GPS技术在地籍测量中的应用研究(参考文献格式较好).doc

gps 技术在地籍测量中的应用研究 i 摘要 gps 卫星定位技术的迅速发展，给测绘工作带来了革命性的变化，也给地 籍测量工作，特别是地籍控制测量工作带来了巨大的影响。应用 gps 进行地籍 控制测量，点与点之间不要求互相通视，这样避免了常规地藉测量控制时，控 制点位选取的局限条件，并且布设成 gps 网状结构对 gps 网精度的影响也甚小。 由于 gps 技术具有布点灵活、全天候观测、观测及计算速度快、精度高等优点， 使 gps 技术在国内各省市的城镇地籍控制测量中得以广泛应用。 地籍细部测量是地籍调查不可分割的组成部分，目的是测定每宗土地的权 属界址点、线、位置、形状及数量等。由地籍调查规程所知，在地籍平面控制 测量基础上的地籍细部测量，对于城镇街坊外围界址点及街坊内明显的界址点 间距允许误差为 10 cm，城镇街坊内部隐蔽界址点及村庄内部界址点间距允许 误差为 15 cm。利用 gps rtk 技术完全能满足上述精度要求，建议在适合布设 gps 点的部分测区使用该项技术。 关键字关键字：地籍测量；gps；rtk；控制网 gps 技术在地籍测量中的应用研究 ii abstract the rapid development of gps satellite positioning technology， brought the surveying and mapping work revolutionary change， also gave cadastral surveying， especially brought cadastral control measurement work tremendous influence. it does not require the connected each other between the conventional， using gps in cadastral control measuring， which avoid the control point of limited conditions of cadastral survey control， and the layout of gps network structures into the influence of accuracy of gps is very small. because of gps technology is expanding flexible， all-weather observation， rapid observation and computing speed and high precision ，gps technology is of a wide range of applications in the cadastral control measure in the town of domestic cities. cadastre detailed surveying is an integral part of determination in cadastral vestigation， which purpose is surveying the site of ownership of dot， line， position， shape and quantity， etc. of each land. by cadastral investigation procedures， detailed surveying of cadastre management on the basis of cadastral plane control measure allow the error in urban neighborhood periphery， and within the estate boundary location point obviously neighborhood for 10cm distance tolerance， urban neighborhood and internal hidden inside the village site management point for 15 cm distance tolerance. using gps rtk technology can completely meet the accuracy requirement， and suggest that the technology be used in parts measurement area for the