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1、GPS技术在地籍测绘中的应用研究摘要随着城市建设的发展，现代化的测绘技术正趋于完善，一般的测量方式已经满足不了地籍测量，GPS测量技术正逐渐取代传统的测量技术，我们通过不断地改进测量的方法，使得GPS的测量技术能够很好的被用到地籍测绘中来。GPS-RTK技术的产生使得测绘从业人员大大的解放了双手，实现了半自动化的测量。GPSRTK技术大大地提高了测绘工作的效率。GPSRTK技术的测量成果是土地管理的重要依据。本文在介绍地籍测绘基本方法的基础上，通过分析研究GPS的组成原理以及工作模式还有具体的操作步骤，并利用GPS的这些特性在地籍界址点中的应用，结合实际情况与传统的测量方法进行比较。叙述了GP
2、SRTK技术在地籍测量中的应用，通过一组实验数据利用双基站观测法对RTK定位点的精度进行了计算分析，对RTK测量边的精度运用公式推导的方法进行了分析，简要的说明了提高RTK测量精度的方法，通过实例来对GPSRTK技术在地籍测量中的应用进行了分析，以期为有关工作提供帮助。关键词:地籍测量；界址点测量；GPS(RTK)测量目录摘要1第一章引言2第二章GPSRTK技术地籍测量中的使用原理32.1 地籍32.2 地籍调查32.3 GPS42.3.1 GPS的系统组成及其定位42.3.2 GPS(RTK)的特点42.3.3 GPSRTK技术的测量方法5第三章GPSRTK技术在地籍控制测量中的应用分析63
3、.1 测区概述63.2 工作流程63.2.1 GPS网的布设63.2.2 GPS外业数据采集73.2.3 基线解算及网平差的精度要求73.2.4 数据处理83.2.5 GPS网平差12结论15参考文献16第一章引言在我们的生存条件中需要土地，城市在迅速的发展，人口也在不断的增加，土地越来越有限，如何合理科学的利用土地成为了当今社会的一大问题。地籍的出现很好的解决了这个问题。它不仅有赋税和土地权属的功能，还有土地的利用、生产建设、土地与环境等功能。要想进行土地管理必须先进行地籍的管理，此时，可以采用地籍测绘方法去得到地籍管理中的信息。地籍测绘有多种方法，其中包括全站仪测量、遥感以及GPS测量等。
4、在这些测量中GPS测量具有较高的精度和较快的速度，而且其自动化程度很高，这就使它成为了地籍测绘中非常重要的一个技术手段。GPS的发展经历了一波三折，它最初是美国军方的一个项目在1964年的时候投入使用，经过十年的发展与完善形成了新一代的卫星定位系统最终形成了一个完整的卫星系统，这个卫星系统中有24颗卫星，这些卫星相隔一定的间距，就使得我们在地面上可以获取四颗卫星信号，不论你是在任何的一个地方任何一段时间。GPS发展的重大突破是RTK技术，RTK在GPS的基础上又增加了很多优点，它不单包含了GPS的特点，它还可以向测量人员及时的汇报定位信息，并且它获得的信息都是可以达到厘米级的精度。这是一次里程
5、碑式的突破，它的出现为工程测量带来了极大的便利。第二章GPSRTK技术地籍测量中的使用原理2.1 地籍最开始出现的地籍就是为了征收土地和农田的税务而出现的一个手册。它不仅可以用来收取税务还可以保护有关土地财产的一切权利。同时也可以对土地进行合理的规划。它记录了土地的面积、质量和土地的税额。因此它成为了制定相关政策、编制经济计划、促进现代化建设的重要依据，反应土地状况的档案。地籍是由国家建立管理的。将土地登记在册并对质量进行评定就是地籍的基本工作,基本工作做好对以后了解土地的状况、权属提供了便捷。在地籍工作过程中所获得地籍资料也就成为了国家地籍管理的重要依据。之所以要进行地籍统一管理是为了解决土
6、地在所属权中产生的纠纷。地籍需要了解土地质量、数量在空间时间上的变化，还要监督管理土地的权属变更，尽可能的反应当前土地的最新状况。这就需要我们建立完善的地籍管理制度。地块是地籍建立的基础。地块号也就是我们所说的宗地号，是由特殊的符号连接在一起的整体。这一个个符号就将地籍中的基本信息记录了下来。通常我们在记录地块的状态时还要将地块中包含的附着物一同记录在内。现在，我国的土地使用者在使用土地时要依据法律支付一定的费用，这就有效地保护了土地的资源，使耕地得到了一定的保护，避免了一些工业占地破坏耕地环境。随着社会的发展现代地籍已经不仅仅局限于土地征税，它还可用于管理和规划土地成为了多目的地籍。2.2
