李燕敏魏 瑤潘蘭蘭

(1.陜西鐵路工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院,陜西 渭南714099 2.四川省煤田測繪工程院 四川 成都610000)

0 引 言

隨著國土資源部加快農(nóng)村集體土地確權(quán)登記步伐,我國土地市場將進(jìn)入全新的“數(shù)字化”時代[1]。2013年1月31日下發(fā)的中央一號文件提出,要全面開展農(nóng)村土地確權(quán)登記頒證工作。而測繪人員在其中充當(dāng)?shù)淖饔门e足輕重,從獲取第一手原始數(shù)據(jù)到最后數(shù)據(jù)入庫,工作效率的高低都直接由外業(yè)數(shù)據(jù)采集人員獲得的數(shù)據(jù)質(zhì)量好壞決定[2]。

目前GPS這種徹底的技術(shù)革命在我國許多相關(guān)學(xué)科和行業(yè)中帶來巨大應(yīng)用研究潛力。當(dāng)前我國提出的“數(shù)字中國”、“數(shù)字省區(qū)”、“數(shù)字工程”就是由3S技術(shù)構(gòu)建的一個用于集成各類自然、社會、經(jīng)濟(jì)、人文、環(huán)境等信息的統(tǒng)一地理空間載體,其中GPS以實時、快速的特點將在這個領(lǐng)域發(fā)揮極其重要的作用[3-5]。目前,GPS定位技術(shù)經(jīng)國內(nèi)外專家學(xué)者在應(yīng)用領(lǐng)域不斷開拓及相關(guān)技術(shù)人員對硬件的完善和軟件的開發(fā),使其在測量工作中的應(yīng)用開拓了廣闊前景[6-8],本文研究內(nèi)容正是基于GPS技術(shù)和國家土地政策基礎(chǔ)之上展開的。

1 準(zhǔn)備工作

測前準(zhǔn)備主要包括:測區(qū)踏勘,資料收集,儀器和人員準(zhǔn)備。

1.1 測區(qū)踏勘

踏勘主要是了解交通、水系、植被、控制點、居民點等的分布情況和當(dāng)?shù)仫L(fēng)俗民情,便于后期測量工作開展。

1.2 資料收集

收集的資料主要包括1∶1萬～1∶10萬比例尺地形圖,各類控制點成果等。據(jù)調(diào)查,該區(qū)域已于2008—2009年在瀘州市中心城區(qū)城鎮(zhèn)地籍測繪、數(shù)據(jù)庫建設(shè)及市級成果匯總項目中完成涵蓋江陽區(qū)、龍馬潭區(qū)、納溪區(qū)約350 km2的控制測量。本次收集到的已知點資料有:三等GPS控制點19個(已覆蓋本項目范圍)、四等GPS控制點142個、Ⅰ級導(dǎo)線點270個、三等水準(zhǔn)測量點37個、四等水準(zhǔn)測量點96個以及測區(qū)1∶1萬正射影像圖。資料由瀘州市國土資源局提供,可供生產(chǎn)計劃、設(shè)計、工作安排等使用。

1.3 人員準(zhǔn)備

測量中人員的組織安排對測量進(jìn)度以及最終結(jié)果都有重要影響,因此本次測量工作中嚴(yán)格按照以下要求進(jìn)行:① 項目人力資源配置原則;② 人力資源實行動態(tài)管理;③ 人力資源使用原則;④ 作業(yè)力量的具體安排;⑤ 人力資源培訓(xùn)計劃。

根據(jù)作業(yè)量及儀器配置情況,此次GPS控制測量擬使用40人,其中四等水準(zhǔn)測量15人,GPS靜態(tài)測量25人。

2 網(wǎng)形設(shè)計

控制網(wǎng)精度選擇決定控制測量的整體安排?？刂凭W(wǎng)精度選擇是由工程項目的具體需求決定的。不同等級的GPS控制網(wǎng)對網(wǎng)形設(shè)計要求不同:三等、四等GPS網(wǎng)可以布設(shè)成多邊形網(wǎng)和復(fù)合路線。根據(jù)前期收集的已有控制網(wǎng)點圖、點之記、成果表、技術(shù)設(shè)計和總結(jié)、本測區(qū)內(nèi)地形圖、交通圖等相關(guān)圖件資料進(jìn)行分析研究并進(jìn)行實地踏勘,完成GPS控制網(wǎng)的網(wǎng)形設(shè)計。在設(shè)計圖上標(biāo)示出收集的已知控制點位、新布設(shè)點位、觀測時行走的交通路線:既要考慮網(wǎng)形設(shè)計的美觀性,又要提高作業(yè)效率,最后再根據(jù)單位實力考慮儀器設(shè)備數(shù)量,在地形地貌現(xiàn)有條件上優(yōu)化網(wǎng)型[9-11]。

