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1、GPS在地籍测量中的应用学生姓名：赵建丹学号：08301782专业班级：工程测病与监理384403班指导教师：谢媛媛当前，社会结构困难化，现代科技的快速发展导致人们对社会管理的需求大大增加同时，随着人们法律意识的增加，对法律的需求也日趋剧烈，这也就要求地籍测量工作快速发展。随着计算机技术和信息技术的快速发展，现代地籍调查与测量技术取得了长足的进步，“3s”技术广泛应用于实际的现代地籍调查与测量工作中，使得新调杳与测量的采集手段、管理模式和应用方式发生了显著的变更。特殊是GPS技术已广泛的用于地新测绘、城镇规划，并在地球资源调杳与管理、地质勘测等领域并发挥着巨大的作用。GPS以其速度快、箱度高、
2、布点敏捷和效益好等优点，在土地测绘领域应用中取得良好的效果，信任随着土地运用制度的改革的GPS应用前兔将会更加广泛。现代地籍测量与传统地籍测量有着极大的不同，现代地籍测量的主要工作内容包括地籍平面限制测量、地籍细部测量和土地利用变更调任和监测.三大部分。随着GPS技术的不断改进和完善，其测绘精度、速度和经济效益都大大的优于目前的常规测量技术和方法，已渐渐发展成为地籍测量工作中的主要技术方法。本文主要介绍GPS技术在地籍测量方面的应用。关键词：地籍测量；GPS-RTK；应用摘要I引言1IGPS概述21.1GPS的定位原理21.2GPS技术的特点32 GPS地籍测量的作业模式42.1 常规鄢态相对
3、定位42.2 快速静态定位42.3 3GPS-RTK实时动态定位43 GPS技术在地籍测量中的应用53.1 GPS技术在地籍限制测量中的应用53.1.1利用GPS定位技术布测城镇地籍的基本限制网6利用GPS进行外业观测6GPS外业数据的度量检核63.2 GpS-RTK技术在地籍细部测量中的应用83.3GPS技术在士地利用变更调查和监测中的应用93.3.1土地利用变更调查93.3.2动态监测10结论12致谢1314参考文献高精度、高效率的新型测绘仪器GPS、RTK等的出现，使得数字测绘、全球定位系统、遥感和地理信息系统为代表的现代测绘技术体系的建立更加便利，也使得地籍测量与现代测绘新技术的结合更
4、加紧密，地籍测绘也由理论到实践发生根本性变更。应国土资源部“一五”规划的要求，“数字国土”工程已全面绽开。因此，地籍测量必需为进步建立地籍数据库和地籍管理系统供应精确、合理、规范、全面的基础数据。传统的地籍测量手段已经难以满意实际工作的须要，GPS技术被广泛地应用在了地籍测量行业,而且大大提高了地籍测量的冏期和精度。本文结合GPS在地籍测量中的应用能够快速、精确和高效地完成测量任务,并能取得良好的经济效益和社会效益进行绽开探讨。全球卫星定位系统(GlObalPositioningSySiem简称GPS),是以人造地球卫星为观测对象的无线电导航系统,该系统能为用户供应精密的三维空间坐标、运动物体
5、的三维速度和标准时间,具有全球性、连续性和全天候的功能。它由导航星座、地面台站和用户定位设备三部分组成。导航星座是由24颗位广地球上空约两万公里轨道上卫星网所组成,卫星网的布置可保证在地球上任何地点任何时刻至少能同时观测4颗卫星,最多时可观测到11颗卫星播发的导航信号，实现三维精确定位。1. 1GPS的定位原理GPS技术是以接收机至GPS卫星之间的距离作为基本测量来实现定位的。当地而用户的GPS接收机同时接收到四颗以上的卫星信号后，通过运用伪距测殳或载波相位测量，测算出卫星信号到接收机所须要的时间，再结合各T1星的星历，将卫星至用户的多个距离球面相交后，即可确定用户所在点的三维坐标位置.(x-
