文/高長(zhǎng)慶
淺談GPS在土地測(cè)繪中的應(yīng)用
文/高長(zhǎng)慶
GPS 系統(tǒng)的應(yīng)用已經(jīng)非常的廣泛,該技術(shù)在土地測(cè)繪中作用將會(huì)顯得更加重要,不僅促進(jìn)了我國(guó)的有關(guān)土地事業(yè)的增長(zhǎng),并且還能使得我國(guó)的國(guó)民經(jīng)濟(jì)還有社會(huì)效益獲得極大的提高。本文主要對(duì) GPS 在土地測(cè)繪中的應(yīng)用進(jìn)行有關(guān)的闡述。
GPS;土地測(cè)繪;控制應(yīng)用
由于 GPS 中衛(wèi)星定位技術(shù)的發(fā)展,有關(guān)的測(cè)繪工作也發(fā)生了翻天覆地的變化,尤其是對(duì)測(cè)繪工作中的有關(guān)地籍控制測(cè)量工作產(chǎn)生了非常大的影響。GPS 在對(duì)地籍控制測(cè)量過(guò)程中,對(duì)工作點(diǎn)的選取具有很大的伸縮度,打破了以前的那些局限條件,再加上 GPS的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)對(duì)于 GPS 的有關(guān)精度測(cè)量產(chǎn)生的影響也是微乎其微。同時(shí) GPS 的速度快等特點(diǎn)使得 GPS 在有關(guān)的城市地籍控制測(cè)量中起到了舉足輕重的作用。根據(jù)地籍的有關(guān)章程規(guī)定,可以利用地籍平面控制網(wǎng)的布局,以及有關(guān)的城鎮(zhèn)規(guī)模來(lái)進(jìn)行首級(jí)控制。在利用GPS 進(jìn)行地籍的控制的時(shí)候,沒(méi)有一些比較繁瑣的要求,該技術(shù)只需要 GPS 的儀器與等級(jí)控制的精度能夠匹配,并且有關(guān)控制點(diǎn)的選取能夠符合 GPS 點(diǎn)位的有關(guān)選取要求,這樣就可以完全滿足這些章程要求。首先,GPS 對(duì)有關(guān)地籍控制的精確度以及密度均有著非常嚴(yán)格的要求。在地籍測(cè)量中,全區(qū)的控制測(cè)量成為了首要的任務(wù),它已經(jīng)成為測(cè)量有關(guān)地籍圖件還有數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)。在此基礎(chǔ)上,為了滿足界址點(diǎn)的服務(wù),必須要對(duì)地籍控制網(wǎng)點(diǎn)的精確度還有密度進(jìn)行嚴(yán)格的要求。GPS 地籍網(wǎng)可以根據(jù)有關(guān)網(wǎng)點(diǎn)的密度分為基本網(wǎng)還有加密網(wǎng)兩大類,基本網(wǎng)是負(fù)責(zé)比較大的測(cè)區(qū)。對(duì)于城鎮(zhèn)的地籍控制中,因?yàn)樵搮^(qū)域的界址點(diǎn)密度較其他區(qū)域的大,因此在首先保證網(wǎng)點(diǎn)的精密度的前提下,工作人員要對(duì)控制點(diǎn)的密度要求進(jìn)行增大,確保能夠方便測(cè)定界址點(diǎn)。再者,有關(guān)的位置基準(zhǔn)點(diǎn)如果選取不夠精確的話,也會(huì)對(duì) GPS 網(wǎng)產(chǎn)生很大的影響。因?yàn)樵谟?GPS 進(jìn)行定位的時(shí)候,由于 GPS 得到的是三維坐標(biāo),因此 GPS 網(wǎng)在參考面上的網(wǎng)形與位置基準(zhǔn)有關(guān)。最后就是對(duì)GPS 地籍控制網(wǎng)的有關(guān)優(yōu)化。與一些經(jīng)典的觀測(cè)相比,GPS 更具有函數(shù)以及隨機(jī)模型的特點(diǎn)。同樣,在 GPS 觀測(cè)中,有關(guān) GPS的設(shè)計(jì)也存在許多諸多需要優(yōu)化的問(wèn)題。因?yàn)樵?GPS 觀測(cè)中,基線的觀測(cè)是不受有關(guān)的通視條件控制的,這也就為 GPS 的優(yōu)化提供了條件。