（河南城建學院測繪工程學院，河南 平頂山 467036）

高精度手持GPS在農(nóng)村土地確權發(fā)證中的應用

潘傳姣

（河南城建學院測繪工程學院，河南 平頂山 467036）

本文闡述了在農(nóng)村集體土地確權發(fā)證工作中，高精度手持GPS用于測定界址點坐標的方法和注意事項，并用試驗論證了手持GPS的測量穩(wěn)定性。

手持GPS；農(nóng)村土地確權；精度；坐標轉換；穩(wěn)定性

十八大之后，加快推進中國農(nóng)村的城鎮(zhèn)化再次成為媒體的熱門話題。2014年1月下發(fā)的中央一號文件提出，全面開展農(nóng)村土地確權登記頒證工作。農(nóng)村土地確權是農(nóng)村城鎮(zhèn)化的基礎工程，它對于城鎮(zhèn)化建設以及農(nóng)民切身利益來說都有十分重要的意義。

土地測繪是確權工作的重要一環(huán)。農(nóng)村集體所有權土地測繪，主要是以現(xiàn)勢性強、精度較高、比例尺1:10000的第二次全國土地調查影像圖或1:2000航拍影像圖為底圖，各級界線進行現(xiàn)場指界，并在正射影像圖上標繪和調查注記。界址點坐標在調查底圖上用計算機量取為主，在難以判斷確認的地方可用全站儀或RTK進行測量。近年來，手持GPS以操作簡便、儀器體積小、便于攜帶等特點，越來越多地被嘗試用于土地利用、土地治理、土地確權等工作中。一些省份在《農(nóng)村集體土地使用權確權實施細則》中已明確允許使用亞米級手持GPS測定界址點坐標。所以，探討總結手持GPS定位中應該注意的若干問題，顯得尤為必要。

1 手持機的選擇及其精度

目前，手持GPS接收機一般有低精度和高精度之分，精度從米級，到亞米級，再到手持RTK式的厘米級別。定位系統(tǒng)也逐漸的由單星GPS系統(tǒng)向雙星、多星發(fā)展。尤其是在中國北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)正式運營以后，國內的多家測量行業(yè)均投入到北斗系列產(chǎn)品的研發(fā)過程中，推出多款雙星（GPS+COMPASS、GPS+GLONASS、GPS+COMPASS+GLONASS）的GPS接收機。

為提高現(xiàn)場實時定位精度，高精度手持GPS目前主要使用兩種差分技術方案：

（1）單機作業(yè)：廣域差分SBAS（精度：1m）廣域差分系統(tǒng)（Space Based Augmentation System，簡稱SBAS）是利用地球靜止軌道衛(wèi)星建立的地區(qū)性廣域差分增強系統(tǒng)，它配合地面站臺以提供GPS校正訊號，讓我們得到更準確的定位。通過差分技術，可取得亞米級的高精度坐標數(shù)據(jù)，而且不必購買額外的設備或支付任何的費用。

（2）單基站、城市CORS：偽距差分（精度：0.5m）

這要求手持GPS內置GPRS模塊，可以登錄網(wǎng)絡連接服務器。現(xiàn)在的大部分城市都已經(jīng)有了CORS系統(tǒng)，只需取得用戶名、密碼即可使用當?shù)谻ORS，獲取高精度的定位數(shù)據(jù)。若城市無CORS系統(tǒng)，一些有實力的測繪儀器公司也建成一定規(guī)模的CORS系統(tǒng)供用戶免費使用。或者可自主架設基站，利用測繪儀器公司免費服務器向流動站的手持GPS傳遞差分信號，同樣獲取高精度定位數(shù)據(jù)。

對于農(nóng)村土地確權工作，亞米級手持GPS完全可以滿足測量定位要求。一般定位模式中采用衛(wèi)星區(qū)域增強系統(tǒng)SBAS中的日本增強系統(tǒng)MSAS，因為該系統(tǒng)能覆蓋全亞洲，適合我國使用。中國MSAS衛(wèi)星編號是 129、137。

2 手持GPS使用中的若干問題

2.1 坐標轉換參數(shù)的確定

手持GPS直接獲取的是界址點的WGS-84大地坐標，而本輪確權工作一般要求平面坐標系統(tǒng)采用“1980西安坐標系”。 此時就需要進行坐標轉換參數(shù)計算，并應用此參數(shù)錄入手持機參數(shù)計算模塊，進行數(shù)據(jù)采集，實現(xiàn)外業(yè)的實時動態(tài)投影，現(xiàn)場獲取西安80坐標。

坐標轉換模型有嚴密的布爾莎七參數(shù)，即兩橢球之間在空間向量上的平移、旋轉、尺度參數(shù)（Dx、Dy、Dz、Wx、Wy、Wz、K），且旋轉量要很小，是一種比較嚴密的轉換模型，需要三個點才能進行解算。也可選用近似七參數(shù)（即三參數(shù)，Dx、Dy、Dz，K默認為1），只有空間向量上的平移參數(shù)，是一種精度較低的轉換，一個已知點即可求解，但實際最好用至少三個已知點，以提高精度。

