GPS在土地测绘中的应用及前景

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摘 要 gps是当今信息社会最活跃、发展最快的科学技术之一，并且GPS与GIS的两者有机结合将成为人们收集、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着重要作用。本文着重阐述了GPS在土地测绘中的应用以及前景预测。

关键词 地籍测量动态 监测勘测 定界RTK

一、前言

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。利用静态定位或运动定位，可满足多方面的需要，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、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更大作用。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。

二、GPS在地籍测量中的应用

1.GPS在地籍控制测量中的应用。根据国家土地局颁布的《城镇地籍调查规程》要求，笔者根据在河北、山东、湖北、浙江等地GPS地籍控制测量成果检查验收的情况，提出以下三点认识：（1）GPS地籍控制网点的精度和密度。地籍测量的首要任务是进行全区的控制测量，它是测绘地籍图件和数据的基础。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地籍网可按测区范围和先后次序分基本网和加密网两类。基本网控制较大的测区，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要，布设四等网和5”级小三角网或导线。（2）位置基准点偏差对GPS网的影响。应用常规手段建立城镇地籍控制网时，如果附近没有国家控制点作为位置基准点，往往以假定坐标值的点作为起算点，从而建立起一个独立的坐标系。当应用GPS定位技术代替常规测量建立地籍控制网时，由于GPS定位得到的是WGS-84坐标系的三维坐标差，故GPS网在参考椭球面上的网形与其在参考椭球面上的位置基准有关。在经度方向上位置基准的偏差能使GPS网产生整体旋转，但对于一定范围、高差较小的GPS网而言，其位置基准在经纬度方向上的偏差（一般百米以内）对投影在椭球上网形的影响可忽略不计；对于高差大的GPS网则要求有较精确的起算数据。由于位置基准在高程方向的偏差使投影在椭球面上的GPS网的尺度发生变化，所以，可用常规方法来精确测定高程。（3）GPS地籍控制网的优化设计。在经典三角测量的控制网中，兼顾精度、可靠性及成本费用等准则的优化设计已有许多研究成果和应用。与经典观测相比，GPS观测具有更为复杂的函数和随机模型。尽管GPS具有灵活多样的布网方式，速度快、精度高等特点，但GPS地籍控制网的设计也存在优化问题。在GPS网优化设计时，应考虑到规程要求精度、仪器标称精度、网的可靠性准则、人员配备与预支成本费用等条件，可采用机助模拟法（也可其他方法）对GPS网的图形结构、观测量的增减进行优化设计。优化设计后的GPS测绘更能显示出GPS卫星定位技术的高精度与高效益，并在地籍调查中发挥重大作用。

2.把GPS新技术引入地籍细部测量中。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10 cm，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15 cm。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丈，这样有利于加快地籍细部测量进度。

3.手持式GPS接收机在土地利用动态监测中的应用。（1）传统监测方法的弊端。传统的野外监测采用的是简易补测法或平板仪补测法。近代采用的遥感手段在土地利用现状监测中，虽然对于宏观变化有很强的适用性，但受限于成像条件和地形环境，目前还不能全面及时地反映动态的变化，特别在微观监测方面仍多采用传统技术方法。简易补测法只适用于小范围变更且变更物周围有明显的特点时的情况。当已知明显的物点较少，变更范围较大的地区，传统的监测方法是采用乎板仪补测。平板仪补测法速度慢、效率低，并且实施过程中易受主观因素干扰，使精度不能保持稳定，影响监测戍果质量。（2）应用手持式GPS接收机进行土地利用动态监测。手持差分型GPS接收机，轻便灵活，具有六通道，可跟踪8颗卫星，能记录点线、面等数据，可存储很多点的三维GPS位置数据和属性特征。利用手持式GPS接收机进行土地利用动态监测，基准站可用其中一台手持式GPS接收机（若数据兼容.也可放置大地型GPS接收机），通过相位平滑伪距差分的方法，解算出流动站的位置，从而达到定位目的。

三、存在的问题

手持差分型GPS接收机的内业处理软件中的绘图模块所绘制图件与土地利用现状图相差较大，由此就存在着野外实测与内业成图的不匹配。利用GPS差分技术进行监测点定位，定位数据使用微机软件自动成图，解决好野外监测与内业成图的连续性，在这方面还有待于有关人员研究开发。

四、实时动态定位（RTK）技术在建设用地勘测定界中的应用前景

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、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穆序为：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，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10 cm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。

五、GPS与GIS的有机结合对地籍泊息系统的影响

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。

六、结束语

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技术在土地领域也将发挥重大作用并产生巨大的经济效益和社会效益。

参考文献

[1]马克伟等.城镇地籍调查规程.北京：地质出版社，1993年版.

[2]沈文炳.论GPS地籍控制网的精度和密度. 测绘通报，1992.4.

[3]鹿心社.地籍信息系统.土地管理计算机应用论文集.北京：地震出版社，1993年版.

[4]李国伟.GPS技术与地籍控制测量.中国土地科学，1994. 5.