GPS控制網的建立在土地確權中的應用分析

李燕敏魏 瑤潘蘭蘭

(1.陜西鐵路工程職業技術學院,陜西 渭南714099 2.四川省煤田測繪工程院 四川 成都610000)

0 引 言

隨著國土資源部加快農村集體土地確權登記步伐,我國土地市場將進入全新的“數字化”時代[1]。2013年1月31日下發的中央一號文件提出,要全面開展農村土地確權登記頒證工作。而測繪人員在其中充當的作用舉足輕重,從獲取第一手原始數據到最后數據入庫,工作效率的高低都直接由外業數據采集人員獲得的數據質量好壞決定[2]。

目前GPS這種徹底的技術革命在我國許多相關學科和行業中帶來巨大應用研究潛力。當前我國提出的“數字中國”、“數字省區”、“數字工程”就是由3S技術構建的一個用于集成各類自然、社會、經濟、人文、環境等信息的統一地理空間載體,其中GPS以實時、快速的特點將在這個領域發揮極其重要的作用[3-5]。目前,GPS定位技術經國內外專家學者在應用領域不斷開拓及相關技術人員對硬件的完善和軟件的開發,使其在測量工作中的應用開拓了廣闊前景[6-8],本文研究內容正是基于GPS技術和國家土地政策基礎之上展開的。

1 準備工作

測前準備主要包括:測區踏勘,資料收集,儀器和人員準備。

1.1 測區踏勘

踏勘主要是了解交通、水系、植被、控制點、居民點等的分布情況和當地風俗民情,便于后期測量工作開展。

1.2 資料收集

收集的資料主要包括1∶1萬～1∶10萬比例尺地形圖,各類控制點成果等。據調查,該區域已于2008—2009年在瀘州市中心城區城鎮地籍測繪、數據庫建設及市級成果匯總項目中完成涵蓋江陽區、龍馬潭區、納溪區約350 km2的控制測量。本次收集到的已知點資料有:三等GPS控制點19個(已覆蓋本項目范圍)、四等GPS控制點142個、Ⅰ級導線點270個、三等水準測量點37個、四等水準測量點96個以及測區1∶1萬正射影像圖。資料由瀘州市國土資源局提供,可供生產計劃、設計、工作安排等使用。

1.3 人員準備

測量中人員的組織安排對測量進度以及最終結果都有重要影響,因此本次測量工作中嚴格按照以下要求進行:① 項目人力資源配置原則;② 人力資源實行動態管理;③ 人力資源使用原則;④ 作業力量的具體安排;⑤ 人力資源培訓計劃。

根據作業量及儀器配置情況,此次GPS控制測量擬使用40人,其中四等水準測量15人,GPS靜態測量25人。

2 網形設計

控制網精度選擇決定控制測量的整體安排?？刂凭W精度選擇是由工程項目的具體需求決定的。不同等級的GPS控制網對網形設計要求不同:三等、四等GPS網可以布設成多邊形網和復合路線。根據前期收集的已有控制網點圖、點之記、成果表、技術設計和總結、本測區內地形圖、交通圖等相關圖件資料進行分析研究并進行實地踏勘,完成GPS控制網的網形設計。在設計圖上標示出收集的已知控制點位、新布設點位、觀測時行走的交通路線:既要考慮網形設計的美觀性,又要提高作業效率,最后再根據單位實力考慮儀器設備數量,在地形地貌現有條件上優化網型[9-11]。

本次GPS控制網的網形如下所示(圖1)。測區四等GPS控制網在原三等GPS控制網基礎上,采用網連式布設方案,共布設46對點(對點互相通視),共計92個四等GPS點、18個三等GPS點和GYM(觀音廟)二等三角點組成四等GPS網,最長邊為7 323 m,最短邊為219 m,平均邊長為1 937 m。

圖1 GPS控制網網形設計圖(1∶10 000)

由于確權工作的特殊性,結合地域差異,在布網時要考慮居住、交通的特點,居住區盡量布點較密些,在滿足要求的情況下,在山地、丘陵等人煙稀少的地方盡量少布點,減少工作量,提高高精度點位利用率,進而提高整體的精度和效率。

3 GPS數據采集及數據處理

3.1 數據采集

根據規范要求,本次采用四等GPS點觀測,接收機類型為中海達,用邊、點混合的聯結方式推進,執行《衛星定位城市測量規范》(CJJ/T73—2010)中四等GPS標準。