7、地籍调查地籍调查是为了弄清楚土地的质量、数量权属等一些基本情况，必须遵循国家法律进行调查，它是动态工作，按照不同的时间不同的任务，可分初始调查和变更调查，它服务于土地管理工作也参与税收房产管理等工作，随着时代的发展现代地籍也应满足大众的需求。地籍调查通常要遵循法律规定、实事求是、以及地籍管理等原则，它是一项非常系统的工程，需要合理的安排工程进度和人员分配。结合实地情况，确定调查的实施步骤地籍调查成果最终以面积量算表、地籍平面控制原始数据等。2.3 GPS2.3.1 GPS的系统组成及其定位RTK是在GPS的基础上出现的一种新技术，精度更高更准确，它的出现，为各种控制测量提供了便利。RTK的出现
8、代替了一、二级控制网测量，并应用于地施工放样和碎部点采集。RTK是往基站发纠正以后的数据，流动站得到了这些数据后就把这些数据处理了，在处理的过程中由于给这个基站发的纠正后的数据不是一样的最后所得到的精度也不是一样的，这是很正常的。RTK在测量开始时，我们可以把一个接收机先放在固定的位置上，然后在找几个接收机去放在流动站上，然后GPS卫星就开始发射信号到两个站点上，这两个站点就同时接收了这颗卫星信号。之后呢，我们将这个站点获得的观测结果和原来我们事先知道的位置信息进行一下比较，比较结果我们将送往移动的站点，但是我们的比较结果需要用数据链的形式去传送。最后我们就得到了准确的位置。修正RTK法是RT
9、K的准技术，这个方法简单点来说就是由基准站发送修正好的载波相位到流动的站上去。那么真正的RTK技术是RTK差分法，它是由这些基准战去收集载波相位，收集好以后去发给流动站，最后流动站就会去计算并得出坐标。GPSRTK技术的定位精度很高还可以实时的进行坐标定位，它的基本工作原理是：在两台GPS接收机之间增加一个无线电通信的系统这样就可以把这些相对独立的GPS接收机连接起来。然后将GPS接收机放在已知的点上，GPS接收机放置在已知位置的基站就是基准站，放在基准站上的GPS接收机就可以通过无线电把观测到的信息和数据传输给移动站。移动站就会接收到从基准站发送的载波信息和从自身的GPS接收机接收到的载波相
10、位信息然后把两个载波信息进行处理，然后就可以把两个基站之间的向量求出来，再然后通过坐标转换参数就可以把坐标转换为作业要求的移动站的三维坐标,这个过程几秒钟内就可以完成。如果基准站和移动站之间的距离较大的话，测量的误差也会相对来说比较大，定位的精度就不那么高。2.3.2 GPS(RTK)的特点安置一台已经知道坐标的用来接收信号的机器在参考点位上，开始接收卫星发出的全部信号之，后把观测值发出去，跟踪状态也发出去，基准站的值发到流动的站点上，流动的站点得到这些数据，并开始对卫星进行实时的监测，最后用特定的算法去把时间载波在空间传播过程中的整数周期算出来。GPS(RTK)的思想是我们在已经知道坐标的一
11、个点上安装一台可以接收信号的机器这个接受信号的机器需要在基准站上，然后就开始接收来自卫星的信号，之后把观测值发出去，跟踪状态也发出去，基准站的值发到流动的站点上，流动的站点得到这些数据，并开始对卫星进行实时的监测，最后用特定的算法去把整周模糊度算出来。值得注意的是，可以使用相对模型的定位方法去得到基准点所在地方的坐标。使用这种测量方法，测量人员能短时间完成对地物点坐标的测量，前提是在初始化完成后。2.3.3 GPSRTK技术的测量方法在利用GPSRTK技术进行地籍测量时，应该在地势比较高的地方设置基准站，并且这个地方的最好交通比较便利而且周围需要比较空旷没有反射物，然后在移动站的对中杆上直接安
12、装GPS接收机再根据所测区域的地形特点进行测绘作业。按照要求选取工作所需的坐标系设置投影参数，然后在已知点上采集数据和进行坐标转换的工作，把转换参数求出来，最后把地籍测量的碎部点的数据采集和测量了。在用RTK测量的时候应该在控制点上停留一两分钟这样可以使GPS等GPS稳定了再记录数据就可以把误差减小了。使用GPSRTK进行测量时，可以及时的得到需要测量的定位点的坐标和精度的数据，如果这个精度符合要求，那么就可以把这个坐标的是信息都记录下来了。第三章GPSRTK技术在地籍控制测量中的应用分析3.1 测区概述江阴镇，隶属于福建省福清市，地处东经120.2853,北纬31.91996南邻台湾海峡，管
