曹傳龍

廣德市自然資源和規(guī)劃局 安徽 廣德 242200

引言

在開(kāi)展土地測(cè)量工作中，往往需要借助GPS遙感技術(shù)，保證測(cè)繪數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)性與有效性，使土地測(cè)繪效率與質(zhì)量得到提高，進(jìn)一步保證土地資源開(kāi)發(fā)與使用的可行性、合理性與科學(xué)性，避免過(guò)度使用土地資源[1]。

1 GPS遙感測(cè)繪技術(shù)

GPS也稱之為全球定位系統(tǒng)，在科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展的過(guò)程中，此技術(shù)也越來(lái)越成熟，逐漸被劃分為信息接收器、衛(wèi)星和地面監(jiān)控系統(tǒng)，在多種設(shè)備中被廣泛使用，比如監(jiān)控設(shè)備、導(dǎo)航設(shè)備與測(cè)量設(shè)備，充分展現(xiàn)了全球覆蓋、全天候、快速精準(zhǔn)、高精度的特點(diǎn)，有效促進(jìn)社會(huì)信息化的建設(shè)和數(shù)字經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。遙感技術(shù)屬于遠(yuǎn)距離探測(cè)技術(shù)，能夠在不同距離、高度實(shí)現(xiàn)地面物體的探測(cè)和監(jiān)視，比如地面山體、房屋、河流海洋、樹(shù)木等。在進(jìn)行探測(cè)時(shí)，能夠得到電磁波、電場(chǎng)磁場(chǎng)、地震波等信息，將信息進(jìn)行提取后判斷，然后加工分析、處理，在工作中使用數(shù)據(jù)，充分展現(xiàn)覆蓋廣、頻率快和信息大的優(yōu)勢(shì)。另外，在使用遙感技術(shù)的過(guò)程中還要配合多種學(xué)科和技術(shù)設(shè)備，屬于高復(fù)雜性、綜合性的技術(shù)[2]。

在實(shí)際航空拍攝測(cè)量中，合理使用飛機(jī)儀器設(shè)備與裝置拍攝地面，和調(diào)控技術(shù)、測(cè)量技術(shù)結(jié)合，開(kāi)展地理圖形的測(cè)繪工作。在進(jìn)行航空攝影測(cè)量過(guò)程中，測(cè)量數(shù)據(jù)信息往往具備一定的復(fù)雜性和嚴(yán)格性，因此，為有效保證測(cè)繪地圖的準(zhǔn)確性與可靠性，通常要求技術(shù)人員具備良好的專業(yè)素質(zhì)與嫻熟的專業(yè)技能，且在實(shí)際操作中還應(yīng)遵守如下原則：首先，通過(guò)合理的專業(yè)設(shè)備收集轉(zhuǎn)折點(diǎn)數(shù)據(jù)和模型點(diǎn)坐標(biāo)，根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整，進(jìn)而有效確保收集數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)性與真實(shí)性。在數(shù)據(jù)處理過(guò)程中，利用區(qū)域網(wǎng)平差的方式創(chuàng)建區(qū)域平差，此平差使用多條航線構(gòu)成區(qū)域平差，在平差時(shí)實(shí)現(xiàn)地面控制點(diǎn)坐標(biāo)的設(shè)置，將航空測(cè)量點(diǎn)設(shè)置到規(guī)定坐標(biāo)系中，此時(shí)要及時(shí)糾正圖像系統(tǒng)誤差，在實(shí)際航空測(cè)量時(shí)包括外業(yè)和內(nèi)業(yè)。內(nèi)業(yè)指的是地形圖繪制和加密，外業(yè)測(cè)量控制點(diǎn)和圖像。其次，通過(guò)GPS技術(shù)能夠顯著提升航空攝影測(cè)量的工作效率，有效降低資源消耗與時(shí)間成本[3]。

2 土地測(cè)繪中GPS遙感測(cè)繪方法

2.1 航空攝影測(cè)量

一般，針對(duì)遙感目標(biāo)定位分析，都和地面控制點(diǎn)密切相關(guān)。如果想要實(shí)現(xiàn)目標(biāo)定位，要求相應(yīng)人員通過(guò)GPS技術(shù)詳細(xì)記錄方位元素。針對(duì)GPS來(lái)說(shuō)，原理就是通過(guò)GPS定位功能實(shí)現(xiàn)，為RS影響提供快速碼，從而精準(zhǔn)判斷測(cè)量具體位置。

