GPS在地籍测量中的研究与应用.docx

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1、GPS在地籍测量中的研究与应用摘要GPS是全球卫星定位系统(GIobalPOSitiOningSyStem)的英文缩写。全球卫星定位系统是近几年发展起来的新技术，它是利用人造卫星进行地面定位的最新定位系统，。它具有精度高、速度快、不受气候限制、不需通视、不用建造觇标，可以同时获得地面点的三维坐标等特点。随着计算机技术和信息技术的迅速发展，现代地籍调查与测量技术取得了长足的进步，“3s”技术广泛应用于实际的现代地籍调查与测量工作中，使得藉调查与测量的采集手段、管理模式和应用方式发生了显著的变化。特别是GPS技术已广泛的用于地藉测绘、城镇规划，并在地球资源调查与管理、地质勘测等领域并发挥着巨大的作

2、用。GPS以其速度快、精度高、布点灵活和效益好等优点，在土地测绘领域应用中取得良好的效果，相信随着土地使用制度的改革的GPS应用前景将会更加广泛。关键词：地籍测量；GPS；应用AbstractGPSistheabbreviationofGlobalPositioningSystem(globalpositioningsystem).Theglobalpositioningsystem(GPS)isanewtechnologydevelopedinrecentyears.Itisthelatestpositioningsystemusingsatellitetolocatetheground,.

3、Ithashighprecision,fastspeed,notaffectedbyclimaterestrictions,donotpass,noneedtobuildatarget,characteristicsandgetthree-dimensionalcoordinatesofgroundpointsetc.Withtherapiddevelopmentofcomputertechnologyandinformationtechnology,moderncadastralsurveyandmeasurementtechnologyhasmadegreatprogress,3Stech

4、nologyiswidelyusedinthemodemcadastralinvestigationandsurveywork,madebytheinvestigationandmeasurementofthecollectionmeans,managementmodeandapplicationmodechangedsignificantly.EspeciallyGPStechnologyhasbeenwidelyusedinlandusemapping,urbanplanning,andintheearthresourcessurveyandmanagement,geologicalsur

5、veyandotherfields,andplayahugerole.GPSwithitshighspeed,highprecision,goodbenefitsandadvantagesofflexiblelayout,andachievedgoodresultsintheapplicationfieldoflandsurveyingandmapping,GPSbelievethatwiththeapplicationofthelandusesystemreformwillbemorewidely.KeyWordsjCadastraIsurvey;GPS;principle摘要IAbstra

6、ctII弓【言21全球卫星定位系统概况22GPS定位的基本原理32. 1绝定定位又称单点定位33. 2相对定位33GPS定位数据处理33.1 外业数据质量检核34. 2GPS网平差44各级GPS定位测量作业基本技术要求55GPS技术在地籍控制测量中的布设与原则51. 1地籍平面控制网的特点及布设原则55. 2地籍基本平面控制网的特点56. 3地籍平面控制网的布设原则67. 4地籍基本平面网的布设78. 5地籍图根控制网的布设75.5.1地籍图根控制网的特点75.5.2地籍图根控制网布设方式75.6GPS地籍控制测量的实施85.7GPS网技术设计依据85.8GPS网测量精度标准及分级85.9GP

7、S测量的外业实施8GPS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。85.9.1外业准备85.9.2外业观测85.9.3成果整理86GPS在地籍测量中的应用96.1GPS在地籍测绘当中的应用96.1.1测量地籍控制网96.1.2地籍网的建立96.1.3将测量所得的数据进行处理96.2GPS在土地测量当中的运用96.3GPS在地籍细部测量当中的灵活应用9结论10致谢错误!未定义书签。参考文献10高精度、高效率的新型测绘仪器GPS、RTK等的出现，使得数字测绘、全球定位系统、遥感和地理信息系统为代表的现代测绘技术体系的建立更加方便，也使得地籍测量与现代测绘新技术的结合更加紧密，地籍测绘也

8、由理论到实践发生了根本性变化。应国土资源部“一五规划的要求，“数字国土工程已全面展开。因此，地籍测量必须为进一步建立地籍数据库和地籍管理系统提供准确、合理、规范、全面的基础数据。传统的地籍测量手段已经难以满足实际工作的需要，GPS技术被广泛地应用在了地籍测量行业,而且大大提高了地籍测量的周期和精度。本文结合GPS在地籍测量中的应用能够快速、准确和高效地完成测量任务,并能取得良好的经济效益和社会效益进行展开讨论。1全球卫星定位系统概况美国全球定位系统GPS是美国第二代卫星导航系统。是美国国防部队从20世纪70年代开始研制，历时20年，耗资200亿美元，于1994年全面造成具有海、陆、空进行全方位

9、定时三维导航与定位能力的新一代定位系统。借助于分布在空中的24颗GPS卫星确定地面位置的一种新型定位系统。俄罗斯全球定位导航卫星系统俄GLONASS（格罗纳斯）卫星定位系统自1982年发射首枚卫星以来，目前有14颗卫星处于工作状态，该系统有望在2008年增加到24颗卫星，以便导航系统的信号不间断覆盖全俄罗斯境内。欧洲伽利略导航卫星系统计划：欧洲1999年初正式推出伽利略导航卫星系统计划。该全球卫星定位系统由30颗卫星组成，因此全球覆盖面更广。我国北斗星定位系统：中国的北斗卫星导航定位系统有2000年、2003年发射的3颗“北斗”卫星组成，中国的“北斗”导航系统是一个区域性的定位系统，可满足当前

