)GPS網(wǎng)點(diǎn)應(yīng)考慮與水準(zhǔn)點(diǎn)相重合,或在水準(zhǔn)點(diǎn)附近;(5)GPS網(wǎng)應(yīng)布設(shè)于視野開(kāi)闊和交通便利的地方;(6)所布設(shè)的GPS點(diǎn)應(yīng)保證至少與1個(gè)相鄰點(diǎn)通視,以便于導(dǎo)線網(wǎng)的布設(shè)。根據(jù)全國(guó)第二次土地調(diào)查的相關(guān)規(guī)定以及測(cè)區(qū)具體情況,決定以GPS四等網(wǎng)作為首級(jí)控制網(wǎng)。四等GPS網(wǎng)要求最短邊不短于1km,最長(zhǎng)邊不超過(guò)3km,平均邊長(zhǎng)為2km左右,最弱邊相對(duì)中誤差小于1/45000。結(jié)合本次城鎮(zhèn)地籍測(cè)量實(shí)際情況以及預(yù)期達(dá)到的精度要求,本著經(jīng)濟(jì)、實(shí)用的原則,采用分級(jí)布網(wǎng)的方式在城鎮(zhèn)規(guī)劃區(qū)約15km2內(nèi)全面布設(shè)GPS首級(jí)控制網(wǎng),其等級(jí)確定為四等,主要目的是為了滿足采用GPSRTK技術(shù)和全站儀加密地籍測(cè)量圖根點(diǎn)的需要。結(jié)合已有控制點(diǎn)資料,并考慮后期采用GPSRTK和全站儀導(dǎo)線作業(yè)的技術(shù)要求,本次地籍控制測(cè)量共布設(shè)首級(jí)網(wǎng)控制點(diǎn)11個(gè),其中原有控制點(diǎn)3個(gè),新布設(shè)控制點(diǎn)8個(gè),每個(gè)首級(jí)控制點(diǎn)可覆蓋1.5km2半徑范圍,首級(jí)控制網(wǎng)可覆蓋整個(gè)測(cè)區(qū)范圍(圖1)。2.2外國(guó)投資2.2.1位點(diǎn)選取要靈活利用GPS技術(shù)進(jìn)行測(cè)量時(shí),測(cè)站之間不需要通視,圖形結(jié)構(gòu)也比較靈活,因此,點(diǎn)位選取比較簡(jiǎn)便。但綜合考慮GPS的觀測(cè)要求、城區(qū)建筑密集的特點(diǎn)以及選址要便于長(zhǎng)期保存和發(fā)展,根據(jù)GPS選點(diǎn)的一般原則,本實(shí)例中首級(jí)控制網(wǎng)的點(diǎn)位主要選擇在城區(qū)較高建筑物樓頂。2.2.2作業(yè)進(jìn)度表的編制根據(jù)GPS衛(wèi)星的可見(jiàn)預(yù)報(bào)圖和幾何圖形強(qiáng)度,選擇最佳觀測(cè)時(shí)段。最好選擇衛(wèi)星多于4顆,且分布均勻,PDOP小于6的時(shí)段進(jìn)行觀測(cè),并編排好作業(yè)進(jìn)度表。本例中首級(jí)控制網(wǎng)的觀測(cè)采用靜態(tài)相對(duì)定位,衛(wèi)星高度角15°,時(shí)段長(zhǎng)度60min,每個(gè)點(diǎn)觀測(cè)2個(gè)時(shí)段,采樣間隔15s。2.2.3約束網(wǎng)平差加工外業(yè)觀測(cè)完成后,本例采用隨機(jī)軟件進(jìn)行GPS控制網(wǎng)的數(shù)據(jù)解算。環(huán)閉合差和重復(fù)基線的精度比較真實(shí)地反映了GPS網(wǎng)的精度,只有在GPS基線環(huán)閉合差檢查都滿足相關(guān)規(guī)范要求之后才能進(jìn)行下一步的GPS網(wǎng)平差工作。