范波根

（中化地質(zhì)礦山總局福建地質(zhì)勘查院，福建福州 350013）

1 GPS的應用

1.1 工程概況

長汀縣農(nóng)村地籍與房屋調(diào)查項目為國家重點項目，是為加快長汀縣推進農(nóng)村宅基地確權登記發(fā)證工作，深化農(nóng)村改革，促進城鄉(xiāng)協(xié)調(diào)發(fā)展，為老區(qū)人民進行不動產(chǎn)統(tǒng)一登記，充分保護農(nóng)民合法權益開展的一次調(diào)查。經(jīng)投標，中化地質(zhì)礦山總局福建地質(zhì)勘查院成功中標長汀縣農(nóng)村地籍與房屋調(diào)查項目。為統(tǒng)一技術標準，確保本項目能順利完成并強化項目管理，應項目需要，筆者擔任該項目的技術負責人，結合長汀縣已有的基礎資料和工程實際情況，編寫了該項目的技術設計書和GPS平差[1]。

1.2 GPS測量技術

隨著GPS測量技術的不斷發(fā)展和成熟，GPS定位的精度不斷提高，為工程測量，特別是工程上的控制測量帶來了極大的便利[2]。GPS技術為建立國家高等級大地控制網(wǎng)及各工程的高等級控制網(wǎng)做出了巨大的貢獻，如高鐵、高速路及現(xiàn)今的農(nóng)房調(diào)查等重大項目均依賴該技術。GPS測量按精度和用途可分為A、B、C、D、E級，在工程中主要應用C、D、E級。GPS靜態(tài)測量主要使用距離交會法，假設在Q點架設GPS機，在ti時刻同時接收E、F、G等3顆或多顆衛(wèi)星的信號，通過專業(yè)平差軟件解算，獲得該時刻空間的位置。用距離交會法解算的Q點三維坐標為（XQ，YQ，ZQ），其數(shù)學式為：

式中：（XE，YE，ZE），（XF，YF，ZF），（XG，YG，ZG）分別為衛(wèi)星E，F(xiàn)，G在時刻ti的空間直角坐標。GPS測量技術較好地表達了地面控制點的位置和GPS觀測成果，因此，在測量中被廣泛地應用。

2 長汀縣農(nóng)村地籍與房屋調(diào)查項目E級GPS控制測量

2.1 測區(qū)概況

測區(qū)隸屬龍巖地區(qū)長汀縣革命老區(qū)，測區(qū)庵杰鄉(xiāng)地處長汀縣東北部，是客家母親河汀江的發(fā)源地，位于東經(jīng)116°25′～116°39′，北緯25°49′～26°00′，測繪面積約20 km2。本著“權屬合法、界址清楚、面積準確”的原則，完成了長汀縣庵杰鄉(xiāng)、新橋鎮(zhèn)、館前鎮(zhèn)、古城鎮(zhèn)等56個村范圍內(nèi)宅基地、集體建設用地的權屬調(diào)查和地籍測量，同步開展了地上房屋及其附屬設施的調(diào)查和測量工作，建立了農(nóng)村不動產(chǎn)權籍調(diào)查數(shù)據(jù)庫。為了確保該項目的準確性，在長汀縣現(xiàn)有C級控制點基礎上共布置了56個E級GPS點，并確保每個村有一個靜態(tài)GPS點。然后在首級控制基礎上聯(lián)測福建省連續(xù)運行衛(wèi)星定位服務系統(tǒng)，建立七參數(shù)，以實時差分定位（Real-time kinematic,RTK）圖根測量方式，采用三腳架對中、整平，控制點觀測4個測回，每個測回的觀測值為30個歷元，采樣間隔為3 s，測回間隔為60 s，并在初始化后觀測下一個測回值，最終觀測成果取各測回結果的中數(shù)。校正后檢查其他控制點均在誤差允許范圍內(nèi)，均與各個村E級GPS點通視，確保了每個村有3個埋石控制點，可滿足1:500地籍圖測圖的需要，布置圖根點[3]。

2.2 已有資料及其利用

2.2.1 作業(yè)依據(jù)

（1）《地籍調(diào)查規(guī)程》（TD/T 1001—2012）。

（2）《房產(chǎn)測量規(guī)范》（GB/T 17986.1—2000）。

（3）福建省地方性指導文件。

2.2.2 控制起算

為滿足E級GPS控制的需要，由福建地理信息中 心 提 供 的4個C級GPS點401P、410P、425P、A029為起算點，成果屬CGCS2000坐標系，中央子午線的經(jīng)度為117°，高程成果為1985國家高程基準，經(jīng)實地勘查，點位保存完好，可作為E級GPS解算起算點。

2.2.3 已有資料

（1）1:1萬地形圖，可作為前期圖上布點。

（2）1:1000新農(nóng)村地形圖。

（3）2016年農(nóng)村土地承包經(jīng)營權航拍圖。

2.3 E級GPS測量

靜態(tài)GPS測量的精度可以完全滿足農(nóng)村地籍與房屋調(diào)查項目的精度要求。在國家C級GPS點的基礎上，沿四個鄉(xiāng)鎮(zhèn)布設E級GPS控制網(wǎng)點56個，點位均為新埋設點位，兩點間平均邊長為300 m左右，這樣可以使GPS測量的精度分布均勻[4]。

