路文科 安徽省煤田地質(zhì)局物探測量隊，安徽 宿州 234000

關(guān)于城鎮(zhèn)土地調(diào)查GPS控制網(wǎng)建設(shè)方面的探討

路文科 安徽省煤田地質(zhì)局物探測量隊，安徽 宿州 234000

本文基于筆者多年GPS控制網(wǎng)建設(shè)的相關(guān)經(jīng)驗，以城鎮(zhèn)土地調(diào)查GPS控制網(wǎng)的建設(shè)步驟與方法為研究對象，以實際項目為依托，深入探討了城鎮(zhèn)土地調(diào)查GPS控制網(wǎng)建設(shè)的方法和步驟，對同類項目具有很好的參考價值和可操作性。

城鎮(zhèn)土地調(diào)查；控制測量；GPS控制網(wǎng)

概述

城鎮(zhèn)土地調(diào)查及城鎮(zhèn)地籍調(diào)查，是對城市、建制鎮(zhèn)、內(nèi)部每宗地的調(diào)查，通過權(quán)屬調(diào)查和地籍測量，查清宗地的權(quán)屬、界址線、面積、用途和位置等情況，形成數(shù)據(jù)、圖件、表冊等調(diào)查結(jié)果，為土地登記、核發(fā)證書提供依據(jù)的一項即行政、技術(shù)于一體的工作。城鎮(zhèn)土地調(diào)查最核心的任務(wù)是進行地籍測量，繪制地籍圖，它是權(quán)屬調(diào)查的基礎(chǔ)，控制測量是地籍測量的首要任務(wù)。地籍控制測量是根據(jù)界址點和地籍圖的精度要求，視測區(qū)范圍的大小、測區(qū)內(nèi)現(xiàn)存控制點數(shù)量和等級等情況，按照測量的基本原則和精度要求進行技術(shù)設(shè)計、選點、埋石、野外觀測、數(shù)據(jù)處理等的測量工作。控制網(wǎng)建設(shè)的精度直接關(guān)系到地籍圖的精度，因此地籍控制網(wǎng)的建立非常重要。

地籍控制測量包括基本控制測量和圖根控制測量，分為平面控制測量和高程控制測量，常用的方法有GPS測量、全站儀導(dǎo)線測量、幾何水準(zhǔn)測量、光電測距三角高程測量等。

1.GPS地籍控制測量特點

全球定位系統(tǒng)（GPS），現(xiàn)在廣泛應(yīng)用于各個測繪領(lǐng)域，已經(jīng)逐漸發(fā)展成為控制測量中的主導(dǎo)技術(shù)手段與方法，相對于經(jīng)典的控制測量方法有以下特點：（1）觀測站間無需通視，網(wǎng)形結(jié)構(gòu)靈活，但考慮到利用常規(guī)方法加密時的需要，GPS網(wǎng)點應(yīng)該有1～2個方向通視。GPS網(wǎng)的布設(shè)視其目的、要求、接收機類型數(shù)量、測區(qū)地形交通等綜合考慮，按照優(yōu)化設(shè)計原則進行。（2）點位精度高，提供三維坐標(biāo)。GPS測量，在精確測定觀測點的平面位置的同時，可以精確測定觀測站的大地高。（3）觀測時間比較短。（4）全天候作業(yè)。GPS觀測工作可以在任何地點、任何時間連續(xù)進行觀測，一般不受天氣狀況的影響。

地籍控制點的點位要求精度高、密度大。地籍基本平面控制測量包括二、三、四、等基本控制測量和一、二級加密控制測量。根據(jù)GPS與地籍控制測量的特點，GPS非常適合進行地籍控制測量。

2. 控制網(wǎng)建設(shè)方法

GPS地籍控制測量，按其工作性質(zhì)可分為外業(yè)和內(nèi)業(yè)兩大部分，外業(yè)工作主要包括：選點、建立測站標(biāo)志、埋石、野外觀測作業(yè)以及成果質(zhì)量檢核等；內(nèi)業(yè)工作主要包括：技術(shù)設(shè)計、測后數(shù)據(jù)處理以及技術(shù)總結(jié)等。按照GPS測量實施的工作程序，大體分為幾個階段：GPS控制網(wǎng)的優(yōu)化設(shè)計，選點與埋石，外業(yè)觀測，成果檢核，數(shù)據(jù)處理，編制報告。

