第十二章全球定位系统与地籍测量PPT幻灯片

1,地籍测量学第十二章,全球定位系统与地籍测量,山东交通学院测绘教研室,2,第一节,概述,3,第二节,GPS全球定位系统定位技术,4,第三节,GPS定位技术的实施,5,第四节,GPS全球定位系统在地籍测量中的应用,由于GPS具有布点灵活、全天候、速度快、精度高等优点，使GPS技术在国内各省市的地籍测绘中得以广泛应用。,应用GPS快速静态能够满足地籍控制测量的精度要求，RTK、网络RTK能满足地籍图测绘、界址点测量的精度要求，常规差分GPS和事后差分GPS、广域差分GPS能满足土地动态监测的要求。,几种常用GPS定位方式精度比较,8,一、GPS定位技术在地籍控制测量中的应用,1、GPS地籍控制测量的优点第一，它不要求通视，这样避免了常规地籍控制测量点位选取的局限条件；第二，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锁要求，只要使用的GPS仪器精度与地籍控制测量精度相匹配，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规程要求。,9,一、GPS定位技术在地籍控制测量中的应用,2、GPS地籍控制测量的测量模式及其适用范围目前，常规静态测量、快速静态测量、RTK技术已经逐步取代常规的测量方式，成为地籍控制测量的主要手段。,10,边长大于15km的长距离GPS基线向量，只能采取常规静态测量方式。边长在1015km的GPS基线向量，如果观测时刻的卫星很多，外部观测条件好，可以采用快速静态GPS测量模式；如果是在平原开阔地区，可以尝试RTK模式；边长小于5km的一、二级地籍控制网的基线，优先采用RTK方法，如果设备条件不能满足要求，可以采用快速静态定位方法。,11,边长为510km的二、三、四等基本控制网的GPS基线向量，优先采用GPS快速静态定位的方法；设备条件许可和外部观测环境合适，可以使用RTK测量模式。近几年，地籍控制测量基本采用了以上三种GPS测量模式。例如：在大庆5.5万公顷油田用地的地籍调查中，采用常规静态的作业方式建立了首级地籍控制网，然后采用RTK测量方式，加密了低一级地籍控制点。,12,二、GPS定位技术在地籍图测绘中的应用,地籍碎部测量和土地勘测定界(含界址点放样)工作中，主要是测定地块(宗地)的位置、形状、数量等重要数据。,13,地籍调查规程：在地籍平面控制测量基础上的地籍碎部测量，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10cm，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15cm。在进行土地征用、土地整理、土地复垦等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及界址线与邻近地物或邻近界线的距离中误差不超过10cm。因此，利用RTK测量模式能满足上述精度要求。,14,优点：测定RTK技术使精度、作业效率、实时性达到了最佳的融合，为地籍碎部测量提供了一种崭新的测量方式。现在，许多的土地勘测部门都购置了具有RTK功能的GPS接收系统和相应的数据处理软件，并且取得十分显著的经济效益和社会效益。与全站仪相比，采用RTK方式进行碎部测量速度快，作业效率高。同全站仪一样，RTK测量单点的时间需要几秒到几十秒，但是，它不要求通视，不需要频繁换站，减少了全站仪频繁换站所花的时间，而且可以多个流动站同时工作。据初步的应用分析，测量时间节省一半以上，测量精度和可靠性都能满足要求。,15,三、GPS定位技术在土地利用变更调查和动态监测中的应用,由于经济的快速发展，土地利用的形式将发生一系列的变化。因此，随时摸清土地利用形式的变化，进行土地利用变更登记，将是我国各级土地管理部门的一项重要的和经常性的工作。,16,三、GPS定位技术在土地利用变更调查和动态监测中的应用,对应不同的位置精度要求，在土地调查中，通常可以使用单点定位、常规差分GPS、PPK、广域差分GPS等方式。