廖偉文

(珠海市測繪院，廣東 珠海 519000)

1 GNSS測量技術概述

GNSS技術，即全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)技術，泛指所有的導航衛(wèi)星系統(tǒng)，包括區(qū)域范圍的和全球范圍的。GNSS測量技術是一項高科技技術，它是利用衛(wèi)星系統(tǒng)技術進行全方位、高精度的測量，能夠為用戶實時提供所在位置的三維坐標、空間信息和時間信息，是社會發(fā)展的重要技術條件之一。相對于常規(guī)的測量技術手段來講，GNSS測量技術用途較多、功能較全，不僅可以應用于導航、測量、動態(tài)觀測，還可以應用于測速、測時等領域。

1.1 GNSS的組成和接收衛(wèi)星原理

GNSS 由空間衛(wèi)星部分、地面控制部分和用戶部分組成。GNSS 接收機最核心的功能是接收衛(wèi)星發(fā)射的信號，通過信號處理來實現(xiàn)傳輸時間的測量，同時解碼導航電文來判斷衛(wèi)星的位置、速度和時間參數(shù)等信息，最后通過一些數(shù)據(jù)處理來實現(xiàn)實時的導航和定位。

GNSS接收機首先接收由天空中運行的衛(wèi)星發(fā)射的信號，這個工作由GNSS接收機的接收天線完成。GNSS接收機采集的數(shù)據(jù)是接收天線至衛(wèi)星的距離和衛(wèi)星星歷等數(shù)據(jù)，而不是常規(guī)測量技術得到的角度、距離和高差。因此，要對GNSS測量數(shù)據(jù)要進行系列的跟蹤、處理。在數(shù)據(jù)采集的同時，可通過其適配的軟件實時解算測站點的位置和接收機的運動速度，實現(xiàn)動態(tài)定位。

1.2 GNSS測量方法分類

利用GNSS進行坐標采集定位的方法有很多種，其中包括單點定位和相對定位。 單點定位即用一臺GNSS接收機來獨立測定該點在WGS-84坐標系的位置，參考點是地球的質(zhì)心。

相對定位按用戶接收機在作業(yè)中的運動狀態(tài)不同，可分為靜態(tài)定位和動態(tài)定位。其中快速靜態(tài)相對定位優(yōu)點在于觀測速度快、工作效率高；流動站之間移動時，不必保持對所測衛(wèi)星的連續(xù)跟蹤。

不論GNSS相對定位采取何種定位模式或數(shù)據(jù)處理方法，GNSS定位中都會受信號傳播有關的誤差、衛(wèi)星有關的誤差、接收機有關的誤差影響，采集高質(zhì)量的載波相位觀測值是消除或消弱系統(tǒng)誤差和偶然誤差的根本途徑。

2 GNSS測量技術在地籍測量中的意義

GNSS測量高精度、科學可靠和高效率的測量方法能滿足地籍測繪管理的要求，并在國家經(jīng)濟建設不同領域得到廣泛應用。GNSS測量技術在地籍測量管理和服務過程中起到關鍵核心作用，也給后期地籍數(shù)據(jù)建庫提供了良好基礎。

同時GNSS測量已成為建立城市與工程控制網(wǎng)的主要測量手段，能夠使交通擁堵和旱澇災害等突發(fā)緊急事件帶來的損失降到最低。GNSS測量技術也引入農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，能精準地給農(nóng)田噴藥和施肥，降低農(nóng)業(yè)生產(chǎn)成本，避免資源浪費，降低因不慎施肥導致環(huán)境污染。其意義主要體現(xiàn)在以下幾個方面。

1)GNSS測量技術可以實現(xiàn)外業(yè)觀測和內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理同步進行，降低測繪勞動強度和成本，而且能獲得精確、大量、高分辨率的觀測數(shù)據(jù)，與相關地球?qū)W科既能相互交叉，又能相互融合，為我國的科學研究、國民經(jīng)濟建設、國防建設、社會發(fā)展提供良好的技術服務。

2)由于地籍測繪的成果具有一定的法律效力，政府職能部門往往跨部門使用，其空間數(shù)據(jù)成果為信息管理基礎平臺提供客觀依據(jù)。GNSS測量技術可以對更新地籍數(shù)據(jù)管理提供長期、有效、穩(wěn)定、實時的起算數(shù)據(jù)，極大地加快城市基礎地理信息的建設。

3)GNSS測量技術服務范圍大，系統(tǒng)可靠性高。RTK技術基準站與流動站之間的距離可達50～70 km，且具有很高的精度，避免了誤差的積累，整個測區(qū)誤差均勻。