航空攝影測(cè)量也稱之為空中三角測(cè)量，通過(guò)像片內(nèi)在幾何特點(diǎn)進(jìn)行控制點(diǎn)加密，也就是通過(guò)連續(xù)攝取具備重疊的航攝像片，并結(jié)合少量的野外控制點(diǎn)信息，通過(guò)攝影測(cè)量的方法創(chuàng)建航線模型或區(qū)域網(wǎng)模型，得到加密點(diǎn)平面坐標(biāo)與高程，其作業(yè)流程如圖1所示。主要工作包括：其一，數(shù)據(jù)采集（外業(yè)測(cè)量）。主要包括像點(diǎn)坐標(biāo)、轉(zhuǎn)點(diǎn)、模型點(diǎn)坐標(biāo)量測(cè)等；其二，數(shù)據(jù)處理（內(nèi)業(yè)處理）。包括區(qū)域網(wǎng)平差，在平差過(guò)程中使用非攝影測(cè)量信息，主要為地面控制點(diǎn)坐標(biāo)，使空中三角測(cè)量網(wǎng)融入規(guī)定坐標(biāo)系，對(duì)像片系統(tǒng)誤差實(shí)現(xiàn)改正?？罩腥菧y(cè)量包括模擬法、解析法兩種，模擬法是借助光學(xué)儀器來(lái)實(shí)現(xiàn)，解析法是借助電子計(jì)算機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)。模擬法根據(jù)人工選點(diǎn)和轉(zhuǎn)點(diǎn)，在像片中像點(diǎn)與地面點(diǎn)的坐標(biāo)解析關(guān)系共同構(gòu)成攝影測(cè)量網(wǎng)空中三角測(cè)量。創(chuàng)建攝影測(cè)量網(wǎng)與平差計(jì)算，都是通過(guò)計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)，人工因素是影響攝影測(cè)量朝著實(shí)時(shí)化、自動(dòng)化和數(shù)字化發(fā)展的難點(diǎn)。在GPS輔助與自動(dòng)空中三角測(cè)量發(fā)展過(guò)程中，自動(dòng)粗差探查技術(shù)在解析空中三角測(cè)量發(fā)展打下了基礎(chǔ)。另外，利用GPS輔助空中三角測(cè)量與全數(shù)字化自動(dòng)攝影量測(cè)集成，使外業(yè)控制到內(nèi)業(yè)加密、數(shù)字正攝影像等方面更加的高效。

圖1 航空攝影測(cè)量作業(yè)流程

2.2 GPS輔助空中三角測(cè)量

GPS輔助空中三角測(cè)量（如圖2）指的是機(jī)載GPS接收機(jī)和地面基準(zhǔn)點(diǎn)GPS接收機(jī)，快速、連續(xù)的記錄相同GPS衛(wèi)星信號(hào)，利用相對(duì)定位技術(shù)處理離線數(shù)據(jù)，最后得到攝影機(jī)曝光時(shí)刻攝站三維坐標(biāo)，將其作為區(qū)域網(wǎng)平差的附加非攝影測(cè)量觀測(cè)值，根據(jù)空中控制取代或者降低地面控制。使用統(tǒng)一數(shù)學(xué)模型與算法，整體確定點(diǎn)位并且對(duì)質(zhì)量實(shí)現(xiàn)評(píng)定技術(shù)、理論與方法。

圖2 GPS輔助空中三角測(cè)量示意

3 GPS技術(shù)在土地測(cè)繪中的使用

3.1 前期準(zhǔn)備工作

在開(kāi)始正式測(cè)繪之前，要先準(zhǔn)備相應(yīng)資料，包括不同比例尺地圖和通過(guò)遙感衛(wèi)星成像所獲得的影像資料。為確保資料內(nèi)容的完善性，可通過(guò)航空攝影拍攝圖片作為重要參考依據(jù)，以城市所在區(qū)域環(huán)境情況和規(guī)劃布局特點(diǎn)，得到城市布局規(guī)劃圖。同時(shí)，組織相應(yīng)技術(shù)人員針對(duì)目標(biāo)區(qū)域開(kāi)展實(shí)勘和調(diào)研，掌握相應(yīng)的土地環(huán)境、細(xì)微地質(zhì)特點(diǎn)。對(duì)比獲得的信息數(shù)據(jù)資料，避免存在誤差與遺漏，明確目標(biāo)區(qū)域各控制點(diǎn)位置及分布情況，之后細(xì)致、全面的做好各個(gè)方面環(huán)境特點(diǎn)與發(fā)展情況評(píng)估。

