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        城鎮(zhèn)地籍測繪中GPS技術(shù)的運用探討

        2018-03-27 04:37:56曾憲偉
        建材與裝飾 2018年9期
        關(guān)鍵詞:接收機基線測繪

        曾憲偉

        (茂名市國土資源勘探測繪院 廣東茂名 525000)

        前言

        GPS即全球定位系統(tǒng),是一種基于衛(wèi)星的無線電導(dǎo)航定位系統(tǒng),由全球通信衛(wèi)星和接收設(shè)備組成。用戶提供精確的三維坐標、時間信息和導(dǎo)航。隨著地球的數(shù)字化進程,微型電子技術(shù)和地理信息系統(tǒng)技術(shù)取得重大進展,衛(wèi)星導(dǎo)航定位理論日趨成熟,同時,各個領(lǐng)域都需要掌握空間數(shù)據(jù)處理和利用的基本技術(shù),即全球定位系統(tǒng)。作為一種通用設(shè)備,它將越來越多地應(yīng)用于科研和民用領(lǐng)域。特別是在當前形勢下在這種情況下,傳統(tǒng)的地籍測繪技術(shù)已不能滿足當前地籍精度的要求。與部門科學(xué)技術(shù)的進步與地籍測繪的發(fā)展,傳統(tǒng)的測量工具逐漸被高效率、高精度的GPS測量技術(shù)取代,GPS的出現(xiàn)給測繪領(lǐng)域帶來了新的變化。在當前地籍測繪中得到了廣泛的應(yīng)用。GPS技術(shù)如圖1所示。

        圖1 GPS技術(shù)

        1 GPS測量技術(shù)的特點

        1.1 用途廣泛,多功能是GPS測量技術(shù)的特點

        GPS測量技術(shù)可以為用戶提供三維速度和時間信息。用戶提供三維坐標,因此GPS測量技術(shù)可以應(yīng)用到以下幾個方面,如:導(dǎo)航、速度測試、時間測試等,目前GPS技術(shù)仍在不斷更新,目前,它可廣泛應(yīng)用于各個領(lǐng)域,在測量工作中得到越來越廣泛的應(yīng)用。其中包括地籍測繪、航空攝影測量、地籍測量、大地測量和海洋測繪等。在各個領(lǐng)域,都可以應(yīng)用到GPS測量技術(shù)。

        1.2 GPS具有定位精度高的特點

        在靜態(tài)相對穩(wěn)定的狀態(tài)下,對GPS測量技術(shù)在地籍測繪中的應(yīng)用進行分析。以前的研究已經(jīng)表明,它可以在50km以內(nèi)的基線實現(xiàn)1×10-6~2×10-6,的定位準確度,如果其基線范圍從100~500km,然后準確定位它可以達到10-7~10-8,隨著GPS技術(shù)的不斷發(fā)展、更新和發(fā)展,如果基線范圍超過2000km,定位精度可優(yōu)于10-9還高。在實時差分定位和實時定位中,GPS測量技術(shù)定位精度可以達到分米或厘米。能滿足地籍測繪和測繪的所有需要。

        1.3 GPS測量技術(shù)的自動化程度很高,而且操作簡單

        在應(yīng)用GPS測量技術(shù)和操作GPS測量技術(shù)的過程中,該技術(shù)具有自動化程度高,操作簡單的特點,操作人員只需使用儀器儀表進行氣象數(shù)據(jù)的收集、測量、監(jiān)測儀表的開關(guān)和其工作狀態(tài)。GPS系統(tǒng)中的設(shè)備可以自動捕獲衛(wèi)星并跟蹤觀測項目以及記錄等。觀察項目結(jié)束后,操作人員只需關(guān)閉電源開關(guān)。如果采用GPS測量技術(shù)在地籍測繪中,一方面可以改進工作的方式。另一方面,可大大提高精度,同時提高效率。地籍測繪在自動化中也有著非常重要的作用。

        1.4 GPS技術(shù)的觀測時間較短

        隨著GPS系統(tǒng)的不斷完善,隨著不斷更新的軟件和硬件,在20km的靜態(tài)相對定位只有15~20min;快速靜態(tài)相對定位測量時,當每個流動站與基準站分離在15hm,移動站的觀測時間只需1~2min;在相對定位的動態(tài)測量,當移動臺開始,觀察時間僅為1~2min,然后立即定位,以及各站的觀測時間只有這需要幾秒鐘時間??梢?,利用GPS技術(shù)建立控制該網(wǎng)絡(luò)大大縮短了觀測時間,提高了運行效益。

