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[摘要]GPS卫星定位新技术的迅速发展，给测绘工作带来了革命性的变化，也对地籍测量工作带来了巨大的影响。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。本文介绍了几种GPS测量模式在地籍控制测量、地籍碎部测量和地籍调查中的应用。
[关键词]GPS 地籍测绘 地籍控制测量 测量模式
[中图分类号] P208 [文献码] B [文章编号] 1000-405X（2014）-6-171-1
1概述
GPS系统是美国国防部为满足军事部门对海上、陆地和空中设施进行高精度导航和定位的要求而建立的。该系统从20世纪70年代初开始设计、研制，1994年正式建成并投入使用。系统设计之初只考虑使用测码伪距作为导航定位的主要方法，对于军事用户能够提供米级的定位精度，对于民用部门只能提供10-30米的定位结果；1982年，第一台载波相位测量型接收机面世，GPS系统的Ll和L2两个载波资源得到开发利用，开创了高精度GPS定位应用的新纪元。
经过20年的发展，GPS己经广泛地渗透到了经济建设和科学技术的许多领域，尤其是对经典测量学的各个方面产生了极其深刻的影响。它在许多学科，如地球动力学、大地测量学、天文学、大气科学、海洋科学、地球物理勘探、航空与卫星遥感、工程变形监测以及精密时间传递等方面的广泛应用，充分地显示了这一卫星定位技术的高精度与高效益。
GPS的技术进步，不仅表现在应用领域的不断拓广，也体现在其作业方式的不断翻新。从常规静态测量到快速静态、从RTK到网络RTK，无不纪录着GPS技术进步的轨迹。目前，GPS研究人员己经开发出数十种GPS测量模式，能够满足毫米至米级的定位要求。
GPS技术的发展，极大地促进了地籍测绘工作的进步，不仅使地籍测绘的工作方式发生了根本性的变革，也大大提高了地籍测绘的工作效率、拓宽了地籍测绘的服务范围。地籍测绘工作包括地籍控制测量、界址点测量、地籍图测绘、土地面积测算和土地变更测量等。在这些地籍测绘工作中，许多有效的GPS作业方式并没有得到应用。同时，不同的地籍测绘工作要求不同的定位精度，面对数十种GPS测量模式，这就产生了如何选择合适的GPS测量方式问题。
2GPS技术在地籍控制测量中的应用
利用GPS技术进行地籍控制测量，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，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。
由于GPS定位技术的不断改进和完善，其测绘精度、测绘速度和经济效益，都大大地优于目前的常规控制测量技术，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。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10-15km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，否则，建议使用常规静态测量，如果是平原开阔地区，可以尝试RTK模式；边长小于5km的一、二级地籍控制网的基线，优先考虑采用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；边长5-10km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82.5万亩油田用的地籍调查中，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，加密了低级（5”）地籍控制点。随着精密单点定位技术的不断完善和网络RTK系统的建立，未来，我们可以看到，这两项新的技术可望成为地籍控制测量的方法之一。
3GPS技术在地籍碎部测量中的应用
地籍细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。
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±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。
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斩新的测量方式。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。采用RTK方式进行碎部测量，与全站仪相比，速度快，作业效率高。与全站仪一样，RTK测量单点的时间需要几十秒，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。比较显示，在相同的时间内，一台流动站大约是一台全站仪工作效率的1.5倍。使地籍测量和土地勘测定界的技术水平上了一个新的台阶。
4GPS技术在土地资源调查和变更调查中的应用
近20年和今后数十年内，是我国经济快速发展时期，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。
土地调查中，通常对应不同的位置精度要求，在采用GPS测量模式上，可以使用单点定位、常规差分GPS、PPK、广域差分GPS等方式。根据近年来的研究结果，这些GPS测量方式，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。
在土地调查中，如果定位精度要求不高（如低于50m），优先采用单点定位模式；如果定位精度要求达到米级，建议采用广域差分GPS模式，如果附近己经建立常规差分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己知点上，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。
关于常规差分GPS和廣域差分GPS定位方式在土地调查中的应用实例不多。实际上，我国在沿海地区已经建立了20个常规差分GPS信标站，市场上有很多商用的常规差分改正信号接收机，它们在海洋测绘部门已经得到广泛应用。如果沿海省市能够利用这些免费的信号资源，应用于土地调查活动，必然带来极大的经济效益。另外，美国已经提供了商用的广域差分GPS服务，我国和欧盟也将提供类似服务，如果土地部门购买相关设备，完全可以实现大区域的土地实时调查工作。当然，使用这两种定位技术，需要额外购买差分接收设备，增加了设备费用，但是，如果计算它们带来的高精度和高效率，这点费用实在是微不足道。此外，这两项技术在国土资源部门的宣传普及不够，这也是无法广泛应用的原因。