本次GPS控制網(wǎng)的網(wǎng)形如下所示(圖1)。測區(qū)四等GPS控制網(wǎng)在原三等GPS控制網(wǎng)基礎(chǔ)上,采用網(wǎng)連式布設(shè)方案,共布設(shè)46對點(對點互相通視),共計92個四等GPS點、18個三等GPS點和GYM(觀音廟)二等三角點組成四等GPS網(wǎng),最長邊為7 323 m,最短邊為219 m,平均邊長為1 937 m。

圖1 GPS控制網(wǎng)網(wǎng)形設(shè)計圖(1∶10 000)

由于確權(quán)工作的特殊性,結(jié)合地域差異,在布網(wǎng)時要考慮居住、交通的特點,居住區(qū)盡量布點較密些,在滿足要求的情況下,在山地、丘陵等人煙稀少的地方盡量少布點,減少工作量,提高高精度點位利用率,進(jìn)而提高整體的精度和效率。

3 GPS數(shù)據(jù)采集及數(shù)據(jù)處理

3.1 數(shù)據(jù)采集

根據(jù)規(guī)范要求,本次采用四等GPS點觀測,接收機(jī)類型為中海達(dá),用邊、點混合的聯(lián)結(jié)方式推進(jìn),執(zhí)行《衛(wèi)星定位城市測量規(guī)范》(CJJ/T73—2010)中四等GPS標(biāo)準(zhǔn)。

GPS數(shù)據(jù)處理是從原始觀測值出發(fā)得到最終測量定位成果的,其數(shù)據(jù)處理過程大致分為數(shù)據(jù)預(yù)處理、基線向量解算、無約束網(wǎng)平差和約束網(wǎng)平差這4個過程[12]。

3.2 數(shù)據(jù)預(yù)處理

數(shù)據(jù)梳理采用擾善康的Pinnacle V1.0。數(shù)據(jù)預(yù)處理是先對原始數(shù)據(jù)進(jìn)行的一個粗加工,即對原始數(shù)據(jù)集進(jìn)行編輯、對多余數(shù)據(jù)進(jìn)行剔除,對星歷數(shù)據(jù)整理等,生成一個有用的數(shù)據(jù)文件,然后對數(shù)據(jù)進(jìn)行自由網(wǎng)平差計算做準(zhǔn)備。它的基本內(nèi)容是:數(shù)據(jù)傳輸、轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)文件格式或相應(yīng)軟件數(shù)據(jù)格式、衛(wèi)星星歷標(biāo)準(zhǔn)化、修復(fù)載波相位觀測值、對觀測值進(jìn)行必要改正,是確保外業(yè)觀測質(zhì)量、實現(xiàn)預(yù)期定位精度,對觀測成果進(jìn)行檢核的一個重要環(huán)節(jié)。觀測任務(wù)結(jié)束后,及時對所觀測的數(shù)據(jù)質(zhì)量進(jìn)行及時檢核,如發(fā)現(xiàn)不合格成果,應(yīng)及時采取補救措施以免給今后造成返工。

3.3 基線向量解算

基線解算是GPS數(shù)據(jù)處理項目中的一個十分重要的步驟,基線向量是網(wǎng)平差的基礎(chǔ)數(shù)據(jù),其質(zhì)量好壞會直接影響到整個控制網(wǎng)質(zhì)量好壞。

根據(jù)本項目特點,主要是根據(jù)操作手冊規(guī)定,對小于8 000 m的短基線和采取快速定位確定的基線進(jìn)行觀測,獲取滿足整周模糊度參數(shù)固定解。因此在野外觀測時,不僅要減少環(huán)境因素影響,還要在需要時采取相應(yīng)技術(shù)手段改善基線向量結(jié)果。

對于基線解算結(jié)果有如下要求。

(1)同步環(huán)坐標(biāo)分量相對閉合差不得超過6.0×d×10-6mm,環(huán)線全長相對閉合差不得超過10.0×d×10-6mm。

(2)異步環(huán)的坐標(biāo)分量閉合差W X、W Y、W Z不得超過。全長閉合差W不得超過,且,W=,d為相鄰點間的距離(km)。復(fù)測基線邊的長度較差不應(yīng)超過2 2σmm。