GPS控制測量是一項技術(shù)復(fù)雜、要求嚴(yán)格的工作，實施的原則是，在滿足用戶對測量精度和可靠性等要求的情況下，盡可能地減少經(jīng)費、時間和人力的消耗。因此，對其各階段的工作，都要精心設(shè)計、組織和實施。為了滿足實際的要求，GPS測量作業(yè)應(yīng)遵守統(tǒng)一的規(guī)范和細則。GPS控制測量與GPS定位技術(shù)的發(fā)展水平密切相關(guān)，GPS接收機硬件與軟件的不斷改善，將直接影響測量工作的實施方法、觀測時間、作業(yè)要求和成果的處理方法。

圍繞產(chǎn)品供應(yīng)鏈與物流服務(wù)供應(yīng)鏈協(xié)調(diào)模型圖（圖1），本文構(gòu)建了兩者之間的博弈模型，模型中相關(guān)符號及其含義的說明如表1所示。

3. 實例

某縣城進行地籍控制測量任務(wù)，面積約90平方公里平面控制采用坐標(biāo)系統(tǒng)為1954年北京坐標(biāo)系和1980西安坐標(biāo)系，高程系統(tǒng)采用1985國家高程基準(zhǔn)。網(wǎng)內(nèi)共45個D級GPS點和134公里三等水準(zhǔn)網(wǎng)。為本次地籍測量控制加密點的起算數(shù)據(jù)。在D級GPS控制網(wǎng)下，加密E級GPS控制，在E級GPS控制網(wǎng)下，布設(shè)城市二級導(dǎo)線網(wǎng)。布設(shè)范圍為劃定的調(diào)查區(qū)域，控制面積約18平方公里。全測區(qū)共布設(shè)E級GPS點100個。

3.1 GPS控制網(wǎng)精度要求

地籍控制測量必須遵循從整體到局部，由高級到低級分級控制的原則，D級GPS網(wǎng)成果在使用前應(yīng)對其進行不低于三個點的檢測，檢測方法使用4臺南方靈銳雙頻GPS接收機和2臺拓普康型雙頻GPS接收機，把在新調(diào)查區(qū)范圍內(nèi)的D級GPS點和新布設(shè)的E級GPS同步觀測，一起參與基線處理和平差計算，計算結(jié)果顯示最大△X=+0.017m，最大△Y=-0.017m，精度達到規(guī)范要求。檢測結(jié)果顯示D級GPS點精度滿足規(guī)范要求。

地籍平面控制測量坐標(biāo)系統(tǒng)盡量采用國家統(tǒng)一的坐標(biāo)系統(tǒng)，條件不具備的地區(qū)，可采用地方坐標(biāo)系或任意的坐標(biāo)系統(tǒng)。精度指標(biāo)是GPS網(wǎng)技術(shù)設(shè)計一個重要的量化指標(biāo)，它的大小將直接影響GPS網(wǎng)的布設(shè)方案、觀測計劃以及觀測數(shù)據(jù)的處理方法。地籍控制測量的精度是以界址點的精度和地籍圖的精度為依據(jù)指定的，根據(jù)《地籍測量規(guī)范》規(guī)定，地籍控制測點相對起算點中誤差不超過0.05米。

3.2 布設(shè)方案與觀測

使用4臺南方靈銳雙頻GPS接收機和2臺拓普康型GPS接收機。上述GPS接收機標(biāo)稱精度均為5mm+1ppm。采用靜態(tài)觀測模式，技術(shù)要求見表1。

E級GPS網(wǎng)采用邊連式連接，組成642個閉合環(huán)，其中同步環(huán)516個，異步環(huán)126個，野外同步觀測時段均大于50分鐘。

野外觀測時所采取的方法為：

3.2.2 在充分考慮與原GPS網(wǎng)的銜接與統(tǒng)一的基礎(chǔ)上，進行同步觀測環(huán)圖形設(shè)計和時段設(shè)計，編制出作業(yè)計劃進度表。

3.2.3 天線定向標(biāo)志應(yīng)指向正北。天線安置需嚴(yán)格對中。每時段觀測前、后各量取天線高一次，量至了1mm，兩次量高較差不應(yīng)大于3mm，取平均值作為最后天線高。