同時(shí)在觀測(cè)中,粗差還有系統(tǒng)誤差等一系列的模型誤差是GPS 網(wǎng)進(jìn)行觀測(cè)的主要誤差來(lái)源,再加上精度還有可靠性是影響 GPS 網(wǎng)的重要衡量指標(biāo),因此,在進(jìn)行優(yōu)化的時(shí)候,要著重考慮到儀器的精度還有規(guī)程的精度要求、成本費(fèi)用等一些基本條件。作為地籍調(diào)查中不可或缺的地籍細(xì)部測(cè)量主要就是對(duì)土地有關(guān)的權(quán)屬界址點(diǎn)、線、形狀等進(jìn)行測(cè)定。GPS 在進(jìn)行測(cè)定過(guò)程中能夠完全滿足對(duì)有關(guān)界址點(diǎn)間距的精度要求,因此可以把該技術(shù)運(yùn)用到該測(cè)區(qū)中。在進(jìn)行測(cè)定過(guò)程中不免會(huì)發(fā)生衛(wèi)星接收信號(hào)較差情況,所以,要使用一些測(cè)距儀等測(cè)量工具利用極坐標(biāo)法等進(jìn)行勘測(cè),從而加快了測(cè)量的進(jìn)度。
建設(shè)用地勘測(cè)定界的工作程序?yàn)椋簩彶橛玫匚募坝嘘P(guān)圖件——現(xiàn)場(chǎng)踏勘——圖上紅線設(shè)計(jì)——實(shí)地放樣——復(fù)核測(cè)量——面積量算——測(cè)繪建設(shè)地界圖——填繪建設(shè)用地管理圖——資料的管理——?dú)w檔。在運(yùn)用RTK 進(jìn)行測(cè)定的時(shí)候,不僅能夠避免一些放樣方法的復(fù)雜關(guān)系,還能夠簡(jiǎn)化有關(guān)地勘工作的程序,尤其是對(duì)一些較大工程的放樣更為有效。RTK 簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)就是指載波相位實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)差分定位,是 GPS 的最新技術(shù)。RTK 的基準(zhǔn)站主要是由主機(jī)還有GPS 天線、電臺(tái)、放大器、電子手簿等組成?,F(xiàn)在的 RTK 能夠達(dá)到厘米級(jí)別的精度測(cè)量,對(duì)地勘界址點(diǎn)所要求的精度能夠完全滿足。RTK 是把接收衛(wèi)星的信息還有基準(zhǔn)站發(fā)送的信息經(jīng)過(guò)準(zhǔn)確的解碼,而自動(dòng)給出的精確度額很高的數(shù)據(jù)。RTK 放樣實(shí)際上就是由隨機(jī)如軟件中有關(guān)計(jì)算面積功能來(lái)運(yùn)用到有關(guān)的坐標(biāo)計(jì)算中。GPS RTK技術(shù)系統(tǒng)配置包括以下三部分:①基準(zhǔn)站接收機(jī);②移動(dòng)站接收機(jī);③數(shù)據(jù)鏈?;鶞?zhǔn)站接收機(jī)設(shè)在具有已知坐標(biāo)(也可無(wú)已知坐標(biāo),地勢(shì)較高)的參考點(diǎn)上,連續(xù)接收所有可視GPS衛(wèi)星信號(hào),并將測(cè)站的坐標(biāo)、觀測(cè)值、衛(wèi)星跟蹤狀態(tài)及接收機(jī)工作狀態(tài)通過(guò)數(shù)據(jù)鏈發(fā)送出去,移動(dòng)站接收機(jī)在跟蹤GPS衛(wèi)星信號(hào)的同時(shí)接收來(lái)自基準(zhǔn)站的數(shù)據(jù),通過(guò)OTF(On The FLY)算法快速求解載波相位整周模糊度,通過(guò)相對(duì)定位模型獲取所在點(diǎn)相對(duì)于基準(zhǔn)點(diǎn)的坐標(biāo)和精度指標(biāo)。