GPS網(wǎng)平差部分,首先要進(jìn)行WGS～84下的無(wú)約束網(wǎng)平差,平差結(jié)果滿足精度要求之后再輸入已知點(diǎn)坐標(biāo)進(jìn)行約束網(wǎng)平差。本例中約束網(wǎng)平差以CGIV09、CGIV10的三維坐標(biāo)和CGIV11的高程成果作為起算數(shù)據(jù),計(jì)算117°中央子午線、邊長(zhǎng)投影至0米高程的1980國(guó)家大地坐標(biāo)系成果。平差后得到的1980國(guó)家大地坐標(biāo)系下的坐標(biāo)。GPS網(wǎng)平差后所得到的坐標(biāo)中誤差在X、Y方向上均在5mm以內(nèi),高程H方向均在15mm以內(nèi),控制網(wǎng)最弱邊的相對(duì)中誤差為1:283494,符合四等GPS網(wǎng)的要求,能夠滿足接下來(lái)的圖根控制網(wǎng)布設(shè)以及地形圖測(cè)量的需要,可以作為本次地籍測(cè)量的首級(jí)控制網(wǎng)。2.3測(cè)量數(shù)據(jù)處理(1)首級(jí)控制網(wǎng)布設(shè)過(guò)程中網(wǎng)形必須有較強(qiáng)的幾何圖形強(qiáng)度,其同步環(huán),異步環(huán),獨(dú)立基線,復(fù)測(cè)基線的數(shù)量必須符合《GPS測(cè)量規(guī)范》;(2)在數(shù)據(jù)采集過(guò)程中,應(yīng)盡量根據(jù)衛(wèi)星星歷預(yù)報(bào)選擇合理的觀測(cè)時(shí)段,這可以實(shí)現(xiàn)在提高測(cè)量效率的同時(shí)提高控制網(wǎng)精度的效果;(3)起算數(shù)據(jù)的分布與密度將直接影響GPS控制網(wǎng)的整體精度,本次測(cè)量任務(wù)中以CGIV09、CGIV10的三維坐標(biāo)和CGIV11的高程成果作為起算數(shù)據(jù),充分考慮了高程點(diǎn)的選擇及起算點(diǎn)在網(wǎng)中的相對(duì)位置對(duì)網(wǎng)的精度的影響,由數(shù)據(jù)處理結(jié)果可知,首級(jí)控制網(wǎng)的精度要求達(dá)到四等GPS網(wǎng)的要求,說(shuō)明起算數(shù)據(jù)的選取是成功的。高程控制方面,對(duì)地面上布設(shè)的GPS控制點(diǎn)盡可能聯(lián)測(cè)四等水準(zhǔn),在有足夠水準(zhǔn)點(diǎn)及水準(zhǔn)點(diǎn)分布較均勻的情況下,對(duì)GPS控制網(wǎng)進(jìn)行水準(zhǔn)擬合。3網(wǎng)絡(luò)加密3.1gpsrtk測(cè)量圖根控制點(diǎn)首級(jí)控制網(wǎng)布設(shè)完成之后,為方便測(cè)圖,采用以GPSRTK技術(shù)為主、全站儀導(dǎo)線測(cè)量技術(shù)為輔的方法加密圖根點(diǎn)。GPSRTK加密圖根測(cè)量須要采用3臺(tái)GPS接收機(jī),其中一臺(tái)作為基準(zhǔn)站,兩臺(tái)作為流動(dòng)站。首先在首級(jí)控制網(wǎng)點(diǎn)上安置基準(zhǔn)站,設(shè)置好基準(zhǔn)站坐標(biāo)和差分?jǐn)?shù)據(jù)播發(fā)通道,并且在流動(dòng)站的GPS手簿中事先設(shè)置好坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換參數(shù)和高程面模型轉(zhuǎn)換參數(shù)、圖根點(diǎn)預(yù)設(shè)精度等。