6、x)2+(y-y)2+(z-z)2lz2+c(r吸Adi3-x)2+(y2-y)2+(Z2-z)2pjc(他-吸Ad2KX3-X+(y3-y)2+(Z3-Z)2l入C(Mj-吸)=d3(X4-X+(y4-y2+(Z4-Z)2lAc(吸Ad4图1GPS三维坐标定位GPS定位的基本原理是依据高速运动的卫星瞬间位置作为已知的起算数据,采纳空间距离后方交会的方法，确定待测点的位置。如图1所示，假设(时刻在地面待测点上安置GPS接收机，可以测定GPS信号到达接收机的时间一再加上接收机所接收到的卫星星历等其它数据可以确定以上四个方程式。1.2GPS技术的特点相对于经典测量学来说，GpS测及主要有以下几个特
7、点：(1)测站之间无信通视。测站间相互通视始终是测量学的难题。GPS这一特点,使得选点更加敏捷便利。但测站上空必需开阔，以使接收GpSR星信号不受干扰。(2)定位精度高,一般双频GPS接收机基线解精度为5mmIPPm,而红外仪标称精度为5mm5PPm,GPS测量精度与红外仪相当,但随着距离的增长，GPS测量优越性愈加突出。大量试验证明，在小于50km的基线上，其相对定位精度可达12X10-6,而在10050Okm的基线上可达10610-7。(3)观测时间短。在小于20k11的短基线上,快速相对定位一般只需5min观测时间即可。(4)供应三维坐标。GPS测量在精确测定观测站平面位置的同时,可以精
8、确测定观测站的大地高程。(5)操作简便。GPS测量的白动化程度很高。在观测中测量员的主要任务是安装并开关仪器、量取仪器高和监视仪器的工作状态,而其它观测工作如卫星的捕获、跟踪观测等均由仪器自动完成。(6)全天候作业。GPS观测可在任何地点,任何时间连续地进行,一般不受天气状况的影响。2GPS地籍测量的作业模式目前校为普遍采纳的GPS测量作业模式都可用于地籍测量，CPS作业模式主要有常规静态相对定位、快速静态定位和GPS-RTK实时动态定位等。2. 1常规静态相对定位采纳两台（或两台以上）接收机，分别安置在条或数条基线的两端点，同步观测四颗以上卫星，每时段长45、12Omin基线的相对定位精度可
9、达5三TX10r1DoGPS所构成的网行利于外业检核，并且可以通过平差,进一步提高定位精度,可用于地籍限制网的建立。2.2快速静态定位在测区中部选择一个基准站，并安置一台接收机连续跟踪全部可见卫星，另一台接收机依次到各点流淌设站，每点观测数分钟，并测得流淌站相对J：基准站的基线中误差5m11EXl（XD0特点是作业速度快、精度高，但两台接收机工作构不成闭合图形，牢靠性较差，可用于地籍平面限制网建立，限制点加密与界址点测量等。2.3GPS-RTK实时动态定位GpS-RTK技术是建立在载波相位观测值基础上的实时动态定位系统，应用RTK技术进行定位时要求基准站接收机实时的把观测数据与已知数据实时传输
10、给流淌站，流淌站快速求解整周模糊度，在观测到四颗卫星后，即可实时地求解出厘米级的流淌站动态位置。该技术已广泛用于地籍测量，能实时测定界址点并能达到厘米级精度。将GPS测得的数据处理后干脆录入GIS系统，可与时地获得精确的地籍图。3GPS技术在地籍测量中的应用GPS在地籍测量中的应用，包括三个阶段：测量打算匚作、外业观测、内业整理与成果输出。其作业流程如图3.1：图3.1GPS技术在地籍测量中的作业流程图3. IGPS技术在地籍限制测量:中的应用常规技术如三角测量，导线测量用于地籍限制测量都要求相邻点间通视，费工费时，而且精度不匀称。对导线的边长，角度的要求很高，一旦城镇中地形困难，同视条件差，
