基于地籍测量过程的惯性定位技术研究

基于地籍测量过程的惯性定位技术研究

范芳芳

青海地理信息产业发展有限公司青海西宁810001

摘要：近年来发展起来的以无人机为主的低空遥感数据获取平台，可以快速获取小区域的大比例尺图，试验应用取得了成功，但由于技术复杂，国内能够承担该技术的队伍相对于实际需求缺口较大，实际应用的普及率很低，一时还难以大面积推广应用，无法满足地形复杂、隐蔽地区地籍测量工作高精度、高效率的要求。而惯性定位技术的出现，可以很好的满足地籍测量的实质性要求。鉴于此，文章重点就基于地籍测量过程的惯性定位技术进行研究分析，旨在为业内人士提供一些建议和帮助。

关键词：地籍测量；惯性定位技术；应用；研究

引言

土地是社会发展的物质载体，地籍是土地的户口，是反映土地及地上附着物的权属、位置、质量、数量和利用现状等关于土地的自然、社会、经济和法律等基本状况的资料，是国土资源管理的基础。地籍调查是建立地籍的前提条件，地籍调查是指依照国家有关的法律法规，在土地登记申请的前提下，通过现场指界、设置界址标志、签字盖章等权属调查程序，查清每个宗地的权属、界址、用途等情况。地籍调查是土地登记的法定程序，是土地登记的基础工作，是摸清土地权属的重要手段。地籍测量是实现地籍调查的重要环节,是准确测定每个界址点的坐标、每个宗地的面积和位置，形成各类数据、图件、表册等调查资料，为土地注册登记、核发证书提供依据的一项技术性工作。

1地籍测量概述

1.1地籍测量的含义

地籍测量主要是指利用现代测绘技术以一定的精度测定土地境界、土地权属位置、土地面积并以反映土地利用类型、分布状况以及质量等级的专门测量，它为国家土地管理部门提供具有现时性的土地详查资料，并为土地登记提供依据。地籍测量不同与普通的地形测量，地籍测量应随着宗地的土地登记的变更而不断地更新，时时保证地籍资料的现势性。地籍测量是测绘技术与法律的综合应用，地籍测量是一项基础性的具有政府行为的测绘工作，是政府行使土地行政管理职能的具有法律意义的行政性技术行为；地籍测量为土地管理提供了精确、可靠的地理参考系统，在地籍调查的基础上进行的，具有勘验取证的法律特征；地籍测量的技术标准必须符合土地法律的要求；地籍测量工作有非常强的现势性；测绘人员不仅要具有熟练的测绘技能，而且还应熟知相关的法律法规。

1.2地籍测量的成果

地籍测量的主要成果是基本地籍图，包括分幅铅笔原图和着墨二底图。地籍测量的精度要求及成图比例尺，取决于所测地区地籍要素的复杂程度及经济发展要求。地籍图比例尺一般为1：500或1：1000，经济繁荣的城镇地区，精度要求较高，宜采用1：500，独立工矿区和村庄也可采用1：2000。随着现代化仪器设备的出现和电子计算机技术的普遍应用，现代地籍测量区别于传统地籍测量的显著标志，在于地籍数据的获取、处理和地籍测量资料的管理方面，普遍采用电子计算机支持的现代化仪器设备，以求得较高程度的自动化。

2惯性定位技术原理分析

惯性定位是以惯性定律为原理，以陀螺仪作为技术核心，用来感测与维持方向，是基于角动量守恒定律的理论设计出来的，即一个旋转物体的旋转轴所指的方向在不受外力影响时，是不会改变的。陀螺仪在工作时要给它一个力，使它快速旋转起来，一般能达到每分钟几十万转，可以工作很长时间。陀螺仪用多种方法读取轴所指示的方向，并自动将数据信号传给控制系统。将惯性定位仪置于管道内，并使其沿管道移动，移动的同时定位仪即能实时测量管道水平及垂直方向数据，并存储入记忆体。移动结束后，将定位仪中数据传输至工作电脑中，使用专业处理软件进行计算处理，便可得到管道精确地三维空间坐标。由3个陀螺仪和3个加速度仪构成的方位测量器作为主要测量系统，分别测量定位仪的相对惯性空间的的3个转角速度和3个线加速度沿定位仪坐标系的分量，经过坐标变换，把加速度信息转化为导航坐标系的加速度，并运算出定位仪的位置、速度、航向和水平姿态。