        2 GPS的優(yōu)勢

        與傳統(tǒng)的測繪技術(shù)相比,GPS技術(shù)有以下特點:①觀測站之間無需通視。它可以測量工作的經(jīng)費和時間,使點位的選擇變得更為靈活。②定位精度高。在下于50km的基線上,定位精度可達到1×10-6~2×10-6,在100~500km的基線上可達到10-6~10-7。③操作簡單。GPS的測量自動化程度高,在觀測中測量人員的主要任務(wù)是安裝并開關(guān)儀器、量取儀器高、監(jiān)視儀器的工作狀態(tài)、采集環(huán)境的氣象數(shù)據(jù),別的觀測工作儀器可自動完成。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。

        3 影響GPS地籍測繪精度的因素

        地籍測繪采用CPS測量技術(shù),由于受到GPS衛(wèi)星方面的因素、信號傳播途徑方面的因素、信號接收機方面的因素各種主客觀原因的影響,定位容易出現(xiàn)誤差,影響地籍測繪的精度。

        3.1 GPS衛(wèi)星方面的因素

        ①衛(wèi)星星歷誤差。衛(wèi)星星歷提供了具體的某個時刻衛(wèi)星的軌道參數(shù),而實際計算出來的位置與具體位置有所偏差,是一種數(shù)據(jù)誤差,其大小取決于衛(wèi)星跟蹤站的數(shù)量、空間分布、定軌軟件完善程度等,這種誤差是GPS測量的重要誤差來源。②按照在GPS衛(wèi)星上的衛(wèi)星時鐘和標準時間存在的誤差。雖然GPS衛(wèi)星采用高精度的原子鐘,但依然存在系統(tǒng)誤差。③GPS衛(wèi)星的信號發(fā)射天線標稱的相位中心和實際相位的中心存在誤差,GPS衛(wèi)星方面的因素降低了地籍測繪的準確度。

        3.2 信號傳播途徑方面的因素

        GPS信號首先會受到來自電離層的干擾,影響了電磁波的效應(yīng),對于電磁波的電子總含量、頻率產(chǎn)生影響。然后在GPS信號的傳播速度上,由于有對流層的干擾,傳播的溫、濕度和氣壓及別的原因造成了地籍測繪的偏差。最后在對地籍的測繪過程中,地籍測繪周圍的環(huán)境也會影響信號接收機對衛(wèi)星接收和折射的信號。

        3.3 測地形接收機方面的因素

        測地形接收機是接收全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)的衛(wèi)星信號并確定地面空間位置的儀器,主要用于精密大地測量和精密地籍測繪,定位精度高,儀器結(jié)構(gòu)復(fù)雜,價格較貴。在測地形接收機的軟件和硬件方面的問題,會對地籍測繪的定位結(jié)果造成錯誤判斷。在測地形接收機的天線相位中心,相對測站標石中心位置存在偏差,需要減少誤差,如果沒有減少誤差帶來的影響,地籍的精密定位沒有辦法形成。在測地形接收機相對定位所采用的觀測值,進行測量的時候,有可能忽略1~5周的周跳,這種忽略會嚴重影響坐標的準確度。

        4 提高地籍測繪精度水平的方法

        在對地籍測繪中利用GPS進行定位,提高測繪精確度的時候,要注意GPS定位系統(tǒng)存在的缺點,并采取相應(yīng)的措施進行改善。

        4.1 測繪硬件設(shè)施的改善

        測繪硬件設(shè)施改善主要分兩方面。①合理選擇GPS的接收機。假如測繪的土地基線邊長超過10km,最好是采用雙頻模式的接收機,在地籍定位坐標的時候,雙頻模式的接收機能夠減少電離層延遲所帶來的坐標精確度的干擾,不管是在動態(tài)或者靜態(tài)的環(huán)境下,迅速的測量;如果基線邊長不超過10km,可以選擇采用單頻模式的接收機,這種接收機故障發(fā)生率低、不高的微處理器的要求、耗能小,非常適合在地籍測繪的野外作業(yè)。②檢查接收機的性能。在GPS對地籍進行測繪作業(yè)之前,我們需要對接收機經(jīng)常出現(xiàn)的問題提前檢驗。常出現(xiàn)的問題有碼跟蹤環(huán)的偏差、鐘誤差、天線相位的中心偏差等。全面了解GPS接收機的各方面參數(shù)數(shù)據(jù)、特點和性能,可以提高GPS接收機在處理地籍測繪數(shù)據(jù)的準確性。