11、边长无法限制时，精度也难以把握.而GPS静态相对定位测量时，无需点间通视，就能高精度的进行测定，还可以高精度快速地测定各等级限制点的坐标，不受受常规的多个技术条件限制。3. 1.I利用GPS定位技术布测城镇地籍的基本限制网目前，GPS技术已成为地籍限制测量的主要手段。若地籍限制网边长大于15km,采纳GPS常规静态测量模式；若边长在515km,可采纳GPS快速静态测量或RTK测量模式：若边长小于5km,优先采纳RTK模式或静态快速定位。与经典三角测量相比GPS具有敏捷多变的布网方式，速度快、精度高，观测具有更为困难的函数和随机模型。GPS地籍限制网的网点密度可按测区范围和先后次序分为基本网和加
12、密网两类.城镇地区界址点密度较大，在保证网点的点位精度条件下限制点密度力求增大到便于测定界址点。必要时GPS网下在加密一级图根导线，能干脆从图根点测定界址点。GPS各边比常规网边长变更幅度在布测限制网时，对于边长小于81Okm的二、三、四等基本限制网和一二级地籍限制网的GPS基线向量，可以采纳GPS快速静态定位的方法。精度一股可以达到1-2Cnl左右，完全可以满意地籍限制测量的须要，可以大大的缩短观测时间和确保在今后工作中的精确性。建立CPS定位技术布测地籍限制网时,应与已有的限制点进行联测，联测的限制点最少不能少于2个。3. 1.2利用GPS进行外业观测在GPS观测提前天，用最近的GPS卫星
13、星历参数作出卫星可见性预报，避开PDoP值较大时段，以保证得到最佳观测时间，提高作业效率和观测质量。野外作业按安排各组人员按时到达指定点位做好打算工作。设置台GPS接收机作为基准站，并将一些必要的数据如基准站的坐标、高程、坐标转换参数等输入GPS限制手簿，一台或几台GpS接收机设置为流淌站。基准站和流淌站同时接收仁星信号，基准站将接收到的P.星信号通过基准站电台发送到流淌站，流淌站将接收到的北星信号与基准站发来的信号传输到限制手簿进行实时差分与平差处理，实时得到本站的坐标和高程与其精度指标等，并随时将实测精度和预设精度指标进行比较，一旦实测精度达到预设精度指标的要求，手簿将提示测量人员是否接受
14、该成果，接受后手簿将测得的坐标、高程与精度同时存储到手簿中。4. 1.3GpS外业数据的质量检核GPS外业数据的质量检核在观测过程中，观测者不得关机又重新启动、自测试、变更卫星高度角与数据采样间隔，变更天线位置，关闭或删除文件等；不得离开测站，以防止人与其他物体的振动，碰动天线或遮挡卫星信号。仪器I：作正常后，与时填写GPS测量手薄的各项内容。每日观测结束后，与时将数据转传或备份，同时还需检查数据是否正确完整，当确保数据正确无误地记录保存后。与时消除接收机内存中的数据以确保下次观测数据的记录有足够的存储空间。GPS外业观测便利快捷，为了保证外业数据质量的牢靠性，现从一下几方面进行检核：表3.1
15、同步环精度统计精度区间/面闭合环数百分比/%OO.51760.70.51.0621.41.01.5310.81.52.027.1表3.2重红基线观测精度统计精度区间/廊边数百分比/%200表3.3异步环精度统计精度区间三闭合环数百分比/%0.00.51644.40.51.0730.61.01.538.31.5,2.0513.92.02.512.8表3.4无约束平差GpS网的点位中误差统计误差区间三点数百分比/%O.01.014.51.01.51254.61.52.0522.72.02.5418.22.500从表中可以看出全部数据点位精度较高且匀称，观测值的系统误差、粗差都在规范范围内符合要求。