GPS數據處理是從原始觀測值出發得到最終測量定位成果的,其數據處理過程大致分為數據預處理、基線向量解算、無約束網平差和約束網平差這4個過程[12]。

3.2 數據預處理

數據梳理采用擾善康的Pinnacle V1.0。數據預處理是先對原始數據進行的一個粗加工,即對原始數據集進行編輯、對多余數據進行剔除,對星歷數據整理等,生成一個有用的數據文件,然后對數據進行自由網平差計算做準備。它的基本內容是:數據傳輸、轉換為標準數據文件格式或相應軟件數據格式、衛星星歷標準化、修復載波相位觀測值、對觀測值進行必要改正,是確保外業觀測質量、實現預期定位精度,對觀測成果進行檢核的一個重要環節。觀測任務結束后,及時對所觀測的數據質量進行及時檢核,如發現不合格成果,應及時采取補救措施以免給今后造成返工。

3.3 基線向量解算

基線解算是GPS數據處理項目中的一個十分重要的步驟,基線向量是網平差的基礎數據,其質量好壞會直接影響到整個控制網質量好壞。

根據本項目特點,主要是根據操作手冊規定,對小于8 000 m的短基線和采取快速定位確定的基線進行觀測,獲取滿足整周模糊度參數固定解。因此在野外觀測時,不僅要減少環境因素影響,還要在需要時采取相應技術手段改善基線向量結果。

對于基線解算結果有如下要求。

(1)同步環坐標分量相對閉合差不得超過6.0×d×10-6mm,環線全長相對閉合差不得超過10.0×d×10-6mm。

(2)異步環的坐標分量閉合差W X、W Y、W Z不得超過。全長閉合差W不得超過,且,W=,d為相鄰點間的距離(km)。復測基線邊的長度較差不應超過2 2σmm。

本次共解算重復基線邊75條,邊長最大較差為-20.1 mm;同步環閉合差共計249個,其最大坐標閉合差為-7.9 mm,最大邊長閉合差為12.0 mm;異步環閉合差共計243個,其最大坐標閉合差為44.5 mm。

3.4 無約束網平差

所謂無約束網平差就是GPS控制點中在沒有已知點坐標情況下所進行的平差。無約束網平差的目的是檢核GPS基線向量網質量好壞,剔除觀測時產生的有明顯系統誤差和粗差的基線向量。因平差無外部基準,故其網不會因為外部基準產生變形,所以是一種無約束平差。無約束平差后,基線向量改正數(VΔX、VΔY、VΔZ)的絕對值要求小于等于3σ。

本次無約束平差采用合格的基線向量,本項目共計在GPS網中選取455條合格基線進行無約束平差,平差結束后生成平差報告。

3.5 約束網平差

約束網平差就是在無約束平差的基礎上帶入已知點坐標或固定邊長及固定方位等數據進行平差計算的方法。為了給瀘州市建立統一坐標系,本次GPS數據處理中的約束平差部分采用1980西安坐標系和瀘州市獨立坐標系,固定聯測了三等、四等水準GPS點的1985國家高程基準高程,選用地心模型進行GPS網約束平差。約束平差后,要求最弱邊的相對中誤差不得大于1/45 000,最弱點的點位中誤差不得大于5 cm,最弱點的高程中誤差不大于5 cm。

在設置好相應控制點并錄入控制點坐標后進行約束平差,具體操作如下。

(1)輸入控制點坐標。

此次約束平差在無約束平差的基礎上,分別固定 301、302、303、304、305、307、308、311、312、313、315、316、318、319、320、321、328、STQ 共18個三等GPS點和GYM二等三角點的1980西安坐標系進行二維約束平差。1980西安坐標系下約束網平差最弱點的點位中誤差為12.0 mm,最弱邊邊長相對中誤差為1/50 037。本次平差計算圖如下所示(圖2)。

圖2 四等GPS網平差計算圖

約束平差結束后生成約束平差報告。

3.6 成果及質量分析

根據數據處理結果,對基線解算、網平差、GPS高程擬合的精度進行統計(表1)。

表1 精度統計

4 結 語

(1)本次瀘州市土地確權項目GPS控制測量的外業測量方法正確,數據處理后各項限差及平差后的精度指標符合《全球定位系統(GPS)測量規范》(CH 2001—1992)和《瀘州市土地確權四等GPS控制網技術設計書》要求,能滿足該項目首級控制需要。該項目的實施為瀘州市將來開展農村土地確權頒證項目奠定了基礎,也對其他農村地籍測量中控制網建立具有一定指導意義。

(2)通過對GPS在瀘州市江陽區與龍馬潭區土地確權工程中的應用結果加以分析,根據其控制網的布設精度及數據處理結果精度情況,了解了如何提高GPS控制測量成果的精度及高精度測量成果在經濟建設中的重要意義,提高了工作效率,在整個施工建設過程中尤為突出,為整個項目確保施工質量、縮短工期、降低成本提供了強有力的保障,為以后的應用提供了研究依據。

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