suitable layout gps point keywords: cadastral surveying；gps；rtk；control network gps 技术在地籍测量中的应用研究 iii 目 录 第一章 绪论.1 1.1 研究的背景和意义 .1 1.2 本文研究的主要内容 .2 第二章 gps 原理及其发展现状 .3 2.1 gps 发展概况.3 2.2.1 测距码伪距法定位 .3 2.1.2 载波相位法定位 .4 2.2 gps 测量的数据处理.4 2.2.1 数据的预处理 .4 2.2.2 基线解算 .5 2.2.3 网平差 .5 23 gps 定位的误差来源及影响.5 2.3.1 与卫星有关的误差 .5 2.3.2 与信号传播有关的误差 .6 2.3.3 与接收设备有关的误差 .8 第三章 gps 技术在地籍控制测量中的应用 .9 3.1 地籍平面控制网的特点及布设原则 .9 3.1.1 地籍基本平面控制网的特点 .9 3.1.2 地籍平面控制网的布设原则 .9 3.1.3 地籍基本平面网的布设 .10 3.1.4 地籍图根控制网的布设 .11 3.2 gps 地籍控制测量的实施.11 3.2.1 gps 网技术设计依据.11 3.2.2 gps 网测量精度标准及分级.12 3.2.3 gps 测量的外业实施.12 第四章 gps-rtk 在地籍碎部测量中的应用 .13 4.1 差分 gps 技术 .13 4.1.1 快速静态测量 .13 4.1.2 动态测量 .13 4.2 gps 碎部测量.13 4.2.1 测量前的准备工作 .14 4.2.2 现有测绘控制网的评价与加密 .14 4.2.3 数据组织与编码 .14 4.2.4 基准站的建设 .14 4.2.5 利用流动站 gps 接收机采集数据 .14 4.2.6 内业差分处理 .15 4.3 rtk 实时动态测量在地籍测量中应用实例及其可靠性分析.15 4.3.1 rtk 定位精度的分析 .15 4.3.2 面积量算及其精度分析 .15 gps 技术在地籍测量中的应用研究 iv 结论与展望.16 一、结论.16 二、展望.16 参考文献.18 第一章 绪论 共 18 页 第 1 页 第一章 绪论 1.1 研究的背景和意义 gps 测量技术是建立在卫星载波相位观测值基础上的实时定位系统，近几 年来，gps 卫星定位技术的迅速发展，给测绘工作带来了革命性的变化，也对 地籍测量工作，特别是地籍控制测量工作带来了巨大的影响。在地籍测量工作 中，常规测量如三角网测量、导线测量、细部测量，要求点间通视，频繁更换 测站，费时费工，而且精度不均匀，外业中不知道测量成果的精度，内业处理 后发现精度不合要求必须返工测量，内业和外业的工作强度都较大。应用 gps 静态进行地籍控制测量，点与点之间不要求互相通视，避免了常规地藉测量控 制时，控制点位选取的局限条件，并且布设成 gps 网状结构对 gps 网精度的影 响也甚小。 由于 gps 技术具有布点灵活、全天候观测、观测及计算速度快、精度高等 优点，使 gps 技术在国内各省市的城镇地籍控制测量中得以广泛应用。利用 gps 技术进行地籍测量的控制，没有常规三角网(锁)布设时要求近似等边及精 度估算偏低时应加测对角线或增设起始边等繁琐要求，只要使用的 gps 仪器精 度与等级控制精度匹配，控制点位的选取符合 gps 点位选取要求，那么所布设 的 gps 网精度就完全能够满足地籍测量规程要求。 建设用地中的土地勘测定界是实地确定土地使用界线范围，测定界桩位置， 测量使用界线范围内各类土地面积并计算用地面积等测绘技术工作，它为各级 政府的国土资源部门审批土地、地籍管理提供依据和基础资料。建设用地勘测 定界的工作程序为:审查用地文件及有关图件现场踏勘，图上红线设计-实地放 样-复核测量-面积量算-绘制建设用地勘测定界图-填绘建设用地管理图-资料整 理-归档，经反复实地踏勘、图上设计、权属调查后制定放样数据。 利用 gpsrtk 技术进行勘测定界放样，能避免解析法和关系距离法放样等放 样方法的复杂性，也简化了建设用地勘测定界的工作程序，特别是对公路、铁 路、河道、输电线路等线性工程和特大型工程的放样更为有效和实用。rtk 是 指载波相位实时动态差分(real-time-kinematic)定位，它是 gps 定位发展到现 在的最新技术，rtk 实时处理能达到 cm 级精度(2cm2ppm)，完全满足建设用 地勘测界址点坐标对邻近图根点位中误差不超过 5cm 及界址线与邻近地物或邻 近界线的距离误差不超过 10cm 的精度要求。所以它在地籍碎部测量中得到广泛 的应用。 近几年，rtk 技术的快速发展和应用，更将传统的地籍图测量要数人操作 完全变成了“个人行为” 。