        4.2 改進測量的方法和手段

        GPS地籍測繪精度的水平的提高,要結(jié)合實際情況的測繪要求,改進測量的方法和手段。①設(shè)計GPS網(wǎng)。開始需要對GPS的基線長度相差進行控制,以便GPS地籍的測量精度分布均衡;然后是對GPS網(wǎng)型結(jié)構(gòu)采用封閉式,以此來形成閉合環(huán);最后是為了全面的提高整網(wǎng)和點位精度的分布均勻水平,可以在地籍測繪條件準許的情況下,構(gòu)建連續(xù)的三角網(wǎng)型結(jié)構(gòu)模式。②地籍測繪的選擇位置。要選擇方便GPS接收器的安置和作業(yè)的位置,還需要保證15°以上的和被測衛(wèi)星地平高度角。③測繪的觀測方式。a.工作人員要對儀器的高度進行測量,如果在過程中遇到突發(fā)情況而出現(xiàn)誤差,可以建立觀測墩的方式,盡量減少產(chǎn)生的誤差。b.確保觀測搜集的數(shù)據(jù)具備絕對的可靠性和有效性。保證觀測的時間,結(jié)合實際測繪的要求,計算要測繪的次數(shù)和時間點。④嚴謹?shù)臏y繪數(shù)據(jù)。檢查數(shù)據(jù)有沒有差錯,要有規(guī)范要求的統(tǒng)計和分析同步環(huán)、異步環(huán)和復(fù)測基線等。

        4.3 補充性的測量方法

        ①編制GPS地籍測繪的方案,在測量中認真執(zhí)行方案中的內(nèi)容,并且需要進行檢驗和記錄。②GPS地籍測繪的標準要以國家和建筑行業(yè)為根據(jù),在技術(shù)管理水平上,在充分了解GPS測量程序的前提下,要建立各崗位的測量職責(zé),專門安排工作人員進行檢查和跟蹤交底的工作。③項目技術(shù)的管理層人員,要保證地籍測繪在技術(shù)范疇內(nèi)的質(zhì)量達標,根據(jù)GPS地籍測繪實際設(shè)計參數(shù)和相關(guān)的設(shè)計需求,然后安排專工作人員對地籍測繪的質(zhì)量進行門門把關(guān),突出點在地籍測繪的結(jié)果和驗收。④對地籍測繪加強檢查和監(jiān)督。要求上表現(xiàn)在地籍測繪的管理人員要堅持按照制定的標準進行測量,全程記錄測量結(jié)果,交底工作也是測量的根本要求,測量單位要有自檢思想和實際報告,檢查工作的完成率,假如在測量質(zhì)量上發(fā)生嚴重的問題,要及時向上匯報。

        5 結(jié)束語

        綜上所述,GPS技術(shù)在地籍測繪上有很多的優(yōu)點,在地籍進行測繪運用GPS技術(shù)可以滿足多方面需求,可以有效的解決勘查區(qū)域分散的問題。在地籍測繪中應(yīng)用GPS測量技術(shù),一方面在地籍測繪過程中,可以大大提高地籍測繪的精度、準確度和有效性。另一方面,它對提高工作效率、降低勞動強度具有重要的現(xiàn)實意義。因此,它能很好地適應(yīng)現(xiàn)代社會的快節(jié)奏生活。可以把操作員從一項特別繁重的工作中解放出來會減少工人的工作的強度,它可以成為地籍測繪的重要應(yīng)用工具。高地籍測繪自動化程度起著非常重要的作用。

        [1]劉書良.GPS測量技術(shù)在地籍測繪中的應(yīng)用[J].商品與質(zhì)量·建筑與發(fā)展,2015(2):13~17.

        [2]何名杰.GPS測量技術(shù)在地籍測繪中的應(yīng)用及特點[J].科技風(fēng),2016(4):212~214.

        [3]張奇等.GPS RTK技術(shù)在地籍測繪中的應(yīng)用探討[J].測繪與空間地理信息,2017(02):20~22.

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