本次共解算重復(fù)基線邊75條,邊長最大較差為-20.1 mm;同步環(huán)閉合差共計249個,其最大坐標(biāo)閉合差為-7.9 mm,最大邊長閉合差為12.0 mm;異步環(huán)閉合差共計243個,其最大坐標(biāo)閉合差為44.5 mm。

3.4 無約束網(wǎng)平差

所謂無約束網(wǎng)平差就是GPS控制點中在沒有已知點坐標(biāo)情況下所進(jìn)行的平差。無約束網(wǎng)平差的目的是檢核GPS基線向量網(wǎng)質(zhì)量好壞,剔除觀測時產(chǎn)生的有明顯系統(tǒng)誤差和粗差的基線向量。因平差無外部基準(zhǔn),故其網(wǎng)不會因為外部基準(zhǔn)產(chǎn)生變形,所以是一種無約束平差。無約束平差后,基線向量改正數(shù)(VΔX、VΔY、VΔZ)的絕對值要求小于等于3σ。

本次無約束平差采用合格的基線向量,本項目共計在GPS網(wǎng)中選取455條合格基線進(jìn)行無約束平差,平差結(jié)束后生成平差報告。

3.5 約束網(wǎng)平差

約束網(wǎng)平差就是在無約束平差的基礎(chǔ)上帶入已知點坐標(biāo)或固定邊長及固定方位等數(shù)據(jù)進(jìn)行平差計算的方法。為了給瀘州市建立統(tǒng)一坐標(biāo)系,本次GPS數(shù)據(jù)處理中的約束平差部分采用1980西安坐標(biāo)系和瀘州市獨立坐標(biāo)系,固定聯(lián)測了三等、四等水準(zhǔn)GPS點的1985國家高程基準(zhǔn)高程,選用地心模型進(jìn)行GPS網(wǎng)約束平差。約束平差后,要求最弱邊的相對中誤差不得大于1/45 000,最弱點的點位中誤差不得大于5 cm,最弱點的高程中誤差不大于5 cm。

在設(shè)置好相應(yīng)控制點并錄入控制點坐標(biāo)后進(jìn)行約束平差,具體操作如下。

(1)輸入控制點坐標(biāo)。

此次約束平差在無約束平差的基礎(chǔ)上,分別固定 301、302、303、304、305、307、308、311、312、313、315、316、318、319、320、321、328、STQ 共18個三等GPS點和GYM二等三角點的1980西安坐標(biāo)系進(jìn)行二維約束平差。1980西安坐標(biāo)系下約束網(wǎng)平差最弱點的點位中誤差為12.0 mm,最弱邊邊長相對中誤差為1/50 037。本次平差計算圖如下所示(圖2)。

圖2 四等GPS網(wǎng)平差計算圖

約束平差結(jié)束后生成約束平差報告。

3.6 成果及質(zhì)量分析

根據(jù)數(shù)據(jù)處理結(jié)果,對基線解算、網(wǎng)平差、GPS高程擬合的精度進(jìn)行統(tǒng)計(表1)。

表1 精度統(tǒng)計

4 結(jié) 語

(1)本次瀘州市土地確權(quán)項目GPS控制測量的外業(yè)測量方法正確,數(shù)據(jù)處理后各項限差及平差后的精度指標(biāo)符合《全球定位系統(tǒng)(GPS)測量規(guī)范》(CH 2001—1992)和《瀘州市土地確權(quán)四等GPS控制網(wǎng)技術(shù)設(shè)計書》要求,能滿足該項目首級控制需要。該項目的實施為瀘州市將來開展農(nóng)村土地確權(quán)頒證項目奠定了基礎(chǔ),也對其他農(nóng)村地籍測量中控制網(wǎng)建立具有一定指導(dǎo)意義。

(2)通過對GPS在瀘州市江陽區(qū)與龍馬潭區(qū)土地確權(quán)工程中的應(yīng)用結(jié)果加以分析,根據(jù)其控制網(wǎng)的布設(shè)精度及數(shù)據(jù)處理結(jié)果精度情況,了解了如何提高GPS控制測量成果的精度及高精度測量成果在經(jīng)濟(jì)建設(shè)中的重要意義,提高了工作效率,在整個施工建設(shè)過程中尤為突出,為整個項目確保施工質(zhì)量、縮短工期、降低成本提供了強(qiáng)有力的保障,為以后的應(yīng)用提供了研究依據(jù)。

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