3 GNSS測量技術在地籍測量中的作用

GNSS測量是地籍測量整個工程的前期性基礎工作，是地籍要素測繪的基礎，是根據(jù)界址點及地籍圖的精度要求，為了服務地形要素測量和解析界址點位置而建立的。控制網(wǎng)具有控制范圍較大，以及點位精度高、分布均勻、使用頻繁、長期保存使用的特點，為整個地籍測量工作滿足定位精度要求，以及消除誤差的積累起到關鍵作用。

1)為地籍測量提供控制和起算數(shù)據(jù)。無論采用哪種測量方法，都需要有一定密度和精度保證的地籍平面控制數(shù)據(jù)。在進行地籍要素測量時，為了防止在測定地籍要素的幾何位置時測量誤差的積累，必須建立相應等級和密度的控制點網(wǎng)，通過控制點提供和傳遞起算數(shù)據(jù)。

2)為地籍測量的變更與修測提供起算數(shù)據(jù)。地籍測量中經(jīng)常遇到產(chǎn)權的變更、轉移，加上城市建設發(fā)展的現(xiàn)狀不斷變化，為了保持測繪成果的現(xiàn)勢性，要及時進行變更與修測。這些都需要建立統(tǒng)一標準、長期穩(wěn)定的控制點作為起算依據(jù)。

4 GNSS-RTK測量技術在地籍測量中的特點和作業(yè)流程

根據(jù)GNSS的定位原理可知，對于相對距離不遠的相鄰測站，如果與GNSS基準站接收機同時采集差分數(shù)據(jù)，并通過數(shù)據(jù)通信鏈實時傳送給工作中的流動站接收機，這時流動站接受機的定位數(shù)據(jù)加以改正后，其定位精度也能提高很多，而這就是GNSS-RTK測量技術。

GNSS靜態(tài)控制測量可以獲得高精度的GNSS坐標，但定位結果要經(jīng)過后處理獲得，對定位結果進行質(zhì)量檢核比較困難，如果出現(xiàn)不合格，就需要返工重新測量，從而導致GNSS測量工作效率降低。實時載波相位差分(RTK)技術可以實時向用戶提供定位結果和定位精度，這樣就大大地提高了作業(yè)效率，因此RTK技術在四等及以下控制控制測量中應用廣泛。

4.1 GNSS-RTK控制測量的特點

RTK即實時動態(tài)測量，它屬于GNSS動態(tài)測量的范疇，測量結果能快速實時顯示給測量用戶。RTK是一種實時載波相位差分GNSS測量技術，它通過載波相位原理進行測量，通過差分技術消除或減弱基準站和流動站間共有誤差，有效提高GNSS測量結果的精度，同時將測量結果實時顯示給用戶，使之能更快、更及時地采集野外數(shù)據(jù)。

4.2 GNSS-RTK測量的作業(yè)流程

4.2.1 選點和建立標志應遵守的原則

1)技術設計前應收集測區(qū)內(nèi)及周邊地區(qū)的交通、氣象、通信有關資料。根據(jù)測區(qū)的自然地理情況進行網(wǎng)形優(yōu)化和點位設計。點位應選擇在穩(wěn)定堅實、交通便利、視野開闊且有利于擴展和聯(lián)測的地點。對檢測點位誤差符合要求的已有控制點要充分利用并做好點位標記和畫點位略圖，標石的標志應滿足平面和高程共用的要求。

2)點位應避開環(huán)境變化大、地質(zhì)環(huán)境不穩(wěn)定的地區(qū)。遠離發(fā)射功率強大的無線發(fā)射源、微波信道、高壓線等，其距離不小于200 m。

3)選點時應避開多路徑影響，點位周圍應保證高度角15°以上無遮擋。

4)地面基礎穩(wěn)定，易于點的保存。

5)網(wǎng)形應有利于同步觀測邊、點的聯(lián)結。

4.2.2 GNSS外業(yè)觀測的步驟

①GNSS定位網(wǎng)的技術設計。②天線安置與量測天線高。③開機觀測。④觀測記錄。⑤觀測成果的檢核。

5 GNSS-RTK測量在地籍控制網(wǎng)中的布設原則與基本要求

1)布設原則。為了保證地籍測繪成果的質(zhì)量，應充分利用國家和城市布設的已有控制成果，滿足國家經(jīng)濟建設和地籍管理的要求，地籍平面控制點的布設原則和其他控制一樣，應遵循“先控制后碎步、從整體到局部、逐級布設”的原則。

2)建立地籍平面控制網(wǎng)的基本要求。

(1)要求控制點間有較高的相對精度，即要求最末一級的地籍平面控制網(wǎng)中，相鄰控制點間的誤差不超過±0.025 m，最大誤差不超過±0.05 m，只有這樣的控制網(wǎng)才能夠保證所控制的地籍要素之間的相鄰相對精度。

