基于gps的土地调查控制网的建立

基于gps的土地调查控制网的建立

gps静态相对定位采用频率相位观测作为基本观测量，gps接收机长时间固定在特定点，任意两组同步观测接收机之间构成基线。GPS静态相对定位通过足够多的观测数据准确确定整周未知数,并采用不同载波相位观测量的线性组合,有效提高了定位精度;由于其操作简单、作业高效、内业数据处理技术成熟,该技术目前已广泛用于布设测区高等级控制网等各种测量中。地籍测量是土地调查中的主要工作之一,具体内容包括地籍平面控制测量、地籍细部测量,需要建立GPS控制网。一个高精度的GPS控制网是确保土地调查工作顺利进行的保障。基于云南省昭通市永善县第2次土地调查,探讨如何利用GPS静态相对定位来布设一个GPS控制网,并通过常规RTK技术加密控制点,以提高控制点网精度,同时对GPS静态相对定位进行精度检测,以得到精度合理的评价结论。1gps静态相对定位检测网络1.1永善县溪洛渡镇土地二调调查的基本情况云南省昭通市永善县位于103°15′～104°01′E、27°30′～28°30′N,溪洛渡镇是永善县县城,海拔820.0m,地势起伏,最大海拔高差在200.0m,土地二调的总调查面积为6.1km2。1.2gps网图分析布设GPS控制网应先根据控制网用途确定精度等级,设计GPS网图;然后实地选点观测,内业处理观测数据,以确定均匀覆盖测区首级网点,由于地籍细部测量要求有足够多的控制点,因此布设完首级网点后,还需加密控制点分布。1.2.1公共基线数据通讯根据研究区情况,选择《GPS测量规范》中的E级控制网。研究采用了边连式布网方式,即相邻同步图形间采用一条公共基线连接。这种方式形成的GPS控制网,几何强度较高,具有较好的可靠性。1.2.2研究区基本点的选择和数据解算在GPS控制网中,研究区已知点、由已知点辅助定位的点均为首级网点。通过实地勘测,并结合地形图、城镇地籍图、规则图、已知点位置等资料,根据控制点均匀覆盖研究区的原则,选出首级网点的位置,并由已知点定位。首级网点应选设在视野开阔、远离大功率无线电发射源、地面基础稳定利于点位保存、易于安置接收设备、便于操作的地方。永善县有2个已知点,分别位于景兴镇中心小学和县交警大队的楼上,点号分别为I039、I034。根据上述原则,研究选择了5个未知点,分别位于永善三中、景兴社区、金江明珠大酒店、蓝花宾馆楼上和工农广场上,点号设为YSSZ、JXSQ、JJMZ、LHBG、GNGC。这5个未知点和2个已知点将作为研究区的首级网点,图1是由首级网点构成的控制网。通过与2个已知点的静态联测,得到5个未知点的定位。在各点架设GPS接收机,对中、整平、量取仪高,在开机和关机时分别量取2次仪高,设定数据采样间隔为1s,卫星高度截止角为15°。为了使相邻同步图形间有1条公共基线连接,在相邻两同步观测环的观测站转移过程中,必须有2个已有坐标的点解算下1个未知点。在后期观测数据解算时,由于异步环检核比同步环更为充分,因此在公共基线的两端点必须观测多个时段,以增加检核条件,提高网的可靠性。各点的定位顺序与观测时间见表1。通过基线解算、三维自由网平差、二维约束平差、高程拟合平差数据处理,解算出7个首级网点的坐标。各点的西安80坐标系、3°带投影的坐标见表2。1.2.3rtk数据包合采用常规RTK技术加密控制点,以提高网的覆盖密度和精度。RTK技术是一种高精度实时动态相对定位,它以先初始化或动态解算载波相位整周未知数为差分基础,利用无线电数据链将基准站的载波相位差分信息,实时地传递给共视卫星的流动站。常规RTK技术采用一个基准站进行解算。