全球定位系统在地籍测绘中的实际运用

李韵馨

【摘要】在地籍信息的获取当中，地籍测绘是最为重要的手段之一，基础的地籍测绘工作主要包含了土地变更测量、土地碎部测量、土地权属界限测量、界址点测量、地籍控制测量等具体工作。近年来，随着全球定位系统的发展和应用，对地籍测绘工作起到了十分巨大的影响，改变了传统地籍测绘的工作方式，使地籍测绘工作的效率得到了极大的提升。同时，也使地籍测绘的服务范围得到了扩展。本文对全球定位系统在地籍测绘中的静态和动态技术进行了介绍，然后对其在地籍测绘中的实际运用进行了详细的分析，最后对其未来的发展进行了展望。

【关键词】全球定位系统；地籍测绘；实际运用

前言：地籍信息主要包括土地及土地上附着物的使用状况、面积、位置、权属、位置等情况进行描述，在国家土地资源的管理和利用当中，地籍信息提供了重要的依据。地籍测绘则是利用数字、图形等方式，对以上这些情况和信息进行准确的表达和體现，是目前获得地籍信息的重要手段。传统的地籍测绘工作采用的主要是常规的测绘方法，虽然能够在一定程度上达到目的，但是却具有很多方面的缺点，测绘效率和准确度也较为不理想。随着全球定位系统的发展和应用，GPS技术被广泛的应用在地籍测绘工作当中，并且取得了很好的效果。

一、地籍测绘中的动态GPS技术

（一）常规差分GPS技术和PPK技术

常规差分GPS技术和PPK技术，都属于伪距差分技术在常规的差分GPS技术当中，建立一个参考站在某一个已知的位置。在参考站当中，对可见卫星的伪距改正数和改正数变化率进行计算。同时，向附近用户发布这些改正的信息。用户对自己的接收观测伪距，利用这些信息进行修正，进而使定位的精度得到提高。对于常规差分GPS来说，其定位精度会受到用户到参考站之间距离的影响，具体的精度衰减大约在每公里1cm左右。在早期的GPS动态差分技术当中，PPK模式是较为常用的方式，它的原理与常规差分GPS相似。二者的差别在于利用了数据后处理技术，也不许要建立参考站和流动站之间的无线通信连接。其缺点在于，参考站和流动站之间的距离，对定位精度具有一定的限制作用[1]。

（二）广域差分GPS技术

常规差分GPS技术只能在局部区域内进行应用，而如果用户和参考站之间的距离扩大之后，就会降低二者之间的空间相关性，降低定位的精度，从而产生轨道误差、电离层误差和对流层误差等。而在广域差分GPS技术当中，划分了三类的伪距定位误差，分别为电离层误差、卫星钟误差和轨道误差。利用GPS参考站在区域当中的位置信息和观测资料，对每个卫星的电离层改正数、轨道改正数、卫星钟差等进行计算。之后，向用户发送这些改正数。用户对观测伪距利用改正数信息进行修正，从而使定位精度得到提高。广域差分GPS技术的应用，对常规差分GPS技术的距离短、精度低的问题进行了很好的解决。即使参考站远在数千公里之外，定位精度也能够达到3-5米。

（三）RTK技术

RTK技术是一种实时载波相位查分GPS技术，该技术系统的构成，融合了数据传输技术、GPS测量技术等很多先机的技术，在GPS测量当中，是一个较为先进的技术。经典静态测量、快速静态测量等传统的精密定位技术，采用的是数据后处理方法[2]。因此，利用这些方法，无法对观测站的定位结果进行实时给出，也难以实现对测量结果、数据质量的检查与核对。如果发现测量结果存在问题，就需要重新进行测量。这样不但不利于地籍测绘精度的提升，也会对工作效率产生不良的影响。在RTK技术的应用过程中，将一台GPS接收机安装在已知位置的参考站当中，连续观测可见卫星，同时向用户观测站利用无线电设备进行观测数据的传输。GPS卫星信号、GPS接收机、用户观测站之间，利用无线电设备对参考站的观测数据进行接收，对坐标和精度进行实时的计算和显示。