rtk 技术装置仅需一人操作，不需要点与点之间通视 即可测出地籍图，它甚至可以不用布设各级控制点，仅仅依靠一定数量的基准 第一章 绪论 共 18 页 第 2 页 点就可以快速测定宗地界址点、地物(地形)点等的坐标，测定一个待定点坐标 仅需若干秒即可完成。再将 gps 获得的数据经随机软件处理后直接录入测图软 件系统，就可及时获得地籍图，节省了大量的人力、物力，尤其是在开阔的平 原地带，遮挡物少，地形平坦，更是 rtk 技术展示其本领的好地方。 1.2 本文研究的主要内容 （1）本文从 gps 定位的基本原理出发，阐述了 gps 技术在地籍测量基本平 面控制网和图根控制网中的应用，并对其精度进行了初步分析。 （2）详细叙述了实时动态差分技术（gpsrtk）在地籍碎部测量中的应用， 并对其精度进行了分析。 （3）根据当前 gps 技术的发展现状，基于论文阐述得出了一些结论，并对 gps 技术在地籍测量中的应用前景进行了展望。 第二章 gps 原理及其发展现状 共 18 页 第 3 页 第二章 gps 原理及其发展现状 2.1 gps 发展概况 gps 系统是 1973 年开始筹建的，整个系统的研制组建经历了三个阶段，即 方案论证阶段（19741978 年） 、系统论证阶段（1979 年1987 年） 、生产试 验阶段（1988 年1993 年） 。1978 年发射了第 1 颗试验卫星（block） ，至 1988 年共发射了 11 颗 block型卫星，经过近 10 年的试验和研究，证实了该 系统具有良好的特性，1989 年 2 月开始发射第一颗工作卫星（block） ，至 1993 年 7 月进入轨道可正常工作的 block试验卫星和 block型工作卫星的总 和已达 24 颗，系统已具备初步工作能力 ioc（initial operational capability） 。 至 1995 年 4 月，不计试验卫星在内，已进入预定轨道能正常工作的 block型 的工作卫星已达 24 颗，在 1995 年 4 月 27 日美国空军空间部宣布全球定位系统 gps 已具有完全的工作能力 foc（full operational capability） 。 多年来，我国的测绘工作者在 gps 定位的理论与应用方面作了大量的研究， 并已发射了我国第一代卫星导航定位系统北斗卫星导航定位系统。近几年 我国又建成了北京、武汉、上海、西安、拉萨、乌鲁木齐等地的永久性 gps 跟 踪站，进行对 gps 卫星的精密定轨，为高精度的 gps 定位测量提供观测数据 和精密星历。同时致力于我国自主的广域差分 gps（wadgps）方案的建立， 参与全球导航卫星系统（gnss）和 gps 广域增强系统（waas） 。 gps 系统由 3 部分组成，即空间卫星星座部分、地面监控部分和用户设备 部分。空间卫星星座由 24 颗工作卫星构成，其中 3 颗为备用卫星，24 颗工作 卫星分布在 6 个轨道平面上，每个轨道平面升交点的赤经相隔 60，轨道平面 相对地球赤道面的倾角为 55，每个轨道上均匀分布着 4 颗卫星，相邻轨道之 间的卫星要彼此叉开 30。卫星轨道平均高度约为 20200km，运行周期为 11h58min。地面监控部分由 3 部分组成：1 个主控站、3 个注入站和 5 个监测站。 用户设备部分主要由 gps 接收机硬件和数据处理软件，以及微处理器和终端设 备等组成。 2.2 gps 测量的定位方法 2.2.12.2.1 测距码伪距法定位测距码伪距法定位 测距码是用以测定卫星至地面测站点（接收机）间距离的一种二进制码序 列。gps 卫星中所用的测距码从性质上讲属于伪随机噪声码，测距码可分为粗 码（c/a 码）和精码（p 码或 y 码）两类，各卫星所用的测距码互不相同且相互 正交。c/a 码用于进行粗略测距和捕获精码，c/a 码的周期为 1ms，一个周期中 共含 1023 个码元，每个码元持续的时间均为 1ms/1023=0977517us，其对应 第二章 gps 原理及其发展现状 共 18 页 第 4 页 的码元宽度为 29305m，c/a 码的测距精度一般为（23）m，采用窄相关间 隔技术后的测距精度可达分米级，c/a 码是一种结构公开的明码，供全世界所 有的用户免费使用，c/a 码只调制在 l1载波上，故无法精确地消除电离层延迟。 p 码的周期为 1 星期，一个周期中约含 62 万亿个码元，每个码元所持续的时 间为 c/a 码的 1/10，对应的码元宽度为 393m，p 码的测距精度约为 03m， 为防止敌对方对 gps 信号进行电子干扰和电子欺骗，美国从 1994 年 1 月 31 日 起实施了 as 政策，由于 p 码的码元宽度仅为 c/a 码的 1/10，而且该测距码又 同时调制在 l1和 l2两个载波上，可较完善地消除电离层延迟。 