13、辖23个行政村，93个自然村。海岸线长65千米，是福建省9个海岛乡镇中第一大海岛。江阴地处太湖水网平原北端，长江南部冲积平原，全境地势平缓，平均海拔6米左右，西南边缘地势偏低，中部、东北部有零星低丘散布其间，地势较高亢。由于江阴镇地形较为平缓，各控制点通视状况良好，采用GPS技术进行布网和采集数据具有很大的优势。本次地籍测绘具有以下作用：（1）调查和制定政府行动的主要依据。履行政府责任是一项具有法律意义的行政和技术行为；（2）为土地使用提供了准确可靠的地理参考系统；（3）根据土地整合，开发和设计要求进行相关地籍调查。3.2 工作流程此次地籍控制测量工作主要包括：对测区进行踏勘，收集测区内已有的
14、资料数据，控制测量方案设计、控制网的布设、采用GPS技术进行外业数据获取及数据处理等内容，并分析解算结果是否符合相应的精度要求。3.2.1 GPS网的布设首级平面控制网的等级根据调查区域的大小来选择，主要标准如表1所示。平面、高程、时间基准的选择表1首级控制网布网标准测绘区域面积（km2）首级控制网加密控制网布设形式等级布设形式等级小于60GPSE级（一级）GPS或导线一、二级大于等于60GPSD级GPS或导线E级或一、二级根据江阴镇测区范围大小，此次任务主要采用三维空间大地E级GPS控制网布网原则，控制网的精度要求如表2所示。表2E级控制网精度要求无约束平差基线向量改正数约束、,无约束平差同
15、名基线向量改正数较差点位中边长相对(mm)(mm)(mm)(mm)(mm)误差中误最大允许最大允许最大允许最大允许最大允许(mm)差（1/万）15.9256.018.0210.017.0282.022.2214.019.0136.02.48.825.3112.029.0132.012.8101.021.486.072.5118.02.22.2平面系统：1E级GPS网采用2000国家大地坐标系,任意分带，中央子午线仍沿用各县区已有控制网的数值。高程基准：采用1985国家高程基准。时间基准：GPS测量采用世界协调时（UTC时间）。3.2.2 GPS外业数据采集此次外业数据获取的方法采用的是GPS快
16、速静态作业法。使用的仪器设备为中海达静态GPS接收机，在进行GPS网观测时，相关设置及观测要求如表所示。表3静态观测各方面要求等卫星截止高通视观测有效有效观测卫时段长度采用间隔pdop观测时级度角卫星数星总数(min)(三)段数E1524241201561.6级观测时具体要求：在外业进行观测时，要考虑到卫星信号的跟踪情况、测站点的周围环境、控制网的基线长度等因素，根据以上因素可适当延长观测时间。观测过程中，测量人员在设置好仪器后，尽可能远离GPS接收机，也不要再周围玩手机等一些电子设备，与其他工作人员联系时，要远离接收机10米处；如果遇到雷雨天气，要立即停止观测工作，关闭仪器后将仪器收好。精准
17、测量并记录下接收机天线的高度。数据采集前后应各测一次，前后两次测得的高度差值不得大于3毫米,否则应重新架设仪器,规定两次测量的平均值作为天线高度。在GPS进行工作后，工作人员应记录下：点名、点号、观测仪器的编号、天气、观测者、记录者、天线高等等，若观测过程中有特殊情况发生，应记录在备注栏中。特别强调所有的原始数据不能够涂改。3.2.3 基线解算及网平差的精度要求D、E级GPS控制网：（1）相邻间基线长度的精度表示：（T=Ja2+0.）2式中：标准差（基线向量的弦长中误差mm）a固定误差（新布设GPS网采用仪器标称精度）b比例误差系数（新布设GPS网采用仪器标称精度）d相邻点间距离（km）（2）