二、地籍测绘中的静态GPS技术

（一）静态GPS测量的基本原理

GPS接收机能够对载波相位和测距码两种观测值进行接收，不过，在波长方面，测距码要大于载波。如果对其设定0.1周的观测精度，那么载波L1和C/A码所对应的误差距离分别为1.9mm和2.93mm。由此可以看出，相比于测距码来说，载波相位具有更大的定位精度。由于受到了轨道误差和卫星钟差的影响，如果绝对定位利用测距码和载波相位，那么只能取得几十米的定位精度，极大的超过了观测精度的影响。因此，在一般情况下，绝对定位只用测距码来实现，对初始位置信息进行提供。而相对定位主要是通过载波相位测量来进行。在两个不同的点位上，分别安装两台GPS接收机，对载波相位信号进行同时观测。然后对载波相位之间观测的差分值，来对多种共同误差造成的影响进行降低或消除，从而实现两点间GPS基线向量的高精度获取[3]。

（二）经典静态GPS测量模式

经典静态GPS测量模式是应用时间较长的一种相对定位方式，自从应用了载波相位开始，在实际的测量工作中，这种测量模式就得到了应用。在当前的地籍测绘当中，该方式已经在地球勘探、地籍测量、工程测量、大地测量、地壳形变监测等工作中，取得了十分广泛的应用。在各类用途测量控制网的建立过程中，经典静态测量方式是最为主要的一种方式，它很好的取代了传统的测量方法。相比于传统的测量方法，经典静态测量模式在控制网的布设过程中，具有观测精度高、作用范围大、观测时间短、作业成本低、自动化程度高、作业安排灵活等优势。经典静态测量就是分别放置一条基线的终点在每台GPS接收机上，对四个或以上的卫星进行同步观测。然后按照基线长度和精度的要求，对观测时段数和时段长度进行观测[4]。

（三）快速静态GPS测量模式

在地籍测绘中，为了能够使经典静态GPS测量的效率得到提升，将GPS观测时间进行缩短。尤其是对于10km以内的短基线来说，更是极大的促进了快速静态测量的产生和发展。在测区当中，快速静态测量进行参考站的选择，同时进行GPS接收机的安置，与所有可见的卫星进行连接。将另一台接收机流动到各点设站。在每个流动站都进行十分钟左右的静止观测，对流动站和参考站之间的基线向量进行快速的计算，其距离不应超过15km。快速静态测量模式具有搞精度、快速度的特点，在接收机和流动站之间，不需要连续跟踪所测卫星。因此，可以将电源关闭，从而降低能耗[5]。不过，如果GPS接收机的数量只有两台，闭合图形无法在直接观测边构成，无法对同步观测的精度进行检核。因此，该方法目前只应用于小范围的控制加密和控制测量、边界测量、工程测量、碎部测量、地籍测量等。

三、GPS技术在地籍测绘中的应用分析

（一）不同GPS技术的差异

对于不同的GPS测量技术来说，在实际运用的过程中，其定位的精度也不尽相同。在当前主要应用的几种定位方式当中，定位精度较高的是常规静态GPS测量。但是，该方法在实际运用中需要消耗较长的时间，测量效率十分有限。单点定位对于仪器设备的要求比较低，操作方式也较为简便，但是定位精度却不高。而RTK技术在应用中虽然具有很高的定位精度，也具有很高的工作效率，但是其工作范围却又十分有限。在众多不同的GPS技术应用当中，每项技术都具有各自独特的优点，同时也都存在着一定的问题和缺陷。因此在地籍测绘的实际运用当中，应当根据测绘任务侧重点的不同，有针对性的进行技术的选择，从而尽可能的达到地籍测绘的目的[6]。

（二）地籍测绘的精度

在地籍测绘的过程中，主要包括了地籍圖根控制点和地籍基本控制点的测定；土地权属界限界址点和行政区划界限界址点的测定；宗地和地块面积以及地籍图的测算和测绘；地籍图的重测和修测；土地信息的动态监测等方面的内容。对于不同的内容来说，具有不同的精度要求。在地籍图测绘和界址点测量的工作中，地基控制测量使其基础性的工作，具体分为一、二级和二、三、四等，同时根据地籍图和界址点的精度为准，来制定具体的测量精度。按照地籍测量规范当中的规定，在地基控制点的相对起算点当中，不能超过存在超过0.05m的误差[7]。

（三）GPS技术在地籍测绘中的运用

GPS全球定位系统的发展和应用，使得测绘工作得到了极大的发展和变化，深远的影响了地籍测绘工作。GPS技术具有精度高、速度快、全天候、布点灵活等优势，使得地基测绘工作的效率和效果得到了极大的提升。在实际的地籍测绘当中，GPS技术主要应用在地籍调查、地籍碎部测量、地基控制测量等方面的工作当中。在地基调查当中，针对于精度要求的不同，可以选择不同的GPS技术进行应用，例如广域差分GPS、常规差分GPS、单点定位、PPK等技术。地籍碎部测量主要是对地块的数量、形状、位置等重要的数据和信息进行测定。具体可采用RTK技术进行测量，具有效率高、速度快的优势。而在地基控制测量中，对GPS技术的应用能够避免传统地基控制测量中局限性的选取点位，具有更大的灵活性。

