GPS地籍控制网的建立方法研究

2022-12-09

1 地籍控制测量精度要求

地籍控制测量必须遵循从整体到局部, 由高级到低级分级控制 (分级布网, 但也可越级布网) 的原则。

地籍控制测量分为基本控制测量和地籍控制测量两种。基本控制测量分一、二、三、四等, 可布设相应等级的三角网 (锁) 、测边网、导线网和G P S网等。在基本控制测量的基础上进行地籍控制测量工作, 分为一、二级, 可布设为相应级别的三角网、测边网、导线网和G P S网。

地籍平面控制测量坐标系统尽量采用国家统一坐标系统, 条件不具备的地区, 可采用地方坐标系或任意坐标系。精度指标是G P S网技术设计的一个重要的量化指标, 它的大小将直接影响G P S网的布设方案、观测计划以及观测数据的处理方法。地籍控制测量的精度是以界址点的精度和地籍图的精度为依据而指定的。根据《地籍测量规范》规定, 地籍控制点相对起算点中误差不超过±0.0 5 m。

2 布网原则与观测方案的拟定

地籍控制测量就是测设地籍基本控制点和地籍图根控制点, 是为开展初始土地登记、建立基础地籍资料、以及日常地籍的动态管理而布设的平面测量控制。根据国家土地局颁布的《城镇地籍调查规程》要求, 地籍平面控制网可布设为二、三、四等三角网、三边网及边角网, 一、二级小三角网 (锁) , 一、二级导线网及相应等级的G P S网, 并且各等级地籍平面控制网点, 根据城镇规模均可作为首级控制。利用G P S技术进行地籍控制, 没有常规三角网 (锁) 布设时要求近似等边。

2.1 基准设计

G P S网的基准包括网的位置基准、方向基准和尺度基准。而网的基准的确定是通过网的整体平差计算来实现。G P S网的基准设计, 一般主要是指确定网的位置基准问题。确定网的位置基准, 可选网中一点的坐标值并加以固定或给以适当的权, 或者网中的点均不固定, 通过自由网伪逆平差或稳拟平差, 来确定网的位置基准。这种以最小约束法进行G P S网的平差, 对网的定向与尺度没有影响, 平差后网的方向和尺度以及网的相对精度都是相同的, 但网的位置及点位精度却不相同。在网中选若干点的坐标值并加以固定, 或者选网中若干点的坐标值并加以固定, 或者选网中若干点的坐标值并给以适当的权, 在确定网的位置基准的同时, 将对G P S网的方向和尺度产生影响, 其影响程度与约束条件的多少及所取观测值的精度有关。

2.2 选点与观测方案的拟定

由于G P S测量观测站之间不要求相互通视, 而且网的图形结构也比较灵活, 所以, 选点工作远较经典控制测量的选点工作简便。但由于点位的选择对于保证测量结果具有重要意义, 所以, 在选点工作开始之前, 应充分收集和了解有关测区的地理情况以及原有侧t标志点的分布及保持情况, 以便确定适宜的观测站的位置。所选之点应对空通视, 远离大功率电视塔、微波站、高频大功率雷达和发射天线等, 远离大面积水域, 玻璃幕墙, 点位尽量不选在斜坡上, 并且要便于观测和加密发展, 交通方便的地方。

用G P S建立地籍测量控制网, 点间不必都通视, 每个点有两个方向通视就可, 少数点一个方向通视也可以。点间距离可长可短, 不必顾及图形结构, 一个G P S网, 其最短边可为6 0 0 m～1 0 0 0 m, 长边可达2 0 k m～3 0 k m。点位应从实际出发, 以使用方便为原则。

观测卫星的几何分布对G P S定位的精度具有重要影响, 所以, 为了选择最佳的观测时段, 在拟定观测计划时, 应首先编制G P S卫星可见性图。G P S定位中, 观测卫星与地面测站所组成的几何图形, 其强度因子可取空间位置精度因子 (P D O P) >为代表, 无论是绝对定位, 还是相对定位, 其值均不应超过一定的要求。最佳观测时间确定后, 观测工作的进程计划, 涉及到网的规模、精度要求、作业的接收机数量和后勤保障条件等, 在实际工作中应根据最优化的原则合理拟定。

3 观测数据的处理方法

3.1 观测数据的预处理

G P S数据预处理是对原始观测数据进行编辑、加工与整理, 分流出各种专用的信息文件, 为进一步的平差计算做准备。从原始记录中, 通过解码将各项数据分类整理, 剔除无效观测值和信息, 形成各种数据文件, 如星历文件、观测文件和测站信息文件等, 然后进行观测数据的平滑、滤波、周跳探测、载波相位观测值的修复以及对观测值进行各项必要的改正。观测成果的外业检核是确保外业观测质量, 实现预期定位精度的重要环节, 所以当观测任务结束后, 必须在测区及时对外业的观测数据质量进行检核和评价, 以便及时发现不合格的成果, 并根据情况采取淘汰或重测、补测措施。同步边观测数据的检核, 主要指观测数据的剔除和观值的残差之差。主要是由观测值的偶然误差和系统误差残余部分的影响与数据处理中所采用的模型密切相关。残差分析, 主要是试图将观测值中的偶然差分离出来。

3.2 测量数据的后处理

预处理完毕, 根据预处理所获得的标准化数据文件, 便可进行观测数据的平差计算。以所有独立基线组成闭合图形, 以三维基线向量及其相应方差协方差作为观测信息, 以一个点的W G S-8 4系三维坐标作为起算依据, 进行G P S网的三维无约束平差。在无约束平差确定的有效观测量基础上, 在国家坐标系或城市坐标系下进行二维约束平差 (如表1) 。

当只有一个国家点作为起算点时, 可建立地方坐标系。在建立独立的地方坐标系时, 若测区的平均高程超过一定数量, 则以这个平均高程面作为坐标的投影面, 测区离3'带中央子午线较远时, 应选取通过测区中心的子午线作为坐标系的中央子午线。

3.3 观测数据的误差分析

在建立G P S地籍控制网时, 影响控制网精度的主要因素是观测数据的精度, 而影响观测数据精度的主要误差来源可分为: (1) 与信号传播有关的误差; (2) 与信号传播有关的误差; (3) 与接收设备有关的误差以及地球自转、相对论效应等影响所造成的其它误差。

摘要：本文基于笔者多年从事地籍测量的相关工作经验, 以地籍控制网的建立方法为研究对象, 深度探讨了地籍控制测量的精度要求, 观测方案的拟定与布网原则, 观测数据的处理方法, 文中给出了详细的操作步骤, 在介绍操作的过程中, 笔者探讨了其理论基础, 全文具备较高的理论价值和可操作性, 相信对于从事相关工作的同行有着重要的参考价值和借鉴意义。

关键词：地籍,控制测量,全球定位系统,差分GPS,控制网