浅谈土地测绘中GPS技术的应用

摘要：GPS是当今信息社会最活跃，发展最快的科学技术之一，成为人们收集、处理信息最强有力的工具。GPS技术已渗透到土地测绘当中并发挥若重要作用。极大提高了工程测绘工作的效率。本文就在研究GPS测量技术的特点的基础上，分析了GPS测量技术在工程测绘中的应用。

关键词：GPS；土地测量；测绘

GPS即全球定位系统（Global Positioning System）。简单地说，这是一个由覆盖全球的24颗卫星组成的卫星系统。这个系统可以保证在任意时刻，地球上任意一点都可以同时观测到4颗卫星，以保证卫星可以采集到该观测点的经纬度和高度，以便实现导航、定位、授时等功能。这项技术可以用来引导飞机、船舶、车辆以及个人，安全、准确地沿着选定的路线，准时到达目的地。目前，GPS技术已广泛应用于土地测绘、城镇规划、地球资源调查与管理、石油地质勘测等领域并发挥着很大作用。GPS以其速度快、精度高、效益好等优点，在土地领域应用中取得了良好效果，并且随着我国土地使用制度改革的不断深化，GPS应用前景更加广阔。

GPS定位的基本原理是根据高速运动的卫星瞬间位置作为已知的起算数据，采用空间距离后方交会的方法，确定待测点的位置。

随着GPS的不断发展，GPS在社会生产各个方面都起到了很重要的作用，精度高、效率高的GPS测量技术在工程测绘中已经逐渐取代了传统的工程测绘技术。GPS测量技术的不断发展和广泛应用不但扩大了工程测量的范围，而且使工程测量的准度和精度实现了质的飞跃，极大提高了工程测绘工作的效率。

GPS的优势GPS定位技术的发展，对于传统的测量技术是一次巨大的冲击。它使经典的测量理论和方法产生了深刻的变革，加强了测绘科学与其它学科之间的相互渗透，从而促进测绘科学技术的现代化发展。

相对于传统的测绘技术，GPS定位技术有以下特点：

1、观测站之间无需通视。GPS测量不要求观测站之间相互通视，这一大优点既可以大大减少测量工作的经费和时间，同时也使点位的选择变得甚为灵活。

2、定位精度高。在小于50kin的基线上，其相对定位精度可达到1×10—6—2×10—6，而在100—500km的基线上可达10—6—10—7。

3、操作简便。GPS测量的自动化程度很高，在观测中测量员的主要任务只是安装并开关仪器、量取仪器高、监视仪器的工作状态和采集环境的气象数据，而其他观测工作，如卫星的捕获、跟踪观测等均由仪器自动完成。

4、全天候作业。GPS观测工作可以在任何地点、任何时间连续进行，一般也不受天气状况的影响。

GPS在土地测量中的应用：GPS快速静态定位能够满足地籍控制测量的精度要求，RTK、网络RTK能满足地籍图测绘、界址点测量精度要求，常规差分GPS和事后差分GPS、广域差分GPS能满足土地动态监测的要求。根据国家土地局颁布的《城镇地籍调查规程》要求，地籍平面控制网可布设为二、三、四等三角网，三边网和边角网，一、二级小三角网（锁），一、二级导线网及相应等级的GPS网，并且各等级地籍平面控制网点，根据城市规模均可作为首级控制，四等网中最近相邻点的相对点位中误差及四等以下网最近点（相对于起算点）的点位中误差≤5cm。利用GPS技术进行地籍控制，没有常规三角网（锁）布设时要求近似等边及精度估算偏低时应加测对角线或增设起始边等繁琐要求，只要使用的GPS仪器精度与等级控制精度匹配，控制点位的选取符合GPS点位选取要求，那么所布设的GPS网精度就完全能够满足《城镇地籍调查规程》要求。地籍测量的首要任务，是进行全区的控制测量，它是测绘地籍图、制作宗地图的数据基础，而地籍控制网点的精度和密度，主要是为满足土地权属范围的特征点即界址点服务。关于网点的密度，GPS地籍控制网可按测区范围和先后次序分首级控制网和加密控制网两类。首级控制较大的测区，点的密度大致按城市三、四等边长要求定，加密网点密度相当于5”级小三角网或导线。对于中、小城镇的地籍控制，考虑到城市的长远规划和近期需求，布设四等网和5”级小三角网或导线。出于城镇地区界址点密度较大，故在保证网点的点位精度条件下，控制点密度力求增大到便于测定界址点，必要时在GPS网下再加密一级图根导线，以便能直接从图根点测定界址点。GPS网各边比常规网边长变化幅度大且长短边结合灵活方便。因此，各级网可视需要分期布设，也可一次性混合布设到需要的密度。地籍碎部测量和土地勘测定界（含界址点放样）工作中，主要是测定地块的位置、形状、数量等重要的数据。由地籍调查规程所知，在地籍平面控制测量基础上的地籍碎部测量，对于城镇街坊界址点及街坊内明显的界址点间距允许误差为±10cm，城镇街坊内部隐蔽界址点及村庄内部界址点间距允许误差为±15m。在进行土地征用、土地整理、土地复垦等土地勘测定界工作中，相关规程规定测定或放样界址点坐标的精度为：相对邻近图根点点位中误差及界址线与邻近地物或邻近界线的距离中误差不超过±10cm。因此，利用RTK测量模式能满足上述精度要求。

