摘要:本文提出了獲取土地使用變化信息的新方法，即運用移動差分GPS技術(shù)。經(jīng)實驗證明，和傳統(tǒng)測量方法相比, 此方法具有操作方便、準(zhǔn)確、快速的優(yōu)點, GPS數(shù)據(jù)輸入 GIS后能夠快速成圖。

　　關(guān)鍵詞:土地測量,差分GPS技術(shù),應(yīng)用

　　1.引言

　　GPS是基于空中衛(wèi)星的無線電導(dǎo)航系統(tǒng)。此系統(tǒng)可以給全球提供高精度、實時、連續(xù)、全天候的時間信息、三維速度和三維位置。能對多方面的需要進(jìn)行滿足，能使用太陽進(jìn)行運動定位或靜態(tài)定位。目前，此技術(shù)發(fā)揮著極大的作用，在勘測石油地質(zhì)、調(diào)查和管理地球資源、規(guī)劃城鎮(zhèn)、調(diào)查和測繪土地等領(lǐng)域被廣泛運用。

　　2.土地測量及其分類

　　土地測量的測繪對象是指土地的使用現(xiàn)狀、面積、權(quán)屬和位置等,是對土地及其附屬物的使用現(xiàn)狀、權(quán)屬、質(zhì)量、面積、位置和界線等幾何形狀與基本情況進(jìn)行調(diào)查與測量。

　　根據(jù)不同的區(qū)域,我國地籍調(diào)查可分成農(nóng)村地籍調(diào)查和城鎮(zhèn)地籍調(diào)查。城鎮(zhèn)地籍調(diào)查的成圖比例尺比較大 (>1∶5 000),農(nóng)村地籍調(diào)查是土地利用現(xiàn)狀調(diào)查和權(quán)屬調(diào)查相結(jié)合進(jìn)行的,一般成圖的比例尺是1∶10 000,使用3°投影帶,經(jīng)緯度標(biāo)準(zhǔn)分幅。城鎮(zhèn)土地測量要求的精度高,主要是測量界址點的空間坐標(biāo),一般是用航片解譯來完成農(nóng)村土地測量,相對的測繪精度較低(誤差<±8 m)。

　　另外,土地測量也可分成變更土地測量和初始土地測量,前者是重新測量已產(chǎn)生變化的地籍要素，保持地籍圖的現(xiàn)實性;后者是變更土地測量的基礎(chǔ)，也是首次進(jìn)行的測量工作。

　　一般土地測量對高程的要求不高，只對地籍要素的平面位置進(jìn)行測定;因為土地具有經(jīng)濟(jì)性和法律性,所以地籍圖一定要保持其現(xiàn)勢性和準(zhǔn)確性。作為一種新興的高精度定位工具, GPS將會給土地測量工作帶來諸多方便。

　　3.差分GPS 技術(shù)在土地測量中的應(yīng)用

　　圖解法與解析法是城鎮(zhèn)土地測量的傳統(tǒng)方法。圖解法是采用航空攝影、經(jīng)緯儀或平板儀等測量儀器把地籍要素和界址點的位置直接測繪于圖上;解析法是采用經(jīng)緯儀、平板儀等常規(guī)測量儀器或電子手簿和全站儀,根據(jù)現(xiàn)場采集的距離和角度對界址點坐標(biāo)進(jìn)行解算的方法。該法得到的是界址點及其他地籍要素的坐標(biāo)。

　　差分 GPS(DGPS)在實際的外業(yè)測量中,能夠按照精度要求的不同,使用實時動態(tài)差分(RTK)、動態(tài)差分定位、快速靜態(tài)差分定位或靜態(tài)差分定位等不同的作業(yè)模式，是一種近幾年才發(fā)展起來的新測量方法。其中的RTK技術(shù)可以實時的給出差分定位結(jié)果,減少野外觀測時間,歷時少于1S，在野外實時獲取的定位精度為厘米級。最重要的是,因為RTK技術(shù)能夠?qū)崟r給出每一歷元的定位結(jié)果,所以測量人員能夠?qū)�測站和基準(zhǔn)站的解算結(jié)果與觀測結(jié)果的收斂與質(zhì)量情況進(jìn)行監(jiān)測, 避免了誤差造成的重測工作量，提高了GPS測量工作的高效性和可靠性。

　　4. GPS外業(yè)測量工作的實施

　　4.1準(zhǔn)備工作

　　準(zhǔn)備工作有，組建作業(yè)隊伍和制定野外測量的操作規(guī)程、熟練使用差分處理軟件、熟練掌握GPS接收機(jī)的操作方法等。在對土地調(diào)查的各種復(fù)雜情況進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上，制定與GPS測量特點相適應(yīng)的操作規(guī)程。

　　4.2評價并加密現(xiàn)有的測繪控制網(wǎng)

　　若測區(qū)內(nèi)的GPS測繪控制點密度不夠或根本沒有，加密或引點能夠通過GPS靜態(tài)差分定位技術(shù)來進(jìn)行;若測區(qū)內(nèi)的標(biāo)控制點和WGS84GPS控制點數(shù)量足夠，則完全可以滿足我們的需要;若是單機(jī)絕對定位GPS測量，則無需要任何測繪控制點，但考慮到土地詳查等等GIS數(shù)據(jù)和GPS數(shù)據(jù)在疊加配準(zhǔn)時要進(jìn)行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換以及差分的計算要求，測區(qū)內(nèi)就需要有一定數(shù)量的測繪控制點。