3.2.4 觀測組嚴(yán)格按調(diào)度表規(guī)定的時間同步觀測同一組衛(wèi)星。

3.2.5 接收機啟動前與作業(yè)過程中，隨時逐項填GPS測量手簿中的記錄項目。

3.2.6 按要求在現(xiàn)場做好點之計。

E級G P S網(wǎng)平差采用南方靈銳雙頻GPS接收機隨機平差軟件進行基線處理與平差解算，平差后各項精度指標(biāo)均達到規(guī)范要求。

3.3 數(shù)據(jù)處理與分析

為了獲得GPS觀測基線向量并對觀測成果進行質(zhì)量檢核，首先要進行GPS數(shù)據(jù)的預(yù)處理。根據(jù)預(yù)處理結(jié)果對觀測數(shù)據(jù)的質(zhì)量進行分析并作出評價，以確保觀測成果和定位結(jié)果的預(yù)期精度。預(yù)處理是對原始觀測數(shù)據(jù)進行編輯、加工與整理，分流出各種專用的信息文件、為進一步的平差計算做準(zhǔn)備。數(shù)據(jù)預(yù)處理完成以后，數(shù)據(jù)成果完全正確，便可進行觀測數(shù)據(jù)的平差計算[1]。平差計算分為基線向量網(wǎng)的無約束平差、約束平差、基線向量網(wǎng)與地面網(wǎng)的聯(lián)合平差。GPS極限向量提供的尺度和定向基準(zhǔn)屬于WGS-84坐標(biāo)系，進行三維無約束平差時，需要引入的位置基準(zhǔn)不應(yīng)引起觀測值的變形和改正。GPS基線向量網(wǎng)的三維約束平差可以在國家大地坐標(biāo)系中進行，約束條件是地面網(wǎng)點的固定坐標(biāo)，固定大地方位角和固定空間弦長，平差結(jié)束后同時完成了坐標(biāo)系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換。二維約束平差是以一個已知點和一個已知基線的方向作為起算數(shù)據(jù)，平差時將GPS基線向量觀測值及其方差陣轉(zhuǎn)換到國家坐標(biāo)系的二維平面上。

表1 E級GPS測量作業(yè)基本技術(shù)規(guī)定

表2 點位精度

表3 邊長相對精度

3.3.1 無約束平差

為全面考察GPS網(wǎng)的內(nèi)部符合精度，首先進行無約束平差，以網(wǎng)中一個點(干塘山)的坐標(biāo)作為起算依據(jù)，以符合各項質(zhì)量檢驗要求的獨立基線組成的閉合圖形和三維基線向量及其相應(yīng)的方差協(xié)方差陣作為觀測信息，進行GPS網(wǎng)的無約束平差。

經(jīng)無約束平差檢驗，最大基線改正數(shù)為10mm，基線向量的改正數(shù)與剔除粗差后的無約束平差結(jié)果的同名基線相應(yīng)的改正數(shù)的較差不大于3倍改正數(shù)中誤差,沒有明顯粗差。

3.3.2 約束平差

在縣城坐標(biāo)系中的若干約束點(已知點)的已知距離和方位，作為強制約束的固定值，也可作為加權(quán)觀測值統(tǒng)一進行三維約束平差。平差計算采用隨機軟件完成。二維約束平差后的統(tǒng)計結(jié)果如表2和表3所示。

在建立GPS地籍控制測量網(wǎng)時，影響控制網(wǎng)精度的主要原因是觀測數(shù)據(jù)的精度和控制網(wǎng)網(wǎng)形的優(yōu)化，控制測量數(shù)據(jù)精度的誤差來源可分為與信號傳播有關(guān)的誤差和雨接收設(shè)備有關(guān)的誤差等?？刂凭W(wǎng)形的好壞主要取決于相鄰邊長的較差，基線的交角和圖形強度等原因。

4.結(jié)語

GPS地籍控制網(wǎng)建設(shè)速度快、精度穩(wěn)定可靠、觀測時間短，它的效率遠遠高于傳統(tǒng)地籍控制測量網(wǎng)的建設(shè)，在地籍測量中發(fā)揮了巨大的作用。

[1]張華海，楊志強等.G P S測量原理及應(yīng)用.武漢大學(xué)出版社,1998：136～138

路文科（1981-），男，陜西漢中人，測繪工程本科，工程師，主要從事G I S數(shù)據(jù)建庫、G I S開發(fā)、編程、遙感圖像處理、地形測量、地籍測量、土地調(diào)查等。