若想獲取高精度的80坐標，坐標系統(tǒng)參數(shù)要求必須準確，否則誤差累積后，有可能得到不正確的當?shù)刈鴺?。所以，對于已知點的測量，建議用戶使用靜態(tài)GPS或RTK測量，不建議使用手持機采集求解參數(shù)。

具體轉換時，將已知點測量結果經(jīng)GPS后處理軟件解算，得到點位WGS-84空間直角坐標，用此坐標減去該已知點的西安80坐標系三維直角坐標，就可得到一組Dx、Dy、Dz。為避免錯誤和觀測異常，至少要有三組Dx、Dy、Dz，并取其平均值作為轉換參數(shù)值。將該值反號置入手持GPS即可。手持機中另外還需錄入兩個參數(shù)Da、Df，均為常數(shù)，其中Da=-3m，Df=0.00000000250m。

2.2 實測方法

界址點測量可使用“點狀地物采集”功能。將手持機放置于界址點標志中心，點擊屏幕“測量”功能鍵，顯示測量坐標，將其存儲在GPS機上。

若需測量宗地面積，手持機具有“面狀地物采集”功能。首先應該以該宗地某一界址點作為測量的起始點開始存點，然后沿宗地界址線行進，每一個界址點都存點，直到重新回到起點，形成封閉多邊形。此時使用手持機軟件的“量算長度面積”功能，計算閉合面積。有實驗表明，當面積在50hm2以上時，GPS測量精度為±8%左右，在100hm2以上時，測量精度為±5%左右。目前，各省確權時計算面積的方法仍主要采用傳統(tǒng)的幾何要素法和坐標解析法。

2.3 數(shù)據(jù)導出與使用

采集完成后，可將數(shù)據(jù)導出查看與統(tǒng)計。使用USB數(shù)據(jù)線將數(shù)據(jù)從儀器中拷貝到計算機上。手持機供應商均提供可供使用的電腦桌面軟件，該軟件除具有查詢、編輯、修改等功能，還可根據(jù)用戶需求將手持機測量的數(shù)據(jù)文件轉換為用戶需要的數(shù)據(jù)格式，方便與其它GIS專業(yè)軟件的轉換，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的無縫連接。目前通常支持的格式為：ESRI

Shapefile、AutoCAD DXF、MapInfo MIF、Excel CSV、TXT格式等。

2.4 手持GPS定位精度穩(wěn)定性試驗

雖然通過差分技術，手持GPS的精度達到了亞米級，甚至更高，但測量定位的穩(wěn)定性如何？工作中如何操作能夠提升其精度？本文采用中海達QStar5亞米級手持機作了如下實驗測試。

（1）選擇合適觀測時間和重復觀測次數(shù)的試驗

試驗一選取凈空情況不同的2個已知點，點1地處平原，上空開闊；點2位于山區(qū)林地。從0s開始，每10s采集一次點位坐標，每點連續(xù)采集10次，計時共90s。將10次采集的點位坐標與已知坐標比較得△X、△Y，實驗結果表明：點1第一次0s時，數(shù)據(jù)偏差相對較大，但隨著觀測時長的增長，平面坐標約在20s后變化基本穩(wěn)定，變化幅度不超過±1m；點2由于受多路徑效應影響，坐標變化穩(wěn)定時間比點1滯后約10s。點1和點2的10次觀測數(shù)據(jù)平均值更接近于已知數(shù)據(jù)。

可見手持機開機后，不應頻繁關機。因為手持機依次搜索接收各衛(wèi)星星歷及連接SBAS需要時間，待信號穩(wěn)定需要一定時間。另外，手持GPS即時定位、快速移動時定位精度低、穩(wěn)定性差，置于點位后，建議在點位上穩(wěn)定靜置20s以上再采集坐標，或采用“平滑采集” 功能，設置平滑次數(shù)，多次求取取平均值，以此提高采集精度。

（2）不同觀測時段和定位穩(wěn)定性試驗

試驗二分上午8:00-11:00、下午14:00-17:00兩個時段對同一個點進行觀測，每個時間段均勻選擇10個時間點，按照試驗一的測量手段進行點位坐標采集。實驗結果表明：20個時間點的平面坐標較差不超過±0.6m。說明手持GPS能夠在同一點位上保持較為穩(wěn)定的坐標讀數(shù)，這是保障定位精度的重要基礎。

結語

本文討論了高精度手持GPS用于農(nóng)村土地確權的方法手段及注意事項。高精度手持GPS作為測量技術的新手段，可以放心使用于土地利用、土地確權等亞米級精度要求的測量工作中。本文只探討其用于測定界址點的平面坐標，不建議使用其測定高程。因為其原始高程為WGS-84大地高，要轉換成為正常高需要高程異常的改正，其精度只為平面精度的2-3倍，且在山區(qū)高程異常變化較大，精度變化難以把握。

目前，分米級、厘米級高精度手持GPS已面世，照相、FM調頻、視頻播放等衍生功能愈加豐富，隨著人們認識的不斷加深，手持GPS應用前景良好。目前關于手持GPS接收機的檢驗項目、測量的精度指標及操作規(guī)程等行業(yè)標準匱乏，急需相關部門制定可行措施，推動該技術的發(fā)展壯大。

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