16、3.2GPS-RTK技术在地箱细部测量中的应用地籍细部测量是地籍调查不行分割的组成部分，其l三l的是测定没宗土地的权属、界址点、线、位置、形态、数量等基本状况。测绘1:500或1:1000的地籍图。地籍界址点般点数多，分布密集，精度要求不高，若采纳常规技术不仅要求测站点与界址点之间通视，而且须要2、3人同时进行操作。若采纳GPS-RTK实时动态定位技术，就具有特别明显的优势：是采点速度快，在保持卫星连续跟踪的状况下，一般单点测信仅需几秒钟，与全站仪想当；二是在以基准站为中心方圆20km内，既不须要变换基准站，也不须要图根限制点，更不须要定向，这就削减了全站仪频繁换站所花费的时间，且可以使多个流
17、淌站同时工作而互不影响.，通过实践比较，在相同时间内，一台流淌站大约是一台全站仪工作效率的1.5倍，可见其工作速度、效率的确便利快捷。GpS-RTK实时动态定位技术使地籍测量工作精度、作业效率、实时性达到了最佳的融合,为地籍碎部测量供应了一种斩新的测量方式。测定每一宗土地的权属界址点以与测绘地籍与房地产图，能实时测定界址点与一些地物点的位置并能达到厘米级的水平精度程度，完全能满意宗地图测量的精度要求。一人在基准点架好仪器，另一人背着仪器到每个碎步点停留广2秒并同时输入特征编码，通过电子手簿或其他便携微机记录，就可测得该点的三维坐标。在点位精度合乎要求的状况下，把一个区域内的地形、地物点位测定后
18、回到室内或在野外，由专业测图软件处理后，可输出所须要的各种地籍成果资料。整个过程速度快，操作简洁，而且大大提高了工作效率。由地籍规程可知，在地籍平面限制泅量的基础上的地籍细部测量。对r城镇邻居外围界址点与邻居内明显的界址点间距允许误叁为土10cm：对城镇邻居内部隙做界址点与村庄内部界址点间距允许误差士15cm.RTK技术能够在野外实时得到厘米级的定位结果，能够削减野外观测时间，实时给出差分定位结果，历时不到1s,并且可以实时得到定位的精度，提高了GPS测量工作的牢靠性，避开测量结果有误差带来的审测工作。在进行土地勘测定界工作中，相关规程规定测定或放样界址点坐标的精度为：相对邻近图根点点位中误差
19、与界址线与邻近地物或邻近界线的距离中误差不应超过7.5cm.因此，利用GPS-RTK技术也能满意上述精度要求。应用GPS技术最能发挥其作用的是线性工程勘界工作。如山区高速马路用地勘界中，地形地貌困难，通视条件极差。野外作业条件特别艰苦，采纳常规测殳方法不仅费时费劲，而且砍伐工作量大，很难开展工作。设计单位只供应D级GPS限制点。采纳RTK技术不加密限制点，仅依据肯定数量的基准限制点，便可以高精度并快速地进行高速马路用地边界的放线和用地范围内权属地类等各种界线的采集，极大的缩短了工作时间，提高了劳动效率。3.3GPS技术在土地利用变更调查和监测中的应用为了得到大比例尺、高精度、电子版的农田基础地
20、图作为参照图层,来分析与处理精细农业探讨与实践中采集到的不同数据,GPS遥感系统在土地调杳与监测中的应用，提高了测绘与成图精度。土地利用变更调查变更调查指在完成初始地籍调查之后，为使地籍资料保持现势性而进行的上地与其附着物的权属、位置、质量、数量和土地利用现状的变更调查。近年来，摄影测f技术、GlS技术、GPS动态定位技术的快速发展，为土地管理技术增加了新的技术手段。GRS动态定位技术的飞速发展导致fGPS协助航空摄影测量技术的出现和发展，极大削减地面像片限制点的数里，缩短成图周期，降低r成本。技术流程如下：航空摄影、像片限制测:s：已有资料的数据库建立：图形叠加、分析与正射影像的输出：外业地