18、同步环闭合差为：Wx乎b吗*。Wz-Ws（）.6（3）独立闭合环或者闭合路线坐标闭合差要满足：Wx3yn、W3yn、W73fn、Ws33n式中：n为闭合环边数（4）复测基线的长度较差久应满足：22cr（5） E级GPS网无约束平差后各基线分量的改正数绝对值均应满足：V.3V.3V73（6） E级GPS网约束平差后基线向量的改正数与无约束平差结果的同一基线相应改正数较差的绝对值均应满足：dV2ydV,2dV23.2.4 数据处理（1）新建项目数据处理软件可以采用南方测绘Gnss数据处理软件，在处理数据前，首先要建立一个新项目，如图1所示。填写好项目名称，将项目单位、施工单位、观测员、计算员、项目
19、负责人等一些相关人员进行设置，此项目控制网的等级为E级，处理数据时要遵守相关的GPS测量规范。对坐标系进行设置，根据E等级的GPS网设置坐标系为2000国家大地坐标系。地图投影选择高斯3。带投影，中央子午线输入为1200同时对新建立的坐标系命名为江阴镇坐标系，如图2所示。项目开始日Ml-顼目结果日SIl一RffiE9坐标系统WGS-1964IS定设差水平(E)Iib三Mo中央子午岐同比例谀差水平Mm)I三IP(mi取消I基妓剔除方式I自动二j定义坐标系W图1新建项目WGS-1964坐好系织名林I潮.坐标系技Wt投影IM掇誉aI*z三aIr霹方方也笈腕Z516RP北P南POfflUTCUTCHD
20、5W三_Mvat.光*c三*ft)I*图2建立新坐标系(2)导入观测数据*JWtf三MWf7aH1W(Wo段射修加中央子午线波明比hr自动计Irfi()oaw()ott(*)so-逃押加入Kt后文杵选择路径白桌面由2021奋斗的一年H数据1由2IS3田GpSPOnilGB论文文献D三论文文献R文的爆0151号点-3232688.200-015-3232695.200016后点-3232693.2000170号点-3232690.200017A-3232691.200017*号点3232692.200OIef0占-323268C.20O019T点-323268A200001-316_R20202
21、680612_01D_OSS_MO.RNX001-3_R_20202680733_0125S.MO.RN001-R_20202680846_01D05S_MO.RN002号点R_20202680846_01D_05S_MO.RNX002*R2020268235601D05SMO.RN*文件类型IRinCXF全选I清除选择搜索I己选文件。国定1取消I浏览I当前路径c:VJSerS戴尔IDerktop檄据遍用I图3增加观测数据(3)网图显示图4控制网显示成图（4）数据预处理静态基线处理参数设置耳线新篡设HX设置作用选择合格解选择厂全部基线，双差固定解IB新加入基线方差比大于I3r不合格基线中误差小
22、于1004厂选定基线双差浮点解三差解数据选择惠度假止角|15历元诩I恸弓秒双蝴台方案IAutoSeIea相差翅系数俄-妓做起始坐标际3曼恁卫-I自动选，出台环搜索王度3id最小历元数国一最小冏步时同H1分林最大而元数网-H确定I取消I图5基线解算参数设置静态基线处理设置主要包括高度截止角、历元间隔、相差容忍系数、最小历元数、最大历元数。其中数据采样间隔和卫星的高度截止角的设置要与GPS接收机设置的一致。基线解算的过程时间较长，如果有其他因素影响，可以先停止解算。当基线解算结束后，网图如下图，颜色已由原来的绿色变成红色或灰色。红色代表基线已解算完成,灰色基线代表解算方差比较低，可以进行重解。如图
23、6所示。图6基线解算结束当采样的时间间隔确定时，如果基线同步观测时间较短时，可以适当减少历元间隔,这样参与解算的观测数据便会更多；如果对基线同步观测时间较长时，可以适当增加历元间隔，这样参与解算的观测数据便会减少。如果更改历元间隔来解算基线时，还是出现不合格的基线，这时可以适当调整高度截止角。当高度截止角偏低时，参与解算的卫星数目多，但低空卫星数据通讯容易被外界干扰，观测得到的数据质量较差；当高度截止角较高时，参与解算的卫星数目少，但高空卫星数据通讯不容易被外界干扰，观测得到的数据质量较好。如果上述的方法都无法使基线解算合格,则可以考虑将无效历元剔除。如图7所示。图7测站点GPS对卫星的信号跟