这些GPS测量方式，可成倍地提高土地利用变更调查和动态监测速度，其精度和可靠性得到极大的改善，克服了传统方法的种种弊端，省时省工，适用于各种各样复杂的变更情况，真正地实现了动态监测的实时性和数值化，保证了土地利用数据的现势性。,17,在土地调查中，应根据不同的情况确定不同的GPS定位模式：如果定位精度要求不高，优先采用单点定位模式；如果定位精度要求达到米级，可以采用广域差分GPS模式；如果附近已经建立常规差分GPS参考站并能够接收到差分信号，也可以采用常规差分GPS。如果没有广域差分GPS信号接收设备，可以在调查地区附近的已知点上，建立常规差分GPS参考站，采用常规差分GPS或PPK模式。如果是局部地区的精密土地划界，可以采用RTK测量系统。,18,四、新的GPS定位技术在地籍测绘中的应用与展望,网络RTK技术已经进入到实际应用阶段。国际上最大的GPS厂商TRIMBLE公司，已经开发出商用的网络RTK系统软件VRS系统。我国的深圳市国土局和四川省地震局已经购买了这个系统，分别在深圳市和成都市建成了相应的网络RTK系统，实现了本章第二节定义的各种定位服务。,19,现在的深圳市和成都市，地籍测绘工作已经变得非常容易，在系统覆盖区域，厘米级到米级的地籍测绘，如地籍图修测、土地放样、边界调查等，都能够实时完成，极大地缩短了地籍测绘工作的周期，提高了工作效率，保证了土地信息的科学性、及时性和有效性。随着其他城市和地区网络RTK系统的建立，未来的地籍测绘工作，将变得更加容易和简单。,20,美国俄亥俄州立大学应用PPP技术进行了快速静态定位和实时动态定位试验。试验的结果显示，进行快速静态定位时，采用40min的数据段，采样率为30s，与已知值比较，绝对定位的平均误差为18cm，标准偏差为2cm。据分析，18cm的平均误差为系统偏差，是对流层延时和残余的固体潮改正引起。进行实时动态定位，采样1s的采样率，与精密的RTK结果比较，实时的绝对定位精度优于40cm。由于每秒钟的卫星钟差是由30s的卫星钟差内插而得，影响了绝对定位的精度；如果能够实时得到更精密的卫星钟差，未来的绝对定位精度可望进一步提高。,21,武汉大学GPS研究中心的科研人员也进行了PPP技术的研究工作。他们使用IGS提供的精密星历和自己计算的精密卫星钟差，对位于夏威夷的IGS站KOKB站的数据进行了分析。KOKB站的坐标已知，实验中采用了平滑伪距和非差相位两种观测值，分别计算了每个单历元的定位结果，类似于动态测量数据处理模式。采用平滑伪距可以达到米级的定位精度；采用非差相位，经过约15min的初始化后，单历元的定位结果趋于稳定，定位结果与已知坐标在X、Y、Z方向上的最大差值分别为0.158m、0.174m和0.167m。通过残差分析，绝大多数的中误差小于15cm。,22,PPP技术在大地测量中已经得到了应用。美国JPL的GIPSY软件、瑞士的BERNESE软件、德国的EPOS软件都包括了PPP功能。JPL每日提供的全球IGS站的对流层延时，就是采用PPP技术计算的结果。IGS已经决定，各数据分析中心今后提交的对流层延时信息，统一使用PPP技术，替代原有的网解成果。这些都是后处理结果。,23,PPP技术的实时应用，取决于实时的卫星轨道和卫星钟差改正信息。目前，IGS能够提供10cm级的12h预报卫星星历，未来的12年内，IGS能够提供厘米级的3h预报星历。如果卫星处于正常运行状态，这种精度的卫星轨道已经完全能够满足实时厘米级的定位要求。但是，卫星的钟差改正信息，目前不能实时得到。IGS提供的精度为0.05ns量级的精密钟差，时延为1012d，0.1ns量级的快速钟差，时延为35d。但是，随着IGS实时化进程的加快，以及其他研究和商业机构的介入，卫星钟差的实时解算和外推变得容易和可能，因此可以预见PPP技术进入实时应用阶段已为期不远。,24,不管是后处理还是实时应用，PPP技术在地籍测绘中的应用大有作为。同RTK比较，PPP技术的实时应用主要借助于