地基信息系統(tǒng)是利用有關(guān)的計(jì)算機(jī)技術(shù)來(lái)對(duì)收集的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。而 GIS 是一個(gè)十分巨大的地理信息系統(tǒng),其中地籍信息系統(tǒng)就包括在內(nèi),因此可以借助較為成熟的 GIS 系統(tǒng)來(lái)對(duì)地籍信息系統(tǒng)進(jìn)行改善。由前面所敘述的 GPS 的功能,科研人員可以把 GPS 與 GIS 進(jìn)行有機(jī)的結(jié)合,從而為地籍信息的現(xiàn)代化還有自動(dòng)化打下堅(jiān)定的基礎(chǔ)。選點(diǎn)GPS測(cè)量測(cè)站點(diǎn)之間不要求一定通視,圖形結(jié)構(gòu)也比較靈活,因此,點(diǎn)位選擇比較方便。但考慮GPS測(cè)量的特殊性,并顧及后續(xù)測(cè)量,選點(diǎn)時(shí)應(yīng)著重考慮:①每點(diǎn)最好與某一點(diǎn)通視,以便后續(xù)測(cè)量工作的使用;②點(diǎn)周圍高度角15°以上不要有障礙物,以免信號(hào)被遮擋或吸收;③點(diǎn)位要遠(yuǎn)離大功率無(wú)線電發(fā)射源、高壓電線等,以免電磁場(chǎng)對(duì)信號(hào)的干擾;④點(diǎn)位應(yīng)選在視野開(kāi)闊、交通方便、有利擴(kuò)展、易于保存的地方,以便觀測(cè)和日后使用;⑤選點(diǎn)結(jié)束后,按要求埋設(shè)標(biāo)石,并填寫點(diǎn)之記。觀測(cè)根據(jù)GPS作業(yè)調(diào)度表的安排進(jìn)行觀測(cè),采取靜態(tài)相對(duì)定位,衛(wèi)星高度角15°,時(shí)段長(zhǎng)度45min,采樣間隔10s。在3個(gè)點(diǎn)上同時(shí)安置3臺(tái)接收機(jī)天線(對(duì)中、整平、定向),量取天線高,測(cè)量氣象數(shù)據(jù),開(kāi)機(jī)觀察,當(dāng)各項(xiàng)指標(biāo)達(dá)到要求時(shí),按接收機(jī)的提示輸入相關(guān)數(shù)據(jù),則接收機(jī)自動(dòng)記錄,觀測(cè)者填寫測(cè)量手簿。GPS網(wǎng)數(shù)據(jù)處理分為基線解算和網(wǎng)平差兩個(gè)階段,采用隨機(jī)軟件完成。經(jīng)基線解算、質(zhì)量檢核、外業(yè)重測(cè)和網(wǎng)平差后,得到GPS控制點(diǎn)的三維坐標(biāo),其各項(xiàng)精度指標(biāo)符合技術(shù)設(shè)計(jì)要求。
GPS控制網(wǎng)選點(diǎn)靈活,布網(wǎng)方便,基本不受通視、網(wǎng)形的限制,特別是在地形復(fù)雜、通視困難的測(cè)區(qū),更顯其優(yōu)越性。但由于測(cè)區(qū)條件較差,邊長(zhǎng)較短(平均邊長(zhǎng)不到300m),基線相對(duì)精度較低,個(gè)別邊長(zhǎng)相對(duì)精度大于1/10000。因此,當(dāng)精度要求較高時(shí),應(yīng)避免短邊,無(wú)法避免時(shí),要謹(jǐn)慎觀測(cè)。GPS接收機(jī)觀測(cè)基本實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化、智能化,且觀測(cè)時(shí)間在不斷減少,大大降低了作業(yè)強(qiáng)度,觀測(cè)質(zhì)量主要受觀測(cè)時(shí)衛(wèi)星的空間分布和衛(wèi)星信號(hào)的質(zhì)量影響。但由于個(gè)別點(diǎn)的選定受地形條件限制,造成樹(shù)木遮擋,影響對(duì)衛(wèi)星的觀測(cè)及信號(hào)的質(zhì)量,經(jīng)重測(cè)后通過(guò)。因此,應(yīng)嚴(yán)格按有關(guān)要求選點(diǎn),擇最佳時(shí)段觀測(cè),并注意手機(jī)、步話機(jī)等設(shè)備的使用。GPS測(cè)量的數(shù)據(jù)傳輸和處理采用隨機(jī)軟件完成,只要保證接收衛(wèi)星信號(hào)的質(zhì)量和已知數(shù)據(jù)的數(shù)量、精度,即可方便地求出符合精度要求的控制點(diǎn)三維坐標(biāo)。但由于聯(lián)測(cè)已知高程點(diǎn)較少(僅聯(lián)測(cè)5個(gè)),致使的控制點(diǎn)高程精度較低。因此,要保證控制點(diǎn)高程的精度,必須聯(lián)測(cè)足夠的已知高程點(diǎn)。
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(作者單位:山東省菏澤市土地勘察測(cè)繪隊(duì))