　　4.3數(shù)據(jù)在測量中的組織和編碼

　　可以對每臺移動測站 GPS 接收機(jī)進(jìn)行編碼，進(jìn)行測量的每一臺移動接收機(jī)的數(shù)據(jù)文件名都需包含文件序號、機(jī)號、日期等信息，以便數(shù)據(jù)的存檔管理和內(nèi)業(yè)處理，從而避免差分處理時數(shù)據(jù)管理的混亂。例如，文件名為O922O7O3.mob，表示測量時間為9月22日，7號機(jī)第3個數(shù)據(jù)文件。再者，除了要在野外測量中對變化邊界的空間坐標(biāo)進(jìn)行采集外，還要對土地利用類型、權(quán)屬等屬性信息進(jìn)行采集。所以應(yīng)該以和土地詳查中的編碼原則一致為原則，在測量前對各屬性進(jìn)行統(tǒng)一的編碼。

　　4.4建設(shè)基準(zhǔn)站

　　若有足夠數(shù)量的GPS測量控制點在測區(qū)內(nèi),就可以把基準(zhǔn)站設(shè)置在測區(qū)中心位置。要求基準(zhǔn)站的附近沒有強(qiáng)電磁干擾(如高壓線、變電站等)，沒有樹木和高大建筑物等地物的遮擋。在已知點上用三角架把GPS抗多路徑效應(yīng)的天線架好，三角架的垂直和水平方向要調(diào)平并和已知點對準(zhǔn)，將GPS接收機(jī)打開進(jìn)行初始化，把天線視角(基準(zhǔn)站一般為1O°)和采樣率(等于或大于移動站)等參數(shù)設(shè)置好。準(zhǔn)備工作一旦完成 就開始采樣。

　　4.5識別并標(biāo)識變化圖斑

　　測量之前先把變化地塊的大致位置識別出來并標(biāo)識在圖上，便于野外測量時使用。在某項目中，變化地塊的空間分布的發(fā)現(xiàn)是通過對土地詳查數(shù)據(jù)和遙感數(shù)據(jù)進(jìn)行復(fù)合分析來進(jìn)行的。此外，能夠按照現(xiàn)場詢問和用地申報文檔的方法來識別那些采用遙感手段無法發(fā)現(xiàn)的變化。

　　4.6使用移動站 GPS接收機(jī)對數(shù)據(jù)進(jìn)行采集

　　對于道路、水渠等線狀地物，在測量中要把天線放在其中心線上，并把該線狀地物的屬性信息記錄下來，輸入到GPS接收機(jī);若一個地塊的部分產(chǎn)生了用地類型變化，就要測量變化邊界，從起點開始，沿邊界把天線移動到終點。將當(dāng)前文件的記錄終止，形成一個封閉的多邊形;若有點狀地物需要測量，可使用靜態(tài)差分的方法記錄數(shù)據(jù)。

　　4.7內(nèi)業(yè)差分處理

　　內(nèi)業(yè)差分處理需要完成的是按照移動站與基準(zhǔn)站獲得的觀測量，根據(jù)GPS解算軟件對移動測站在WGS84坐標(biāo)系下的坐標(biāo)值進(jìn)行解算。

　　5.后處理移動差分 GPS 技術(shù)

　　按照土地利用變更調(diào)查的精度要求和特點,需要選用動態(tài)差分作業(yè)模式。雖然基于載波相位的實時動態(tài)差分方法可以提供厘米級的定位精度,但它要求基準(zhǔn)站和測站的基線長度小于15 km,在實際的測量工作中,也會因為地物遮擋等因素造成衛(wèi)星失鎖。需要對整周模糊度進(jìn)行重新求解,致使可靠性降低。由于基于C/A偽距碼的動態(tài)差分方法的精度可以達(dá)到米級，所以當(dāng)測量過程中衛(wèi)星出現(xiàn)失鎖時,就可以對衛(wèi)星進(jìn)行重新鎖定，而且時間很短(<1s),此外接收機(jī)的價格也比較低,因此我們認(rèn)為基于偽距碼的差分GPS能夠滿足土地利用變更調(diào)查的需要。同樣處于投資的考慮,不采用實時差分方式而用后處理差分方式,能夠減少建設(shè)數(shù)據(jù)傳輸鏈的費用。

　　獲取土地使用的變化數(shù)據(jù)可以通過后處理移動差分方式來實現(xiàn)。例如測量工具可以采用Promark X-CM接收機(jī)。此機(jī)具備1O個接收通道,能接收C/A碼觀測量和L1載波,同時能進(jìn)行實時動態(tài)差分、載波相位差分、移動差分、偽距靜態(tài)差分和位置差分，能夠接收RTCM差分信息。機(jī)器配置有4Mb內(nèi)存, 便于野外連續(xù)作業(yè)，可以對記錄8 h 載波相位數(shù)據(jù)或30h 偽距碼進(jìn)行連續(xù)觀測,另外還可提供多種數(shù)據(jù)接口與坐標(biāo)系統(tǒng)，機(jī)身配置的差分處理軟件功能強(qiáng)大。

　　隨著CORS測量系統(tǒng)的完善，GPS測量在土地測量中使用將更加廣泛，極大提高土地測量精度及工作效率。

　　6.結(jié)束語

　　在獲取地籍?dāng)?shù)據(jù)時應(yīng)用GPS 技術(shù)具有如下優(yōu)勢：自動接收并存儲信息，內(nèi)外業(yè)緊密結(jié)合，保證了成果的可靠性和提高了測量速度;測量結(jié)果是三維地理數(shù)據(jù)(WGS84 坐標(biāo)系下)，相互間的關(guān)聯(lián)性好，易于共享;測量精度高，適合獲取土地使用變更數(shù)據(jù)的要求;野外操作簡便，儀器體積小，具有全天候的觀測能力，對測站之間的通視沒有要求，不受氣象條件和時間的限制。

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