[关键词]GPS 地籍测绘 地籍控制测量 测量模式
[中图分类号] P208 [文献码] B [文章编号] 1000-405X（2014）-6-171-1
1概述
GPS系统是美国国防部为满足军事部门对海上、陆地和空中设施进行高精度导航和定位的要求而建立的。该系统从20世纪70年代初开始设计、研制，1994年正式建成并投入使用。系统设计之初只考虑使用测码伪距作为导航定位的主要方法，对于军事用户能够提供米级的定位精度，对于民用部门只能提供10-30米的定位结果；1982年，第一台载波相位测量型接收机面世，GPS系统的Ll和L2两个载波资源得到开发利用，开创了高精度GPS定位应用的新纪元。
经过20年的发展，GPS己经广泛地渗透到了经济建设和科学技术的许多领域，尤其是对经典测量学的各个方面产生了极其深刻的影响。它在许多学科，如地球动力学、大地测量学、天文学、大气科学、海洋科学、地球物理勘探、航空与卫星遥感、工程变形监测以及精密时间传递等方面的广泛应用，充分地显示了这一卫星定位技术的高精度与高效益。
GPS的技术进步，不仅表现在应用领域的不断拓广，也体现在其作业方式的不断翻新。从常规静态测量到快速静态、从RTK到网络RTK，无不纪录着GPS技术进步的轨迹。目前，GPS研究人员己经开发出数十种GPS测量模式，能够满足毫米至米级的定位要求。
GPS技术的发展，极大地促进了地籍测绘工作的进步，不仅使地籍测绘的工作方式发生了根本性的变革，也大大提高了地籍测绘的工作效率、拓宽了地籍测绘的服务范围。地籍测绘工作包括地籍控制测量、界址点测量、地籍图测绘、土地面积测算和土地变更测量等。在这些地籍测绘工作中，许多有效的GPS作业方式并没有得到应用。同时，不同的地籍测绘工作要求不同的定位精度，面对数十种GPS测量模式，这就产生了如何选择合适的GPS测量方式问题。
2GPS技术在地籍控制测量中的应用
利用GPS技术进行地籍控制测量，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，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。
由于GPS定位技术的不断改进和完善，其测绘精度、测绘速度和经济效益，都大大地优于目前的常规控制测量技术，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。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10-15km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，否则，建议使用常规静态测量，如果是平原开阔地区，可以尝试RTK模式；边长小于5km的一、二级地籍控制网的基线，优先考虑采用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；边长5-10km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82.5万亩油田用的地籍调查中，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，加密了低级（5”）地籍控制点。随着精密单点定位技术的不断完善和网络RTK系统的建立，未来，我们可以看到，这两项新的技术可望成为地籍控制测量的方法之一。
3GPS技术在地籍碎部测量中的应用
地籍细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。
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±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。
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斩新的测量方式。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。采用RTK方式进行碎部测量，与全站仪相比，速度快，作业效率高。与全站仪一样，RTK测量单点的时间需要几十秒，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。比较显示，在相同的时间内，一台流动站大约是一台全站仪工作效率的1.5倍。使地籍测量和土地勘测定界的技术水平上了一个新的台阶。
4GPS技术在土地资源调查和变更调查中的应用
近20年和今后数十年内，是我国经济快速发展时期，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。
土地调查中，通常对应不同的位置精度要求，在采用GPS测量模式上，可以使用单点定位、常规差分GPS、PPK、广域差分GPS等方式。根据近年来的研究结果，这些GPS测量方式，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。
在土地调查中，如果定位精度要求不高（如低于50m），优先采用单点定位模式；如果定位精度要求达到米级，建议采用广域差分GPS模式，如果附近己经建立常规差分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己知点上，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。
关于常规差分GPS和廣域差分GPS定位方式在土地调查中的应用实例不多。实际上，我国在沿海地区已经建立了20个常规差分GPS信标站，市场上有很多商用的常规差分改正信号接收机，它们在海洋测绘部门已经得到广泛应用。如果沿海省市能够利用这些免费的信号资源，应用于土地调查活动，必然带来极大的经济效益。另外，美国已经提供了商用的广域差分GPS服务，我国和欧盟也将提供类似服务，如果土地部门购买相关设备，完全可以实现大区域的土地实时调查工作。当然，使用这两种定位技术，需要额外购买差分接收设备，增加了设备费用，但是，如果计算它们带来的高精度和高效率，这点费用实在是微不足道。此外，这两项技术在国土资源部门的宣传普及不够，这也是无法广泛应用的原因。