关于GPS在土地测绘中的探讨

摘要：本文从GPS的概念、优势和组成部分入手，重点分析了GPS在土地测量中的应用。

关键字：GPS；GPS的概念；优势；地籍测绘；RTK技术

Abstract: This paper start from the concepts, advantages and components of the GPS, analyzes the application of GPS in Land Surveying.Key words: GPS; GPS concept; advantage; cadastral mapping; RTK technology;

中图分类号： P237文献标识码：A文章编号：2095-2104（2012）

土地测量是惠及人民群众的民心工程,既可增加耕地有效面积、确保耕地点补平衡,又能提高耕地质量,促进农业增效、农民增收。而GPS测量的技术设计是进行GPS测量定位的最基础性工作,它是根据国家现行的规范、规程,针对GPS控制网的用途及用户要求,提出对GPS测量的网形、精度及基准等的具体设计。

1、GPS的简述

GPS利用GPS定位卫星，在全球范围内实时进行定位、导航的系统，称为全球定位系统，简称GPS。是由美国国防部主持研制以空中卫星为基础的无线电导航系统。该系统能为全球提供全天候、连续、实时、高精度的三维位置、三维速度和时间信息。利用GPS进行静态定位和动态定位，可满足多方面的需求，由此使得GPS用户遍布全世界，目前，GPS技术已广泛应用于土地测绘等领域并发挥着巨大的作用。

2.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。与传统的测绘技术相比，GPS定位技术有以下特点：

2.1作业效率高，在一般的地形下，一次设站即可测完5km半径的测区，大大减少了传统测量所需的控制点数量和测量仪器的“搬站”次数，作业速度快、劳动强度低、节省了外业费用；

2.2定位精度高、数据安全可靠、没有误差积累，只要满足RTK的测量条件，在一定的作业范围内，平面和高程精度都能达到厘米级；

2.3降低了作业条件，RTK技术不要求两点问通视，只要求满足“电磁波通视”，受外部环境等因素的影响和限制较小；

2.4操作简便，作业自动化、集成化程度高，测绘功能、数据处理能力强大，流动站利用内装式软件控制系统，无需人工干预便可自动实现多种测绘功能，减少了辅助测量工作，降低了人为误差，保证了作业精度。

2.5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。

总上可知，GPS技术是一项运用很广的技术，它在土地测量中的作用是不可替代的，如果没有在土地测量中充分利用好了这一技术，我们的土地测量将会登上一个新的台阶，它就必将为我国的经济建设起到很大的作用。

3. 组成部分

3.1空间部分

GPS的空间部分是由24颗卫星组成（21颗工作卫星；3颗备用卫星），它位于距地表20200km的上空，均匀分布在6个轨道面上（每个轨道面4 颗），轨道倾角为55°。卫星的分布使得在全球任何地方、任何时间都可观测到4 颗以上的卫星，并能在卫星中预存导航信息，GPS的卫星因为大气摩擦等问题；随着时间的推移，导航精度会逐渐降低。

3.2地面控制系统

地面控制系统由监测站(Monitor Station）、主控制站（Master Monitor Station）、地面天线（Ground Antenna）所组成，主控制站位于美国科罗拉多州春田市（Colorado Spring）。地面控制站负责收集由卫星传回之讯息，并计算卫星星历、相对距离，大气校正等数据。

3.3用户设备部分

用户设备部分即GPS 信号接收机。其主要功能是能够捕获到按一定卫星截止角所选择的待测卫星，并跟踪这些卫星的运行。当接收机捕获到跟踪的卫星信号后，就可测量出接收天线至卫星的伪距离和距离的变化率，解调出卫星轨道参数等数据。根据这些数据，接收机中的微处理计算机就可按定位解算方法进行定位计算，计算出用户所在地理位置的经纬度、高度、速度、时间等信息。接收机硬件和机内软件以及GPS 数据的后处理软件包构成完整的GPS 用户设备。GPS 接收机的结构分为天线单元和接收单元两部分。接收机一般采用机内和机外两种直流电源。设置机内电源的目的在于更换外电源时不中断连续观测。在用机外电源时机内电池自动充电。关机后机内电池为RAM存储器供电，以防止数据丢失。目前各种类型的接受机体积越来越小，重量越来越轻，便于野外观测使用。其次则为使用者接收器，现有单频与双频两种，但由于价格因素，一般使用者所购买的多为单频接收器。