3基于地籍测量过程的惯性定位技术应用

惯性测量系统通常分为平台惯性测量系统和捷联惯性测量系统，由于平台惯性测量系统可以隔离测量环境的干扰，因此测量精度相对较高，但是其体积庞大，结构复杂，不满足地面外业测量设备便携性的要求，且造价相对较高。而捷联惯性测量系统结构简单，体积较小，但由于无法隔离外界干扰，因此测量精度相对较低。但由于捷联惯性测量系统的体积、结构和可维护性等诸多优点，使得其在惯性测量领域的发展越来越得到重视，其中影响捷联惯性测量系统的精度和稳定性的主要因素之一是陀螺和加速度计的精度和性能。随着高精度新型固态陀螺技术的全面发展，利用固态陀螺构建捷联惯性测量系统的研究工作成为惯性测量技术新的发展方向。基于惯性测量系统的高精度定位方面，目前主要以惯性测量系统与卫星定位系统相结合的组合定位技术为主，国外惯性测量系统在卫星导航系统的辅助下，可以达到1：1000的定位精度。美国德州仪器公司研制出一种将GPS与捷联惯性测量组合的系统，实测平面定位精度为1.5m。我国西北工业大学研究了用于先进机载成像系统的厘米级高精度GPS/SINS组合系统，仿真表明该组合系统能达到厘米级定位精度；东南大学自主研发出的“GPS/DR/MM城市综合定位系统”和“道路几何参数的实时采集及数据处理系统”，已成功地将GPS、SINS、道路地图等信息有效融合，解决了GPS在城市高楼密集区以及山区等地不能正常定位的技术难题，开展了光纤陀螺与全站仪组合定向研究，并取得了初步成果。欧美等国家的地籍从资本主义发展初期就开始建立，不少国家地籍信息系统实现了网上查询，系统用户可以通过网络修改、更新数据。目前一些发达国家，如澳大利亚、加拿大、美国、德国、荷兰和北欧等国的土地信息系统设计和维护都考虑到其多用途的特点，以解决土地规划和可持续发展问题。由于在这些国家中产权地籍测量的历史长、地籍制度十分完善，经过长期的发展，产权地籍相对稳定，地籍调查的工作量较小，因此对应用于地籍测量的惯性测量技术的需求不大。虽然国内外在高精度定位方面己有很多科研成果，市场上成熟产品也很常见，但是这些成果大多数应用于运动载体的导航定位领域，满足不了地籍测量低动态环境下高精度定位的要求，少量能实现厘米级的科研成果也是基于卫星信号视空环境良好的情况下或其他外部信息辅助下获得的，不适用于隐蔽环境下地籍测量的需求。在惯性系统应用于土地调查方面，初步研制出基于光纤陀螺的地籍测量GPS/SINS组合定位软硬件系统，在作业过程中将GPS技术与惯性测量技术有效结合，充分发挥两种技术的各白优势，即在空旷地区通过GPS技术建立测量控制点，利用惯性测量系统测定被遮挡或隐蔽地区的界址点的正确坐标。但所研制的地籍测量系统，未能做到充分利用各种地籍测量过程中的辅助信息，测量过程带有一定的盲目性，对事后数据处理提出较高要求，增加了内业数据处理工作的难度和劳动强度。

结束语

综上所述，惯性测量系统依靠惯性传感器感应系统位置变化信息，通过一系列物理解算推导出位置变化量，根据初始点位置实现待测点的定位，具有很好的自主性，特别适合于地籍测量中卫星信号受遮挡或者全站仪通视条件差等复杂情况下建筑物、构筑物的位置信息获取。

参考文献

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[2]马永健，张武英.GPS测量技术在地籍测量中的应用[J].重庆科技学院学报(自然科学版)，2013，15(05):131-134.