21、类调绘、权属调查：内业修测、编辑与图形回放、检查；图形精编、面积计算和汇总；坡向图制作和坡度坡向数据库建立；编写各项技术报告、说明书、成果资料等；土地利用变更调查成果输出与成果资料建档；检查、验收。动态监测我国绝大多数县（市）的士.地管理部门仍是以纸为介质来存贮土地利用信息，存在成图周期长，不简洁修改等不足，因而不能满意以年为周期的士地资源动态监测的须要。监测包括以下内容：主动地发觉土地利用的变更信息：精确、快速地获得变更信息的数量和特性：将变更信息与历史信息进行空间分析，获得新的土地利用现状数据：土地数据的计算机管理与可视化：便利快捷地输出成果图件。传统的动态野外监刑采纳简易补测或平板仪补测
22、法，如利用钢尺用距离交汇，直角坐标法等进行实测丈：s,对于变通范围较大的地区采纳平板仪补测。而应用RTK技术进行动态监测，则可提高监测的速度和精度，省时省工，真正实现实时动态监测，保证了土地利用状况调查的现实性。鉴广士地利用动态监测中野外地形条件困难多样，测量工作量较大，费用有限，因此实行后处理差分的方法来获得变更地块的空间位置和属性数据。GPS差分技术不仅可以提高单机定位精度，而且可以消退美国的SA政策所带来的误差和部分系统误差，充分提高GPS的测量精度。GPS差分技术的原理就是设置个基准站，即在个已知大地坐标的点上放置台GPS接受装置，其测量值与己知值之间的差值作为测站观测量的改正量。依据
23、基准站传向移动站的误差改正量不同，差分GPS又可分为距离差分、伪距差分、相位平滑伪距差分和载波相位差分。对于局域网差分GPS,基准站与测站之间的距离在500km以内是可行的。但是，要获得较高差分精度，基准站与测站之间的距离最好在100km以内，这样，对流层延迟对基准站和测站的影响可以被认为基本相同。目前基于伪距的差分技术只能供应米级定位精度，基于载波相位的实时差分技术（RTK）是一个突破，能实时供应厘米级的三维定位精度。另外，GPS实时动态差分技术码相位差分最高可达km,其精度完全满意土地利用变更调查与其监测的精度要求。最新的GPS后处理动态差分技术几何精度也完全可以满意上地利用变更调查和动态
24、监测的要求，还可以削减数据徒的建设费用,做到便利、快速、实时。结论(1) GPS技术在地籍测量中的作用是不行轻视的，而且还具有很大的发展前景。(2) GPS技术有着很高的精度，作业不受环境和距离的限制。对F特殊地形开展地籍测量，如马路、铁路等都很便利。(3) GPS技术能够快速、便利地得到地籍限制点三维坐标。(4) GPS-RTK技术更能快速、高效率的完成界址点测量任务，并实现界址点的放样。(5) GPS在进行地籍测量中也存在肯定的局限性，主要是信号受干扰问题.因此，在主要采纳GPS技术的同时用全站仪测量解决部分信号干扰的问题，将会更好地提高工作用。致谢木次论文得以顺当完成，首先要感谢指导老师
25、谢媛媛，在她的悉心指导和帮助下，毕业设计和论文才得以最终完成。在实习期间我学到了许多专业学问,为后来论文的写作打下了基础。同时还要感谢西安大地测绘有限公司的同事们在实习期间给我的指导和帮助，他们在工作方面的阅历值得我学习和借鉴。感谢西铁职院各位老师在高校三年时间里对我的悉心教育和辛勤培育。感谢同班的同学们在毕业设计期间给我的帮助，我们常常在一起对毕业设计期间遇到的各种问题进行了多次细致的探讨，同学们在我校外实习期间多次帮我搜集毕业设计相关的资料；他们除了帮我收集资料外，还在数据采集阶段给我许多帮助。通过不断的相互学习、帮助，最终完成了毕业设计和论文。参考文献口詹长根,唐祥云，刘丽.地籍测量学.武汉：武汉高校出版社，20052潘正风，杨正尧，程效军，成枢，王腾军.数字测图原理与方法.武汉:武汉高校出版社，20043杨德麟，大比例尺数字测图的原理方法与应用.北京:清华高校出版社,19984张正禄,樊炳奎,莹彦玲.联邦德国地籍技术与方法.北京:测绘出版社，19885金其坤主编，地籍测量.北京:地质出版社，19946杜海平,詹长根,李兴林.现代地籍理论与实践.深圳:海天出版社，1999