实时动态定位（RTK）

技术的应用实时动态GPS测量是在基准站上安置一台GPS接收机，对所有可见的GPS卫星进行连续观测，并将其观测数据通过无线电传输设备，实时发送给用地观测站，在用户观测站上，GPS接收机在接收GPS卫星信号的同时，通过无线电接收设备接收基准站传输的观测数据，然后根据相对定位的原理，实时地计算并显示用户站的三维坐标及其精度。RTK是指载波相位实时动态差分定位，它是GPS定位发展到现在最新的技术，RTK实时处理能达到厘米级精度（12cm±2ppXD），完全满足建设用地勘测界址点坐标对邻近图根点点位中误差及界址线与邻近地物或邻近界线的距离中误差不超过10cm的精度要求。

建设用地中的土地勘测定界是实地确定土地使用界线范围，测定界桩位置，计算用地面积等方面的测绘技术工作，它为各级政府的土地管理部门审批土地、地籍管理提供基础资料。建设用地勘测定界的工作顺序为：审查用地文件及有关图件——现场踏勘——图上红线设计——实地放样——复核测量——面积量算——绘建设地界图——填绘建设用地管理图——资料的管理——归档。在反复实地踏勘、图上设计、权属调查后制定放样数据。利用GPS的RTK技术进行勘测定界放样，能避免解析法放样、关系距离放样等放样方法的复杂性，同时也简化了建设用地勘测定界的工作程序，特别是对公路、铁路、河道、输电线路等线性工程和特大工程的放样更为有效和实用。RTK是指载波相位实时动态差分（Rea—time Kinematic）定位，它是GPS定位发展到现在的最新技术，RTK实时处理能达到厘米级精度（1～Zcm±Zp—pXD），完全满足建设用地勘测界址点坐标对邻近图根点点位中误差及界址线与邻近地物或邻近界线的距离中误差不超过10cm的精度要求。RTK的基准站由主机、GPS天线、电台、电于手簿、放大器、数据通讯天线等组成，移动站由电子手簿、主机、GPS天线及数据通讯天线组成。通过同时接收卫星信息与基准站发送的改正信息，经过解码，自动给出具有厘米级精度的定位数据。然后，利用微机通过随机软件传送到电子手簿供实地勘测定界放样。利用RTK放样是坐标直接放样。并且建设用地勘测定界中的面积量算，实际上由随机软件中的面积计算功能利用坐标直接计算并检核。

GPS与GIS的有机结合对地籍信息系统的影响：地籍信息系统包括地籍信息的输入、管理、输出三大部分，它是利用计算机等先进技术，对地籍数据采集、处理和图表成果输出的信息管理系统。利用GPS技术野外实测，把野外特征界址点坐标数据和属性信息记录下来一并传输到地籍信息数据库中，经过加工、处理。最后绘制输出成果图件。GIS是一个庞大的地理信息系统，地籍信息系统可看作为GIS的一部分，地籍信息系统的开发研制可以借鉴成熟的GIS系统，并且GPS与GIS的有机结合将改进地籍信息系统部分模块的功能，为地籍信息系统向现代化、自动化、网络化方向发展打下基础。

随着GPS技术的不断发展，特别是GPS、GIS、RS（遥感系统）的有机结合，GPS将在土地测绘中应用更为广泛。GPS的发展为土地测量的发展提供了更方便更快捷的技术，未来，GPS技术将在土地测绘领域发挥更加重大的作用同时也将产生更加巨大的经济效益和社会效益。