4.GPS在土地测量中的应用

4.1 GPS技术在地籍测绘中的应用

地籍测量是专门研究建立土地信息档案理论与技术方法的一门学科。地籍测绘成果是实施土地及建筑物产权管理的重要依据之一 ，当发生土地产权变更时，就要查阅地籍测绘资料和有关土地登记文件．核准土地权属关系，根据土籍测绘成果和土地登记文件确认其权属关系。地籍测绘是城市土地利用规划的基础，还能为建设用地和评定土地等级提供基础资料。是各级人民政府对土地资源的规划、开发、使用、保护和管理等所必需的基础资料之一。

GPS卫星定位新技术的迅速发展，给测绘工作带来了革命性的变化，也对地籍测量工作，特别是地籍控制测量工作带来了巨大的影响。应用GPS进行地籍控制测量，不要求通视，这样避免了常规地籍控制工作点位选取的局限条件，并且GPS网状结构对GPS网精度的影响也甚小。

采用GPS布设控制网作业受时间、气候等条件的影响较小，有利于按时、高效地完成控制网的布设；观测时间短，有效地提高工作效率，缩短作业时间，大量地减少了劳动强度；观测过程和数据处理过程均是高度自动化。正是由于GPS具有布点灵活、全天候、速度快、精度高等优点，才使GPS技术在国内各省市的城镇地籍控制测量中得以广泛应用。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锁要求，只要使用的GPS仪器精度与等级控制精度匹配，控制点位的选限符合GPS点位选取要求，那么所布设的GPS网精度就完全能够满足地籍规程要求。

4.2 GPS技术在地籍细部测量中的应用

地籍细部测量是地籍调查不可分割的组成部分，目的是测定每宗土地的权属界址点、线、位置、形状、数量等基本情况。由地籍调查规程所知，在地籍平面控制测量基础上的地籍细部测量，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允许误差为15cm。利用GPS的RTK技术能满足上述精度要求，建议在适合布设GPS点的部分测区使用该项技术。

对于影响GPS卫星信号接收的遮蔽地带使用全站仪、测距仪、经纬仪等测量工具，采用解析交会法、极坐标法、图解交会法等进行地籍勘测，这样有利于加快地籍细部测量进度。在地籍细部测量中，有时需要将图上确定的土地权属界线放样于实地，但由于实地地形复杂或通视困难等不利条件，利用常规方法很难标定实际界线，则可以利用GPS定位技术的流动站放样功能，在电子手簿上即时显示流动站所在点与放样线的方位、距离，仅需要单人背负流动站作业即可。

4.3 RTK技术的应用前景

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，测量使用界线范闱内各类土地面积并计算用地面积等测绘技术工作，它为各级政府的国土资源部门审批土地、地籍管理提供依据和基础资料。建没用地勘测定界的工作程序为：审查用地文件及有关图件一现场踏勘一图上红线设计一实地放样一复核测量一面积量算一绘制建设用地界图一填绘建设用地管理图一资料整理一归档，经反复实地踏勘、图上设计、权属调查后制定放样数据。

利用GPS RTK技术进行勘测定界放样，能避免解析法和关系距离法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、管道等线性工程和特大型工程的放样更为有效和实用。

GPS RTK是指载波相位实时动态差分定位，它是GPS定位发展到现在的最新技术，RTK实时处理能达到厘米级精度，完全满足建设用地勘测界址点坐标对邻近图根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10 am的精度要求。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，自动给出且有厘米级精度的定位数据。PTK技术在建设用地勘测定界中的应用前景将是非常广阔的。

5.结束语

随着GPS技术的不断发展，GPS将在土地测绘中应用更为广泛，GPS技术将在土地测绘领域发挥重大作用并产生巨大的经济效益和社会效益。