伪距法定位是 gps 接收机在某一时刻测的 4 颗以上 gps 卫星的伪距，根 据卫星的已知位置，采用后方交会的方法确定接收机所在位置的三维坐标。该 方法的直接量测值伪距是信号到达接收机的时刻与信号离开卫星的时刻之差与 真空中的光速 的乘积。设接收机钟差为、卫星钟差为、电离层延迟改正c r t v s it v 为、对流层改正为、卫星星历误差在矢径方向的投影为，多路径() ioni v() tropi v 误差为，测量噪声为，则伪距观测方程为： mul 222 ()()()()()() s r i iii tionitropiimulii t xxyyzzcvcvvv 2.1.22.1.2 载波相位法定位载波相位法定位 载波可运载调制信号的高频振荡波，gps 卫星的载波有两个，l1载波和 l2 载波。l1载波是由卫星上的原子钟所产生的基准频率（=10.23mhz）倍频 0 f 0 f 154 倍后形成的，=1575.42 mhz，其波长=19.03cm；l2载波是由卫星上的原 1 f 1 子钟所产生的基准频率倍频 120 倍后形成的，=1227.60 mhz，其波长 0 f 2 f =24.42cm；采用两个不同频率载波的目的是为了较完善的消除电离层的延迟， 2 采用高频载波的目的是为了更精确测定多普勒频移和载波相位，以减少信号的 电离层延迟。载波被当作一种测距信号来使用，其测距精度比伪距测量的精度 高 23 个数量级。 载波相位定位是指由接收机产生的基准信号的相位与接收到的来自卫星的 载波相位的差来计算接收机所在位置的三维坐标。设为整周模糊度，则观测 i n 方程为： 222 ()()()()()() s r i iii itiionitropiimulii t xxyyzzcvcvnvv 2.2 gps 测量的数据处理 gps 测量的数据处理一般均借助软件自动完成。包括测量数据的预处理、 基线向量的解算、gps 基线向量网与地面网各类数据进行联合平差或约束平差 和坐标系统的转换几个阶段。 2.2.12.2.1 数据的预处理数据的预处理 数据预处理的主要目的是得出最终用于基线解算的观测数据和信息，包括 第二章 gps 原理及其发展现状 共 18 页 第 5 页 “干净”的观测值、基线端点的近似坐标、每个观测历元的接收机钟差、标准 化卫星轨道数据等。数据预处理的主要工作包括数据传输和解码、数据筛选和 编辑、数据标准化、接收机钟差估计、差分观测值或线性组合观测值形成、基 线向量近似值估算和周跳探测、修复或标记等。 2.2.22.2.2 基线解算基线解算 基线解算的结果包含的内容很多，最主要的有两项：基线向量估值和验后 方差-协方差阵。基线解算的模式有单基线解模式、多基线解模式、整体解模式， 最常用的是单基线解模式。 2.2.32.2.3 网平差网平差 gps 网平差包括无约束平差、约束平差、联合平差。 （1）无约束平差 gps 网无约束平差所采用的观测量完全是 gps 基线向量，平差通常在与基 线向量相同的地心地固系下进行。进行无约束平差的目的是评定 gps 网的内符 合精度以及基线向量有无明显的系统误差和粗差。 （2）约束平差 gps 网的约束平差中所采用的观测量也完全是 gps 基线向量，但与无约束 平差所不同的是在平差过程中引入了会使 gps 网的尺度和方位发生变化的外部 起算数据。gps 网的约束平差常被用于实现 gps 网成果由基线解算时所用 gps 卫星星历所采用的参照系到特定参照系的转换。 （3）联合平差 在进行 gps 网平差时，所采用的观测值不仅包括 gps 基线向量，而且还包 含边长、角度、方向和高差等地面常规观测量。联合平差也被用于实现 gps 网 成果由基线解算时所用 gps 卫星星历所采用的参照系到特定参照系的转换。 23 gps 定位的误差来源及影响 在 gps 测量中，影响观测值精度的误差主要有三类：与卫星有关的误差、 与信号传播有关的误差、与接收机有关的误差。 2.3.12.3.1 与卫星有关的误差与卫星有关的误差 1卫星星历误差 由卫星星历所给出的卫星位置与卫星的实际位置之差称为卫星星历误差。 在 gps 定位测量中，削弱卫星星历误差的方法通常有以下几种： （1）轨道松弛法 在数据处理时，将卫星广播星历给出的轨道参数作为初始值，而将表征卫 星运行轨道的轨道参数设为未知数并与其他未知参数一同进行求解。通过平差 计算，不仅可以求出观测站的位置坐标，同时也能求出卫星轨道参数的改正值。 第二章 gps 原理及其发展现状 共 18 页 第 6 页 （2）建立卫星跟踪网进行独立定轨 建立 gps 跟踪网，进行独立定轨，自己提供高精度的精密星历，满足精密 gps 测量定位的要求。 （3）进行同步观测求差分法 卫星星历误差对距离不太远（20km 以内）的两个观测站的影响基本相同、 具有系统性。