3.2 像控點(diǎn)選擇和分析

土地測(cè)繪的任務(wù)比較多，包括：其一，具有較大的測(cè)量范圍，包括省市縣等行政范圍；其二，具有較高的測(cè)量精度，測(cè)底測(cè)繪能夠?qū)ξ覈?guó)土地使用的情況全面掌握，從而綜合使用土地資源，節(jié)約土地成本，所以對(duì)測(cè)量精度的要求比較高；其三，測(cè)量周期。傳統(tǒng)GPS遙感測(cè)量技術(shù)要求長(zhǎng)時(shí)間測(cè)量，使土地使用效率得到降低，從而實(shí)現(xiàn)快速測(cè)量任務(wù)，對(duì)測(cè)量精度精度進(jìn)行保證。對(duì)上述因素進(jìn)行考慮，可以利用GPS測(cè)量技術(shù)實(shí)現(xiàn)。

為了使GPS遙感測(cè)繪技術(shù)的測(cè)量精度得到提高，在航攝過(guò)程中要選擇像控點(diǎn)，使航攝影像和測(cè)量精度得到提高，包括：其一，像控點(diǎn)在圖廊線外側(cè)設(shè)置；其二，像控點(diǎn)設(shè)置在旁向重疊線中部位置附近；其三，在容易判別的地方實(shí)現(xiàn)像控點(diǎn)的設(shè)置，避免其他因素對(duì)其造成干擾；其四，在設(shè)置像控點(diǎn)過(guò)程中，距離航攝影像片超過(guò)1cm；其五，在實(shí)現(xiàn)立體測(cè)圖過(guò)程中，設(shè)置四個(gè)對(duì)應(yīng)近似矩形的定向點(diǎn)，距離方位線直線不超過(guò)1cm[4]。

3.3 收集像控點(diǎn)坐標(biāo)信息

此流程會(huì)對(duì)整體測(cè)量精度影響，為確保實(shí)際測(cè)量精度能夠滿足比例尺測(cè)量的精度要求，在收集像控點(diǎn)坐標(biāo)信息過(guò)程中，應(yīng)確保平面控制點(diǎn)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換之后的殘差不得超過(guò)2cm，并且單次觀測(cè)平面收斂精度不得超過(guò)2cm，采樣間隔應(yīng)按要求設(shè)置為2～5s[5]，表1為GPS遙感測(cè)繪技術(shù)測(cè)量精度的分析統(tǒng)計(jì)。在對(duì)像控點(diǎn)相關(guān)坐標(biāo)信息進(jìn)行收集后，對(duì)復(fù)核質(zhì)量合格的數(shù)據(jù)開(kāi)展限差分析，最后通過(guò)微分糾正、三角測(cè)量加密等對(duì)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行處理，得到正射影像圖，以作為土地測(cè)繪的基礎(chǔ)信息資料[6]。

表1 GPS遙感測(cè)繪技術(shù)測(cè)量精度

3.4 測(cè)量界址點(diǎn)

在土地測(cè)繪過(guò)程中，界址點(diǎn)測(cè)量具有重要的作用，能夠進(jìn)一步提高測(cè)量精度。所以，使界址點(diǎn)測(cè)量精度得到提高，能夠促進(jìn)土地測(cè)繪進(jìn)程。傳統(tǒng)測(cè)量方法大部分都是使用全站儀，測(cè)量周期長(zhǎng)、工作量大、效率低等。GPS遙感測(cè)繪技術(shù)能夠在大范圍測(cè)量中使用，而且測(cè)量精度比較高，在土地測(cè)繪中只是使用1～2個(gè)獨(dú)立參考站就能夠使用相應(yīng)測(cè)量工作，測(cè)量精度滿足實(shí)際需求。通過(guò)表1可以看出來(lái)，GPS遙感測(cè)繪技術(shù)得到的界址點(diǎn)點(diǎn)位中誤差和點(diǎn)距中誤差都小于20mm，能夠使土地測(cè)繪精度需求得到滿足[7]。

4 結(jié)束語(yǔ)

目前，隨著我國(guó)工程測(cè)繪領(lǐng)域的持續(xù)發(fā)展，測(cè)繪工程中也廣泛使用地理信息技術(shù)，并且得到了一定的成果。利用實(shí)踐表示，目前工程測(cè)繪發(fā)展超過(guò)傳統(tǒng)測(cè)繪需求，在工程測(cè)繪中使用GPS技術(shù)，能夠提高遙感測(cè)繪工作質(zhì)量與效率，并且未來(lái)GPS技術(shù)應(yīng)用在遙感測(cè)繪中充分發(fā)揮應(yīng)用價(jià)值[8]。但是，目前我國(guó)GPS技術(shù)在各方面還能夠進(jìn)一步的提升和發(fā)展。相關(guān)研究表示，新發(fā)展的北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)能夠和GPS技術(shù)結(jié)合。所以，要求我國(guó)研究人員繼續(xù)努力，使此技術(shù)能夠使遙感測(cè)繪工作需求得到滿足，促進(jìn)我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的持續(xù)發(fā)展。