目前,城镇地籍测量规范并未正式提出RTK技术可用来做图根控制,但从理论分析,RTK的精度在观测条件允许下是可满足精度要求的。已有研究结合实例论证了RTK技术可用于图根控制测量,加密控制点的可行性。启动流动站,到7个首级网点处定位,解算WGS84坐标系与西安80坐标系间的四参数,作为加密控制点和后期定位测量中的标准坐标转换参数。在研究区各处开阔地方设置基准站,用首级网点坐标对基准站进行校准。基准站的作用是为测量系统提供基准,并将计算结果归算到已知的测量控制网点上。RTK流动站接收基准站的差分信号,在研究区各处加密控制点。加密控制点要方便以后做地籍细部测量,每隔150m左右加密一个控制点,确保每个加密控制点至少和另外2个控制点通视,加密控制点覆盖了整个研究区,控制点加密分布见图2。2测量误差分析GPS定位精度受到卫星星历、电离层对流层延迟、地面反射、天线相位中心偏差等多方面的影响。虽然,相对定位可削弱或抵消大部分公共误差,提高定位精度,但由于实际测量中存在环境因素、天气条件、观测时段、仪器和人为操作等误差影响,使实际定位精度和标称精度具有差距,因此有必要对其精度进行检测。通过接收连续运行参考站系统CORS(ContinuouslyOperatingReferenceSystem)的高精度差分信号,该研究从基线长度的解算精度、不同观测时段下的精度2方面检测GPS静态相对定位的精度。2.1观测系统测试研究采用固定基线长度相对检测方法,在地势较平坦的地方确定7条基线,通过微波测距、静态相对定位、实时相对定位,比较了3种方法解算出的基线长度。微波测距是采用微波测距仪精确测定基线长度。在静态相对定位观测中,首先在每条基线两端固定GPS接收机,接收CORS的差分信号,作静态相对定位观测1h,采集间隔为1s,卫星截止角为15°;然后进行数据后处理,解算出基线长度。在实时相对定位观测中,首先用流动站接收CORS的差分信号,到每条基线两端实时采集端点坐标,进行实时差分定位,然后用实时差分的端点坐标值求算出基线长度。7条基线的微波测距、静态相对定位解算、实时相对测量坐标解算的具体结果及比较见表3。由表3可知,微波测距与静态相对观测解算的基线长二者的差值稳定性较好,只有一条基线的差值大于30mm,占14%。在相同尺度下,微波测距与实时差分解算的基线长的差值收敛性差、变化较大,差值大于30mm的占71%,且都在1cm上。静态相对观测与实时相对定位解算的基线长差值大于30mm的占43%,差值波动较大。通过与微波测距结果对比,静态相对定位的精度高于实时相对定位精度。由于受到周围环境各方面因素影响,静态相对定位仍有一定误差,但误差范围较小且稳定。因此,利用GPS静态相对定位在研究区布置的控制网能满足应用的需求。2.2不同时段的静态相对定位解算的基线长度研究还对同一段基线(微波测距长度为100.1m)进行分时段测量,对比不同观测时段下GPS静态相对定位的精度变化。在基线两端点用GPS接收机作同步静态相对观测,选择1d中的上午、中午、下午3个时段分别独立观测,然后比较这3个时段的静态相对定位解算的基线长度差异,不同时段观测解算的基线长见表4。由表4可知,3个时段静态相对定位的基线长度互不相同,从上午到下午,静态相对定位解算的基线长与微波测距的差值分别为4.0、5.8、6.1cm,呈增大趋势。这表明GPS静态相对定位的精度与观测时段有关,早上的定位精度较高,这与文献的研究结果一致,证明在研究区控制网布置中,选择在早上时段布置首级网点是合理的。3gps控制点网精度检测在永善县土地二次调查中,研究设计了研究区E级控制网的连网方式,然后利用GPS相对静态定位通过2个已知点首先布置了7个首级网点构