在相邻的两个或多个观测站上对同一颗卫星进行同步观测，将相 应的观测量求差分，可以有效地削弱卫星星历误差的影响，提高定位的精度。 2. 卫星钟误差 卫星钟误差是指卫星时钟的时间读数与 gps 标准时间之间的偏差（物理同 步误差） 。对于卫星钟差，gps 系统是利用地面监控系统对卫星时钟运行状态进 行连续的监测而精确测定的并以二阶多项式的形式表示： 2 01020 ()()taa tta tt 式中，为卫星时钟改正的参考历元；分别为卫星时钟的钟差、钟 0 t 012 ,a a a 速、和钟速的变化率。这些参数是由地面监控系统的主控站测定，并通过卫星 的导航电文提供给用户使用。通过卫星钟差改正后，卫星时钟与 gps 标准时间 的同步差在 20ns（数学同步差） ，由此产生的等效距离误差不大于 6m。要想进 一步削弱卫星时钟残差对测量定位的影响，可以采用求差的方法处理。 3. 相对论效应误差 相对论效应误差是指卫星上的时钟和地球上的时钟所处的状态不同而引起 的卫星时钟与地球上时钟产生相对种误差的现象。消除相对论效应误差的主要 方法是预先将卫星时钟频率降低 44491010 。 0 f 2.3.22.3.2 与与信号传播有关的误差传播有关的误差 1电离层延迟 当 gps 卫星信号通过电离层时，与其他电磁波信号一样，信号的路径会发 生弯曲，传播速度也会发生变化。用信号的传播时间乘以真空中的光速而得到 的距离不等于卫星至接收机间的距离，这种偏差称为电离层折射误差。在电离 层中含有很高的自由电子，它属于弥散性介质。gps 卫星信号通过电离层时， 电离层对载波信号的相折射率为： 2 1 40.28 e ip n n f 群折射率为： 2 140.28 e ig n n f 由相折射率的变化引起的距离延迟为： 第二章 gps 原理及其发展现状 共 18 页 第 7 页 2 40.28 ip n f 群折射率的变化引起的距离延迟为： 2 40.28 ig n f 为电子的密度（电子数/m3） ，电磁波信号的频率，在电磁波信号传播 e nfn 路径上电子的总数。在 gps 信号中，测距码信号是以群速度在电离层中传播的， 而载波信号是以相速度在电离层中传播的。从上式可以看出：进行伪距测量时， 所测得距离总是比真实距离长，而进行载波相位测量时，所测得距离总是比真 实距离短。 在 gps 定位中，通常采用以下方法消除或减弱电离层折射误差对观测值的 影响。 （1）利用双频观测法 gps 卫星发射的两个频率和信号是沿着同一条路径传播到达接收机天 1 f 2 f 线的，在电磁波信号传播路径上电子的总数是相同的。所以利用这一点可以n 消除电离层折射的影响。实际资料表明，利用双频观测法改正电离层延迟，距 离残差值可达厘米级。 （2）利用电离层改正模型 利用导航电文中提供的电离层改正模型进行改正适合于单频接收机用户。 改正后的残差大约为实际延迟量的 20%-40%。 （3）利用同步观测求差分法 当相邻测站间的距离较近时，由于卫星信号到达不同测站的路径相近，所 经过的介质状况相似，通过不同测站对相同卫星的同步观测值求差，可显著减 弱电离层折射影响，其残差不超过 110-6。 （4）利用码/载波相位扩散技术 码/载波相位扩散技术的基本思想是利用电离层折射误差对电磁波传播的相 速度和群速度的影响值大小相等，符号相反。通过对码观测值和载波相位观测 值进行加权组合，以达到消除电离层折射的影响。 （5）选择最佳的观测时间进行观测 2对流层延迟 对流层的介质对 gps 信号没有弥散效应，其群折射率与相折射率相等。对 流层折射对观测值的影响可分为干分量与湿分量两部分，干分量主要与大气的 温度与压力有关，湿分量主要与信号传播路径上的大气湿度和高度有关。 消除对流层折射的影响，通常有以下几种处理方法： （1）应用对流层模型加以改正 第二章 gps 原理及其发展现状 共 18 页 第 8 页 测定测站周围的气象元素，代入对流层模型计算改正数，这种方法可消除 对流层传播误差的 92%93% 。 （2）对流层影响的附加待估参数求解 在网平差的过程中为每一观测值的天顶方向对流层延迟引入一个待估参数， 其值在整个网平差中估计出来。 （3）同步观测值求差 与电离层的影响相似，当两观测站相距不太远时，由于信号通过对流层的 路径相同，对流层的物理特性相似，对同一卫星的同步观测值求差，可以明显 地减弱对流层折射的影响。 3多路径误差 多路径效应是指接收机天线除直接收到卫星的信号外，还可能收到经天线 周围物体反射的卫星信号。两种信号叠加将会引起天线相位中心位置的变化。 而这种变化随天线周围反射面的性质而异，很难控制。目前减弱多路径效应影 响的主要办法有： （1）仔细选择天线安置的位置，避开较强的反射面。 （2）选择造型良好的（微带、扼流圈）天线并扩大天线盘，使之带有抑径 板。 （3）针对多路径误差的周期性，采用较长观测时间的数据取平均值。 2.3.32.3.3 与接收设备有关的误差与接收设备有关的误差 1接收机时钟误差 接收机时钟与卫星时钟的同步误差为 1时，产生等效距离误差为us 300。处理接收机钟差比较有效的方法有：m （1）将接收机钟差设为未知数。 （2）将接收机钟差表示为多项式的形式。 （3）利用测站间同步观测值求差。 2接收机位置误差 接收机天线的几何中心相对于观测站标石中心的位置偏差称为接收机位置 误差。消除或减弱该误差的方法有： （1）应经常对接收机天线的整平和对中设施进行严格的检验和校对。 （2）在风力较大的情况下，应该采取适当的防风措施。 （3）可以采用建立观测墩的方法进行强制对中。 3接收机天线相位中心位置误差 接收机天线相位中心位置误差是指接收机天线相位中心偏离天线的几何中 心的偏差。消除或减弱接收机天线相位中心位置误差的方法有： （1）同步观测值求差。 第二章 gps 原理及其发展现状 共 18 页 第 9 页 （2）采用扼流圈天线。 第三章 gps 技术在地籍控制测量中的应用 共 18 页 第 10 页 第三章 gps 技术在地籍控制测量中的应用 3.1 地籍平面控制网的特点及布设原则 地籍控制测量分为地籍平面控制测量和高程控制测量。地籍测量主要是测 绘地籍要素及必要的地形要素，形成以地籍要素为主的平面图，一般不要求高 程控制，故在此只讲述地籍平面控制测量。 3.1.13.1.1 地籍基本平面控制网的特点地籍基本平面控制网的特点 根据城镇地籍测量对平面控制网的要求，地籍平面控制网具有以下几个特 点。 (1)城镇地籍测量的测区位于城镇，其对控制网的要求应和城市控制网一并 考虑。在地籍测量方面，产权地籍要向多用途地籍方向发展。多用途地籍以产 权地籍为基础，要综合更多与土地有关的信息，它不仅为征税和产权服务，而 且要广泛地用于城市规划和设计，所以要尽量利用满足精度要求的城市控制网。 一般，满足现行城市测量规范的城市测量控制网也满足城镇地籍测量的要 求。 (2)城镇地籍测量本身有较高的精度要求，一是地籍图的比例尺较大，一般 采用 1：500，1：1000 比例尺测绘地籍图，地籍图点位的相对平面位置精度要 求较高，如规程中规定相邻界址点间距、界址点与邻近地物点间距离的中 误差不大于图上 0.3mm；二是对界址点及其相邻的解析精度的要求较高，如 规程规定界址点的点位中误差和界址点间距中误差对一、二类(级)界址点 分别为5cm，7.5cm。这样，对地籍基本平面控制网的点位精度和长度变形 值都要提出较高的精度要求。 (3)在城镇地籍测量中，由于建筑初比双蹭呆，符别死示双谊的苍顶眨的迂 毛区，示四面积小、集中又不规则，除非将测站选在较高的建筑物上，使用全 站仪或半站仪施测，否则就要布设较多的图根点来施测界址点和地物点，基本 平面控制点的密度也要相应地增加。 (4)在城镇，由于建筑物密集，道路纵横交错，适合在基本网的控制下加密 导线形式，在小城镇可以采用导线网作为测区的首级平面控制。农村地区地籍 测量因地域空旷和施测地籍图的比例尺较城镇地籍测量要小(一般农构地区地籍 因测图比例尺为 1：5000 或 1：10000)，故控制网可以在国家大地网下采用插 网(锁)、插点和导线测量等方法加密。 3.1.23.1.2 地籍平面控制网的布设原则地籍平面控制网的布设原则 地籍平面控制网包括基本控制网和地籍图根控制网。基本控制网分为二、 三、四等控制网和一、二级控制网。根据城镇规模，各等级控制网均可作为城 镇首级控制，为满足测绘地籍图需要，要在基本控制网点的基础上布设地籍图 第三章 gps 技术在地籍控制测量中的应用 共 18 页 第 11 页 根控制网，可根据实际需要按两级布设。城镇地籍平面控制网的布网原则是： (1)应遵循“从高级到低级” 、 “从整体到局部” 、 “分级布网逐级控制”的原 则。首级网应一次全面布设，加密网可视地籍测量的次序，分期分批布设，具 备条件的城镇也可布设全面网或越级布网。 (2)城镇地籍平面控制网尽量利用已有的等级控制网(国家三角网或城市平 面控制网进行加密，但对原有成果必须进行可靠地分析和检测，以符合现行规 程要求。 (3)坐标系统的选择。 规程中规定：“地籍平面控制测量坐标系统尽量 采用国家统坐标系统，条件不具备的地区可采用地方坐标系或任意坐标系。 ” 即地籍平面控制网的坐标系统最好和国家统一坐标系取得一致，但为满足地籍 及城市管理工作的需要，应要求由地籍测量中反算的边长(如用解析法施测界址 点坐标反算的界址边长)与实量的边长尽可能相符，即要求长度的相对变形限值 为 1/40000 或 2.5cm/km，当长度的相对变形值大 12.5cm/km 时可采用；投影于 抵偿高程面上的高斯正形投影 3带的平面直角坐标系统；高斯正形投影任意 带的平面直角坐标系统，投影面可采用黄海平均海水面或城镇平均高程面，即 所谓地方坐标系或任意坐标系。 (4)地籍控制点要有足够的密度。每幅地籍图内至少有两个相互通视的埋石 控制点。图根控制点的密度既要顾及测图比例尺精度，又要保证从测站到界址 点的量距长度小于 50 米(使用全站仪或半站仪时长度可适当放宽)。尤其在建筑 密集的城区，控制点间距还要小，故按传统的仪器、工具和方法作业，地籍控 制点的密度一般要比地形测量控制点的密度大。 3.1.33.1.3 地籍基本平面网的布设地籍基本平面网的布设 地籍基本平面控制网包括首级控制网和加密控制网。首级控制网应能长期 使用，因此布设控制网的范围应覆盖中长期的城市规划区域，城市规划区域经 与规划部门联系后划定。随着全球定位系统(gps)技术的广泛应用，以及 gps 定 位技术具有精度高、速度快、费用省、操作简便、控制点间勿需通视等优势， 首级平面控制网应优先以 gps 网形式布设，采用 gps 接收机测定控制点的坐标。 条件不具备时，也可布设成导线网、测边网、边角网、三角网等，采用全站仪 等测定控制点的坐标。首级平面控制网的精度，要能保证四等网中最弱相邻点 的相对点位中误差，以及四等以下各等级控制点相对于上级控制点的点位中误 差不超过5cm。布设首级平面控制网时，必须先作技术设计。经上级业务主管 部门批准后方可实施。 加密控制网应按地籍测量开展的计划安排，可分期、分片布设，也可以一 次整体布设完成。加密控制网可以来用 gps 网或导线网的形式布设。当调查区 域范围较大，并要求一次整体布设加密控制网时，一般多采用 gps 网形式布设。 第三章 gps 技术在地籍控制测量中的应用 共 18 页 第 12 页 布设导线同时，导线宜布设成直伸形状，当附合导线长度超过规程规定时， 应布设成结点网。结点与结点、结点与高级点之间的导线长度，不应超过附合 导线长度的 70。 3.1.43.1.4 地籍图根控制网的布设地籍图根控制网的布设 (1)地籍图根控制网的特点 为满足地籍细部测量和日常地籍管理(主要是针对权属界址进行各种变更测 量)的需要，在基本控制(首级网和加密控制网)点的基础上，加密的直接供测图 及施测界址点使用的控制网称为地籍图根控制网。与地形测绘的图根控制网相 比，地籍图根控制网有下述特点。 地形测绘的图根控制网布设规格(点位精度、技术要求等)由当时的测图 比例尺决定，不同成图比例尺图根控制网的规格之间相差甚大。而地籍图根控 制网布设规格，应满足测量界址点坐标的精度(中误差为5cm，7.5cm)要求， 与地籍图的比例尺大小基本无关。 地形测绘的图根控制点，是为地形细部测量而布设的、测图(整个项目) 完成后，为日后图的补测和修改，要有一定数量的埋石点，但多数点均设临时 性标志。而地籍图根控制点不仅要为当前的地籍细部测量服务，同时还要为日 常地籍管理(各种变更地籍测量和土地有偿使用过程中的测量等)服务，因此地 籍图根点原则上应埋设永久性或半永久性标志。 由于地籍图根控制点密度是根据界址点位置及其密度而决定，因此几乎 所有的道路上都要布设地籍图根导线。一般说来，地籍图根控制点密度比地形 图根控制点密度要大。 (2)地籍图根控制网布设方式 在城镇建成区，通常采用导线布设地籍图根控制网。例如，对于中等以上 城市，在地籍基本控制网下，布设一级地籍图根导线网，然后可采用二级图根 附合导线或导线网加密。在建筑物稀少、通视良好的地区，也可布设地籍图根 三角网。有条件的，应采用 gps 的 rtk 技术直接施测所有的图根点。 3.2 gps 地籍控制测量的实施 gps 地籍控制测量与常规地面控制测量相类似，也分技术设计、外业实施 及内业数据处理三个阶段。 3.2.13.2.1 gpsgps 网技术设计依据网技术设计依据 gps 网技术设计的主要依据是 gps 测量规范(规程)和测量任务书。gps 测量 规范(规程)是国家测绘行业管理部门制定的技术法规，目前 gps 网设计依据的 规范(规程)有：2001 年国家测绘局发布的测绘行业标准；1998 年建设部发布的行业标准。 在 gps 网技术设计时，一般首先依据测量任务提出 gps 网的精度、密度和经济 第三章 gps 技术在地籍控制测量中的应用 共 18 页 第 13 页 指标，再结合规范(规程)规定并现场踏勘，具体确定各点间的连接方法，各点 设站观测的次数、时段长短等布网观测方案。 3.2.23.2.2 gpsgps 网测量精度标准及分级网测量精度标准及分级 对于各类 gps 网的精度设计主要取决于网的用途。用于城镇地籍测量的 gps 控制网，其等级划分、布设规格及精度要求可参照全球定位系统城市测 量技术规程中的相关规定。 