然后用三腳架將流動(dòng)站安置在待求點(diǎn)上,按照操作步聚進(jìn)行操作,屏幕上出現(xiàn)完成了初始化符號(hào)及提示時(shí),開(kāi)始測(cè)量。為保證GPSRTK測(cè)量精度,在測(cè)量圖根控制點(diǎn)之前,須在已布設(shè)的首級(jí)網(wǎng)點(diǎn)上進(jìn)行檢核,檢核合格方可進(jìn)行測(cè)量。每個(gè)圖根點(diǎn)均須進(jìn)行兩次觀測(cè),要求兩次RTK測(cè)量平面坐標(biāo)較差不大于2cm、高程較差不大于5cm。外業(yè)數(shù)據(jù)采集結(jié)束后,將存取在觀測(cè)手簿中的數(shù)據(jù)導(dǎo)入TGO中,檢查數(shù)據(jù)的觀測(cè)質(zhì)量,剔除不合格的數(shù)據(jù)。每個(gè)圖根點(diǎn)均有兩次觀測(cè)結(jié)果,滿足限差要求時(shí),取均值作為最終結(jié)果導(dǎo)出,GPSRTK圖根控制測(cè)量誤差平面方向最大誤差為1.96cm,高程方向最大誤差為4.0cm,均符合城鎮(zhèn)土地調(diào)查設(shè)計(jì)書限差要求(平面2cm,高程5cm),可以將其作為本例中地籍測(cè)量的圖根控制點(diǎn)。由此可以證明,RTK技術(shù)完全可以滿足地籍測(cè)量中加密圖根點(diǎn)的精度要求。在部分GPS信號(hào)遮擋嚴(yán)重的地區(qū)無(wú)法采用GPSRTK觀測(cè)圖根點(diǎn),則應(yīng)在首級(jí)控制網(wǎng)和GPSRTK圖根點(diǎn)的基礎(chǔ)上,利用全站儀導(dǎo)線測(cè)量技術(shù)布設(shè)導(dǎo)線圖根控制點(diǎn)從而完成整個(gè)地籍控制網(wǎng)的布設(shè)。3.2測(cè)量選點(diǎn)失敗(1)在選點(diǎn)的時(shí)候,應(yīng)該保證盡量不要在建筑物附近選點(diǎn),根據(jù)我們測(cè)量時(shí)的經(jīng)驗(yàn),如果所選點(diǎn)距一棟三層樓(或高于三層樓的建筑)兩米以內(nèi),那么在觀測(cè)中無(wú)法達(dá)到GPS測(cè)量所要求的精度,結(jié)果就是選點(diǎn)失敗;(2)如果是在城區(qū)進(jìn)行選點(diǎn),盡量在馬路中線附近選點(diǎn),測(cè)量效果較理想,觀測(cè)衛(wèi)星個(gè)數(shù)多,且所選點(diǎn)方便查找,不易破壞;(3)另外,在我們的測(cè)區(qū)內(nèi),同一個(gè)點(diǎn),在下午5點(diǎn)至8點(diǎn)測(cè)量比在白天其他時(shí)段測(cè)量時(shí)所得的觀測(cè)衛(wèi)星的數(shù)量要多,這個(gè)時(shí)段觀測(cè)效果較好,由此我們得出的結(jié)論是觀測(cè)過(guò)程中合理選擇觀測(cè)時(shí)段,利用某時(shí)段經(jīng)過(guò)測(cè)區(qū)衛(wèi)星的數(shù)量較多,可以高效的完成測(cè)量任務(wù)。4衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)運(yùn)用本文結(jié)合某鎮(zhèn)地籍控制測(cè)量項(xiàng)目,詳細(xì)闡述了GPS技術(shù)在地籍測(cè)量中的實(shí)際應(yīng)用,測(cè)量結(jié)果表明:GPS靜態(tài)技術(shù)