2.3.1 GPS點位選點、埋石

GPS待定點應于1:1萬圖上圈定，可以無須通視就能得出控制點的坐標；現(xiàn)農(nóng)村路網(wǎng)較發(fā)達，道路均是水泥路，大多選在牢固的水泥路面上，或埋設在土質(zhì)堅實的地下，以滿足本次農(nóng)村地籍與房屋調(diào)查地形測圖的需要。E級GPS點按鄉(xiāng)鎮(zhèn)進行編制，以英文字母起頭加流水號進行編號，如庵杰鄉(xiāng)以“AJ”起頭。鄉(xiāng)鎮(zhèn)的編號不重復，后面加流水編號，如AJ01、AJ02、……、AJn。

控制點的中心標志應用不銹鋼制作，并應安放正直、鑲接牢固；控制點的標志中心應刻有清晰、精細的十字線；標志頂部應為圓球狀，并應高出標石面，控制點標石可采用混凝土預制或現(xiàn)場灌制，如圖1至圖3所示。

圖1 側面圖（一）（單位：cm）

圖2 正面圖

圖3 側面圖（二）（單位：cm）

2.3.2 E級GPS測量

（1）因工作需要，本測區(qū)測量使用中海達GPSV60、V30六臺套接收機同步觀測一組衛(wèi)星，采用邊點連接形式組成網(wǎng)，共觀測79個同步環(huán)，每個同步環(huán)的觀測時間均大于45 min。

（2）作業(yè)開始前，應對儀器進行校對，確保儀器的準確性。

（3）GPS靜態(tài)測量作業(yè)嚴格按照《GPS規(guī)范》要求。

（4）天線定向標志應指向正北。

2.3.3 數(shù)據(jù)處理

內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)基線預處理采用中海達HGO基線解算軟件進行，預處理當天把接收機內(nèi)的數(shù)據(jù)傳入微機，進行各點名及儀高的核對及輸入等工作。基線向量處理是最重要的一個環(huán)節(jié)，不得替代和省略，其成果的好壞直接影響網(wǎng)平差的質(zhì)量，因此特別需要認真對待，本次平差軟件采用中海達HGO基線解算。GPS數(shù)據(jù)處理流程如圖4所示。

圖4 GPS數(shù)據(jù)處理流程

2.3.4 網(wǎng)平差處理

基線向量解算后即可進行網(wǎng)平差處理：選擇參與平差的基線向量→定義坐標系統(tǒng)→選定起算基點，運行平差程序，運行程序自由網(wǎng)平差、三維約束平差、二維約束平差和高程擬合功能，成果詳見表1。

表1 目標坐標系三維約束平差坐標

2.3.5 精度要求

（1）對各個時段同步觀測的數(shù)據(jù)進行核對，同一時段觀測值剔除率應小于10%，各時段同步邊平差值、相對中誤差計算公式如式（4）所示。

（2）任意兩個時段的同一條邊成果互差應不小于接收機標稱精度的倍。

（3）獨立觀測邊組成閉合環(huán)時，各坐標分量閉合差應符合式（5）規(guī)定。

式中：n——閉合環(huán)中的邊數(shù)；σ——相應級別規(guī)定的精度（按平均邊長計算）。

（4）三邊同步環(huán)的第三邊處理結果與前兩邊代數(shù)和的差值應小于式（6）的數(shù)值。

式中：σ——對應級別規(guī)定的精度（按平均邊長計算）。

（5）GPS網(wǎng)點定位測量結束后，應使用低于Ⅱ級的紅外測距儀，測定GPS網(wǎng)中任意邊長，總數(shù)不少于2條，以檢核成果的正確性。

（6）控制網(wǎng)的三維無約束平差的精度。

最差基線相對誤差：1/162051[XQ16.zsd-XQ18.zsd]。

最弱點點位誤差：3.59 cm[GQ02]。

從平差結果中可知，本次GPS網(wǎng)觀測精度完全滿足規(guī)范規(guī)定的E級精度，且達到坐標閉合差的要求，可供地籍測圖使用。

2.4 高程控制測量

2.4.1 GPS擬合高程

全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)（global navigation satellite system,GNSS）定位技術結合高精度似大地水準面模型進行高程測量，由于農(nóng)村地籍與房屋調(diào)查高程精度要求不高，故采用GPS擬合高程計算各點高程。采用GPS擬合高程、RTK求取七參數(shù)曲面擬合和三角高程進行比對，滿足要求的直接采取擬合高程。

2.4.2 內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理

采用中海達HGO平差軟件進行平差計算。

2.5 測量成果驗收

本次對比采用GPS擬合高程和求取七參數(shù)曲面擬合，與從C點采用三角高程引出的高程點進行比較，經(jīng)比較發(fā)現(xiàn)該成果滿足要求，可供使用[5]。高程成果如表2所示。

表2 高程成果

3 結語

本文主要說明GPS具有測量精準度高、操作簡單、儀器容易攜帶，觀測點間不用通視、信息主動接收并存儲、無煩瑣工作、高效益等特點，為外業(yè)測量人員減少了大量作業(yè)量，能滿足困難地區(qū)及沒有高級控制點地區(qū)的控制測量，現(xiàn)已成為主要的技術手段，被廣泛應用于大地控制測量中。

在農(nóng)村地籍與房屋調(diào)查項目中應用GPS，測量精度達到了E級，高程精度也滿足精度要求。