3.2.33.2.3 gpsgps 测量的外业实施测量的外业实施 gps 测量外业实施包括外业准备、外业观测和成果整理三个阶段。 外业准备。外业准备阶段的主要工作是进行技术设计和选点埋石。技术 设计应根据上述规范(规程)、测区范围、测量任务的目的及精度要求，测区已 有测量资料的状况，以及测区所采用的坐标系统，考虑 gps 技术的特点，在实 地踏勘的基础上，优化设计 gps 网布设方案。该技术设计应确定使用接收机的 台数，同步图形的连接方式，设站次数和观测时段长等；还需要根据作业日期 的卫星状态图表，制订作业进程安排计划。 gps 网各点之间不要求通视(但应适当考虑下一级测量对通视的要求)。gps 点的点位应选在视野开阔处，避开高压电线、变电站、电视台等设施，还应尽 量选在交通方便的地方，点位附近不应有大面积水域或强烈干扰卫星信号接收 的物体，以减弱多路径效应的影响。点位应尽量和测区原有已知点重合，否则 至少应联测 3 个已知点，当所选点位需要进行水准联测时，选点人员应实地踏 勘水准路线，提出有关建议。 外业观测。gps 外业观测是指用 gps 接收机获取 gps 卫星信号，主要工 作包括天线设置、接收机操作和测站记簿等。gps 操作的自动化程度相当高， 一般只需按几个功能键就可进行测量。具体操作方法可参考有关仪器说明书。 成果整理。外业成果整理包括应用随机软件进行 gps 基线向量的解算， 计算同步环闭合差、非同步多边形闭合差及重复边的较差，检查它们是否超过 规定的限差，如超限，应分析其原因，然后进行重测或补测。 gps 控制网平差。将外业计算获得的基线向量，即在 wgs84 坐标系中 的三维坐标差，作为观测数据，组成基线向量网进行 gps 控制网平差。一般首 先在 wgs84 坐标系中进行三维无约束平差，然后考虑坐标转换问题，在网中 加入地面已知点的坐标进行三维或二维的约束平差，以将各点坐标转换为实用 坐标系(如北京 54 坐标系或西安 80 坐标系)的坐标。 gps 控制网的平差计算一般采用随机软件或国内自主研制开发的软件进行。 第四章 gps-rtk 在地籍碎部测量中的应用 共 18 页 第 14 页 第四章 gps-rtk 在地籍碎部测量中的应用 4.1 差分 gps 技术 差分 gps(dgps)是最近几年发展起来的一种新的测量方法。实时动态(real time kinematic 简称 rtk)测量技术，也称载波相位差分技术，是以载波相位 观测量为根据的实时差分 gps 测量技术，它是 gps 测量技术发展中的一个新突 破。实时动态测量的基本思想是，在基准站上安置一台 gps 接收机，对所有可 见 gps 卫星进行连续地观测，并将其观测数据，通过无线电传输设备，实时地 发送给用户观测站。在流动站上，gps 接收机在接收 gps 卫星信号的同时，通 过无线电接收设备，接收基准站传输的观测数据，然后根据相对定位的原理， 实时地计算并显示流动站的三维坐标及其精度。实时动态(rtk)定位测量系统的 构成实时动态定位测量系统主要由以下三部分构成: 卫星信号接收系统在实时动态定位测量系统中。应至少包含两台 gps 接 收机，分别安置在基准站和流动站上。当基准站同时为多用户服务时，应采用 双频 gps 接收机，其采样率与流动站采样率最高的相一致。 数据传输系统(数据链)。由基准站的数据发射装置与流动站数据接收装 置组成，它是实现实时动态测量的关键性设备。其稳定性依赖于高频数据传输 设备的可靠性与抗干扰性。为了保证足够的数据传输距离及信号强度，一般在 基准站还需要附加功率放大设备 。 软件解算系统。实时动态定位测量的软件解算系统对于保障实时动态测 量结果的精确性与可靠性，具有决定性的作用。在具体外业测量中，可以根据 精度要求的不同，选用静态差分定位，快速静态差分定位，动态差分定位或实 时动态差分(rtk)等不同的作业模式。 4.1.14.1.1 快速静态测量快速静态测量 gps 接收机在每一用户站上进行静止观测。在观测过程中，连同接收到的 基准站的同步观测数据，实时地解算整周未知数和用户站的三维坐标。采用这 种模式作业时，接收机可以不必保持对 gps 卫星的连续跟踪，定位精度可达 12cm。这种方法可应用于城市、矿山等区域性的控制测里、工程测量和地籍 测量。 4.1.24.1.2 动态测量动态测量 动态测量模式，一般需首先在某一起始点上，静止地观测数分钟，以便进 行初始化工作。之后，运动的接收机按预定的采样时间间隔自动地进行观测， 并连同基准站的同步观测数据，实时地确定采样点的空间位置。目前，其定位 精度在厘米级。 第四章 gps-rtk 在地籍碎部测量中的应用 共 18 页 第 15 页 4.2 gps 碎部测量 目前，我国已经制定出全球定位系统(gpsaa 规范 ，由于将差分 gps 运 用于大地测量尚处于研究阶段，没有相关的规程出台。通