(2)要求地籍平面控制點有相當足夠的分布密度，以滿足地籍平面要素測量對起算控制點的要求，在通視良好的建筑物稀疏區(qū)，盡可能多布設高等級控制點。

(3)要求能長期保存使用，地籍平面控制網(wǎng)點都應該埋設永久性固定測量標志。這些固定標志可能是埋在地下的測量標石，也可把標志埋在永久性的堅固的建筑物或構筑物上，也可利用已有的能長期保存的、牢固的獨立地物。

(4)要求地籍平面控制點的坐標能保持較長時間的穩(wěn)定，不要經(jīng)常變化。因為地籍測量是一種提供官方證明的政府行為測量，其成果用于進行產(chǎn)權登記，一經(jīng)登記使用，即具有法律效力；而坐標和面積是產(chǎn)權登記的最主要的基本數(shù)據(jù)，一經(jīng)登記發(fā)證，就應保持其嚴肅性和穩(wěn)定性，不能經(jīng)?；蛉我飧膭?，以免造成產(chǎn)權登記和檔案材料的換亂。

6 GNSS-RTK測量技術在地籍要素測量中的應用

地籍要素包括地籍區(qū)界線、地籍子區(qū)界線、土地權屬界址線、界址點、圖斑界線、地籍區(qū)號、地籍子區(qū)號、宗地號、地類代碼、土地權利人名稱、坐落地址等信息。地籍要素測量主要包括界址點測量和地形要素測量。

6.1 GNSS-RTK解析法測繪界址點

GNSS-RTK解析法是指采用GNSS接收機，通過全野外測量技術獲取界址點坐標和間距的方法。GNSS-RTK解析界址點只需一個人操控GNSS接收機，快速地找到設計界址點的點位位置，并能直觀、高效、精度高、誤差均勻地解析建構筑物的角點、中心點、轉折點。使用GNSS-RTK解析界址點優(yōu)點：①減少人力費用。②定位精度高，測站間無須通視，只要對空通視即可。③操作簡便、直觀、容易使用。④能全天候、全天時地作業(yè)。

6.2 GNSS-RTK地形要素測量的高效數(shù)據(jù)處理與地籍圖成圖

應用GNSS-RTK測量技術進行地形要素測量作業(yè)簡便、效率高。目前對于城鎮(zhèn)地籍測繪多采用數(shù)字成圖方法，即內(nèi)外業(yè)一體化成圖。利用GNSS-RTK測量技術對野外實地采集界址點、地形要素數(shù)據(jù)，通過GNSS操控器導出測量成果，經(jīng)計算機的分析處理后，運用與其相匹配的自動繪圖軟件繪制地籍圖。

GNSS-RTK外業(yè)觀測過程中，所有的觀測數(shù)據(jù)是GNSS定位的原始數(shù)據(jù)，也是進行數(shù)據(jù)后處理的唯一依據(jù)，必須妥善保存。觀測記錄由接收機自動完成，均記錄在存儲介質(zhì)上，主要內(nèi)容包括：①載波相位觀測值及相應的觀測歷元。②GNSS衛(wèi)星星歷參數(shù)。③實時絕對定位數(shù)據(jù)結果。④測站控制信息及接收機工作狀態(tài)信息。

GNSS數(shù)據(jù)處理的基本流程：數(shù)據(jù)采集—數(shù)據(jù)傳輸—數(shù)據(jù)預處理—基線解算—GNSS網(wǎng)平差。

在采集數(shù)據(jù)的同時，可通過隨機匹配的軟件實時解算測站點的位置，實現(xiàn)實時動態(tài)定位。由于GNSS控制網(wǎng)特點是定位精度高，因此在地籍測繪工程中普遍應用于測定界址點、房角點、宗地圖內(nèi)容和地籍要素特征點點位，也為地籍測繪成果檢查驗收提供關鍵數(shù)據(jù)

7 結語

地籍控制測量工作為地籍要素測繪提供控制和起算數(shù)據(jù)，防止地籍要素的幾何位置誤差積累，實現(xiàn)地籍數(shù)據(jù)共享，數(shù)據(jù)冗余度小，提高了數(shù)據(jù)利用價值，保證數(shù)據(jù)正確、有效和相容。隨著測繪儀器設備及測繪技術的越來越現(xiàn)代化，傳統(tǒng)三角測量正在逐漸退出歷史舞臺，三角測量的方法由于受布網(wǎng)條件、觀測、計算等諸多因數(shù)的限制，現(xiàn)已基本不被用于控制測量。GNSS測量技術是集定位技術、計算機技術、數(shù)字通信技術、無線電技術為一體的組合系統(tǒng)，隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展，GNSS測量技術從實時的空間位置信息面上實現(xiàn)城市真正的數(shù)字化，不但運用于經(jīng)濟建設，也應用于城市現(xiàn)代化管理建設，為相關主管部門審核提供基礎數(shù)據(jù)，在城市經(jīng)濟建設中發(fā)揮重要作用，給城市的發(fā)展帶來良好的社會效益和經(jīng)濟效益。