四、GPS技术在地籍测绘中未来的应用发展

（一）最新的GPS技术

GPS定位技术在地籍测绘中的应用，始终是朝着高精度、实时性的方向发展的[8]。IGS实时化技术的发展，使得服务的更新时间得到了加快，对高精度GPS定位技术发展和应用起到了良好的推动作用。在高精度GPS定位技术的应用当中，产生了精密单点定位技术和网络RTK技术。在实际应用中，这两项技术得到了不断的发展和完善，使其应用规模也得到了进一步的扩大。这两项技术对传统的GPS技术产生了极大的影响，使其定位精度和工作效率得到了极大的提升。其中，精密定点技术与单点定位技术的原理相似，采用的观测值为双频载波相位，需要精密的卫星钟差和轨道最支持。而网络RTK技术是在RTK技术的基础上发展而来，一多个GPS参考站观测数据为基础，形成综合观测值。

（二）网络RTK技术

传统的RTK技术由于受到了数据通信链的影响，使得其只能保持大约10km左右的作用范围[9]。如果数据发射设备具有足够大的发射功率，当达到30公里以上的工作范围时，RTK定位系统也无法保持正常的工作。这是由于在实际工作过程中，无法迅速的确定整周模糊度参数，随着流动站和参考站之间增加距离，会降低电离层延时误差、轨道误差等空间相关性，同时降低模糊度参数的整周特性，同时是固定整周模糊度提高难度，以至于无法固定。随着GPS长距离快速精密定位方法的发展，对多个大区域当中GPS观测站的数据进行利用，能够有效降低或避免大气这是误差和卫星轨道误差，提高模糊度整周特性，从而对网络RTK技术的发展和应用提供了条件。

（三）精密单点定位技术

精密单点定位技术是在世界上GPS跟踪站大量增加的基础上得以产生和发展的。近年来，在世界范围内，极大的增加了GPS数据处理的工作量，使得计算时间也得到了很大的增加[10]。为此，美国喷气推进实验室作为IGS的一个分析中心，提出了一种处理非核心GPS站数据的方法。在GPS技术的应用当中，主要容易产生电离层延时、卫星钟差、轨道误差等。因此，对LC相位组合进行利用，通过双频接收机能够有效的将电离层延时的情况消除。而对于剩下的卫星钟差和轨道误差，利用观测得到的相位值，结合精确卫星钟差和卫星轨道的提供，就能够对接收机的位置进行精确的计算。

结论：地籍测绘是我国当前一项十分重要的工作任务之一，最好地籍测绘工作，才能够更好的对土地资源进行合理的利用。在实际工作当中，全球定位系统起到了十分重要的作用，它在地籍测绘工作中的应用，极大的提高了地籍测绘的效率和效果。在实际应用中，应当充分考虑到各项GPS技术的优缺点，进行科学合理的利用，才能够更加有效的进行地籍测绘工作。

参考文献：

[1]彭琳. 全球定位系统在地籍测绘中的应用[D].武汉大学，2011.

[2]刘文娟. GPS在地籍测量中应用的研究[D].燕山大学，2014.

[3]张福忠. GPS定位技术在地籍测绘中的应用分析[J]. 科技资讯，2012，21：15+18.

[4]陈吉. 基于GPS的土地面积测绘技术及土地管理信息系统的研究[D].浙江大学，2013.

[5]薄凤军. 地籍测绘中GPS技术应用探讨[J]. 中国科技投资，2013，17：134.

[6]牛泽成. 现代新技术在地籍测绘中的应用[J]. 江西建材，2012，02：229-230.

[7]刘慎栋. 浅谈新技术在地籍测绘中的应用[J]. 价值工程，2011，19：164.

[8]何新. 简述测绘新技术在地籍测量中的应用[J]. 中华民居（下旬刊），2014，08：113-114.

[9]梁铭. GPS-RTK技术在地籍测绘中的应用[J]. 全球定位系统，2014，04：97-100.

[10]杨鹏源. 基于数字化测绘技术的城镇第二次土地调查研究与实践[D].长安大学，2012.