24、踪情况从上图，可以看出005#号点历元中有很多不连续的地方，图中红线表示接收机对卫星信号的跟踪情况，红线断断续续说明当时采集数据时出现信号失锁，即属于无效历元,可以选择删除。剔除无效历元后，如图8所示.图8剔除无效历元后的卫星信号跟踪图如果所有的矫正方法都使用后，还是存在不合格的基线或者是超限的闭合环（或异步环），可以选择在进行网平差时，将其禁用。使其不参与网平差处理。最终处理完成的网形图如图9所示。图9GPS基线处理最终图3.2.5GPS网平差（1）导入已知点:IS18XyHI找市iXI灰HlYlI大IWGSIIallII*rltaJVtf4altH0lapirllItaIrlic=S=H篮
25、H=3三J3三二三三三三三=三三三三M三三三:-三=二二=S=之=E=I落=三三三三=三三三三三三二三三三三三三三三三三一m三三三三三三=三=三三三Io:.;工（3）输出平差结果报告（部分）：,BM.MMT-*CW更Mn2淳苫举“WIWW，然23尸r,f三z:三i-%f“二FEUZ-;工二;七rsi1.u.-JM田1:岸建嚏一m叁”理塞心4护三三Oicei:a01OlMoer16P19S-l坐标X上：21.i2814612.71702814794.WW2814791.50上；：4”.JIY28U702.ZW281464T.44W2814594.3272814533.052614464.3321
26、2814403.W28U4Q4.2OO128M41O.X34528U351.%3614291.42814288.88082814214.86728H2W.3W2BH229.n37汨“433刑7坐标Y-42811770043362163:43W1O.3284.4399C.1099.43990,099439997.3343852溺434M30R434152微243C44152.W24”JgWM434151434156.574443W8729438575O433874.1?824338T190734338671”4341S394.45408.8297.9144.85287.52W7.29B119.9
27、42961M119.342W即11S34291977B119.343B5O75三119.3443961OT119.341929E119.!C4J4E_A_皿101831。】916131614029119.3454451j】19.345佛糕.119.34334997E119.345*119.34545O76E119.34电力OE.“93484”花119.34355003E119342M745E:11%34R6494E.119.34544552E8&8294018368293笈6015*OWOlTt01OlW3W侏侏洙博博博Pp*移柞格传传傅(TSM性和43.067-11.2T2M2.1830.1
28、95448-4.361530O.77三T29.1115实施GPS网平差的结果以下内容：（1）寻找基于修复变化。通过选择适当的遥感数据条和时间间隔，创建正交测量图（DoM）,将得到的正射影像叠加在现有的土地利用图上，提取变化数据并在变化图中显示数据，记录图斑大小，位置图有助于下一次GPS测量。（2）基于GPS技术的测量图。通过差分定位方法执行可变边界表面测量,并且执行可变表面积的测量。（3）基于GIS数据库更新。土地利用变化信息输入土地利用变化信息系统和土地利用状况数据库进行区域叠加分析。重新分类后，完成变更,数据变更等，生成土地使用报告，土地使用地图和变更调查表。结论结论RTK技术可以独立于地
29、籍调查研究而存在，更常见的是三者之间的互补。遥感图像包含大量地形信息，并为GPS测量提供实时数据支持，现场数据采集方便，降低了施工人员的劳动强度，准确快速的GPS定位提供遥感图像数据和可靠的遥感定位坐标，遥感技术收集的登记数据是建立GIS数据库最重要的信息来源。同时，它使用GIS远程数据处理功能来实现远程映射和GPS数据集成。使用RTK技术建立地籍数据库在某种程度上与负责土地政策改革的政府部门有关，能给政府工作的实施提供参考依据。参考文献1韦锡宽.现代测绘技术在地籍测量中的应用探讨J.价值工程,2019,31:210-212.徐绍徐，张华海，杨志强，王泽民.GPS测量原理及应用M.武汉：武汉大
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