10、我国陆、海、空运输导航定位的需要。但缺点是不能覆盖两极地区，用户数量受一定限制。全球卫星定位系统由空间部分，监控部分和用户接收机三部分组成。空间部分由21+3颗（3颗备用）、主体呈柱形，直径为1.5In的卫星组成，分布在不同的六个轨道面上，每颗卫星可覆盖全球38%的面积，轨道面与赤道面的夹角在5065之间，每个轨道上有4颗卫星，按等间隔分布，轨道面间相差60,相邻轨道邻近卫星相位相差30。卫星的分布，可保证在地球上任何地点、任何时刻，在高度角15以上的天空同时可以观测到4颗以上卫星，形成空间后方交会的形式。卫星的主要功能是接受、储存和处理地面监控系统发射来的导航电文与其他有关信息；向用户连续不

11、断的发送导航与定位信息，并提供时间标准、卫星本身的空间实时位置及其他在轨卫星的概略位置；接受并执行地面监控系统发送的控制命令。GPS地面监控系统由分布在全球的五个地面站组成、按其功能可分为主控站（MCS）、注人站（GA）和监控站（MS）三种。其主要作用是跟踪和监控在轨卫星的运行状态，控制和预报GPS卫星的轨道；给卫星注入导航数据；提供全球定位系统的时间基准；调整卫星状态，指挥启动备用卫星等。整个系统除了控站外，均有计算机自由控制，实现了高度自动化和标准化。用户部分设备包括GPS接收机硬件，数据处理软件和微处理机及其终端设备等。GPS信号接收机是用户设备部分的核心，一般由主机、天线、电源三部分组

12、成。其主要功能是跟踪接收GPS卫星发射的信号并进行变换、放大、处理，欧变测量出GPS信号从卫星到接收天线的传播时间；解释导航电文，实时地计算出测站三维位置。根据接收的卫星信号频率，又分为单频和双频接收机。在精密定位测量工作中，均采用大地型双频接收机，单频接收机适用于小于IOkm的短距离精密定位，其相对定位精度一般为土（IOmln+1PPm）;而双频接收机由于能同时接收到卫星发射的两种频率的载波信号（粗略定位的伪随机码C/A码，精密测距码P码），故相对定位精度可以达到土（5mm+lppm）o由于GPS全球定位系统能独立、快速和精确地确定地球表面任意点的位置.，因此，从导航目的开始而迅速被扩展应用

13、于地籍测量领域中。2GPS定位的基本原理GPS定位的基本原理：是依据距离交会定位的。利用3个及3个以上的控制点可交会确定出天空的卫星位置；反之，利用3个及3个以上卫星的已知空间位置也可以交会出地面未知点的位置GPS定位主要有绝对定位和相对定位两种方式。2.1 绝定定位又称单点定位即在世界大地坐标系WGS-84坐标系中，独立确定观测站相对于地球质心绝对位置的方法。其特点是只需一台GPS接收机便能够独立确定待求点的绝对坐标，但精度较低；只能达到米级精度。GPS单点定位必须在同一测站同时观望四个卫星，根据解析几何原理，求得地面站到GPS卫星之间的真正几何距离。p=（X-）2+（r-y）2+（Z-z）

14、2式中：X,Y,Z卫星空中坐标；X,y,Z-接收机天线中心坐标。在实际单点定位过程中，为了求得测站点的三维坐标（x,y,z）,必须适时求解4个未知数，至少需要4个同步观测值p,因此，GPS单点定位的实质是空间距离后方交会。2 .2相对定位相对定位是利用两台以上GPS接收机分别在基线两端点设站，在不同的测站点上，同时观测同一组卫星（即同步观测），用相位法获得测站点之间的三维坐标差、，（称基线向量），从而确定待求点之间的相对位置的方法。3 GPS定位数据处理GPS网数据处理包括外业数据质量检核和GPS网平差。3.1 外业数据质量检核（1）计算同一时段观测值的数据剔除率，其值应小于10%；（2）三边

15、同步环的检验：三边同步环的闭合差的限差计算Wv=vyWv=.v-yW=JW卬；+-j（3）多边同步环闭合差的限差计算33/222y3nW=W+Wv+Wz-式中：Wx,Wy,VU一各坐标差分量的闭合差;b相应等级规定的精度（按平均边长计算）；n一闭合环的边数（4）不同时段观测成果的检核同一边任何两个时段的成果之差，应小于接收机标称精度的2亚若干个独立观测边组成闭合环时，各坐标差分量闭合差应符合下式规定:W=31Wv=v3i3.2GPS网平差在完成了对外作业数据的检核后，下一步就是进行GPS控制网的平差。GPS网平差可分为两个步骤：一是无约束平差。因用n台接收机同步观测的数据经处理，可获得（nT）条独立基线向量及其协方差阵。基线向量观测为两点坐标差、，Aj由于观测中有重复基线和异步环，就产生平差问题，按坐标平差进行，因没有约束条件，故称无约束平差。目的在于考察GPS网本身的内部符合精度；考察基线向量之间有无明显的系统误差和粗差；二是约束平差，由于GPS所获得的点位坐标属世界大地坐标系WGS-84,必须归算至地面网所属的国家基准中，归算的方法是通过GPS网点与三个以上国家大地坐标系中的点重合，以国家大地坐标中三个点的坐标、边长、方位角为约