地形圖測量工作中GPS的應用分析

【摘 要】隨著技術的不斷進步，地形圖測量工作的技術手段越來越先進，GPS RTK也隨著自身技術的不斷成熟在測量工作中獲得了越來越廣泛的應用。本文主要圍繞GPS RTK定位技術對地形圖測量工作的流程進行分析。

【關鍵詞】地形圖測量；測量工作流程；GPS RTK技術的應用

目前，測繪技術在很多行業(yè)和領域都有著廣泛的應用。而隨著科學技術水平的不斷提高，測繪行業(yè)的技術手段也在不斷更新，例如地形圖圖測量方面，從最初的大平板測圖到后來的經(jīng)緯儀測繪，再到全站儀測繪，以及目前的GPS測繪。測量效率和精確度也越來越高。隨著GPS軟硬件的不斷發(fā)展和穩(wěn)定，GPS RTK技術越來越成熟并開始被廣泛的應用于地形圖測量工作當中。GPS RTK定位技術的應用有效的彌補了以往數(shù)字化測量中站點控制范圍的局限性，如果與全站儀協(xié)同作業(yè)，還能在進一步提高測量精度和效率的同時免去布設控制網(wǎng)的麻煩，最終實現(xiàn)優(yōu)勢互補、保證質(zhì)量、減少誤差、提高效率的目的。本文主要圍繞GPS RTK定位技術對地形圖測量工作的流程進行分析。

1 GPS RTK技術的工作原理

RTK是實時動態(tài)測量技術（Real Time Kinematic）的簡稱，在利用其進行地形圖的測量時，先要在已知點位置設置一臺GPS接收機作為基準站，再將基準站的坐標、坐標轉換參數(shù)、高程等數(shù)據(jù)輸入GPS控制簿，同時設置最少一臺的GPS接收機作為流動站。在測量過程中，基準站和流動站同時接受衛(wèi)星信號，但基準站在接收到衛(wèi)星信號后會將其轉發(fā)給流動站，流動站通過GPS控制簿對這兩種

信號進行實時差分、平差運算，最終得到流動站自身的坐標、高程等實時數(shù)據(jù)。與此同時，流動站還會將所得到數(shù)據(jù)的精確度與預設的精確度指標進行比對，一旦所測量數(shù)據(jù)的精確度達到了預設值，設備就會自動提示測量人員是否接受該測量成果，當測量人員選擇接受后，設備會將所獲得的各類數(shù)據(jù)計入數(shù)據(jù)庫中，該點的測量工作至此全部完成。

2 利用GPS進行地形圖測量的工作內(nèi)容

2.1 測量前的內(nèi)業(yè)資料準備及輸入

一般來說，地形圖測量工作環(huán)境多為空曠的城外或農(nóng)村，人口密度不大，且周圍沒有會對GPS信號產(chǎn)生干擾的無線電發(fā)射塔或高大建筑物。因此，對現(xiàn)場踏勘的工作有時候基本在室內(nèi)完成。通過查詢地形圖紙及本地的控制網(wǎng)坐標及水準點后，在取得了相關平面及高程的資料后，測量人員首先通過內(nèi)業(yè)和外業(yè)點校正來得出其轉換關系，并將其輸入流動站設備當中。同時還對控制點的水準高程及靜態(tài)平面的誤差進行校核，以便將其控制在相關標準要求的范圍之內(nèi)。這樣，可以省去很多在外業(yè)的前期準備工作。為提高外業(yè)實地測量工作效率起到很好的作用，并能夠避免因手誤輸入基本數(shù)據(jù)而造成的測量誤差。

2.2 主站及移動站應注意的問題

采用GPS RTK技術進行地形圖的測量不需要像以往那樣布設測量控制網(wǎng)，因此測量人員工作的第一步就是通過GPS靜態(tài)聯(lián)測國家點來進行測量區(qū)域控制點的設置，在這一過程中，控制點或者叫GPS主站要盡可能的設置在地勢相對較高、周圍高大建筑物和遮擋物較少、有利于接受和發(fā)送衛(wèi)星信號的地方。同時，還要注意避免無線電發(fā)射塔的電磁波干擾以及大面積水域所帶來的多路徑效應的影響。測量區(qū)域內(nèi)的控制點或者叫移動站位置要均勻分布，測距應根據(jù)要求的比例確定。不可漏測，若遇地形變化地段，應進行加細測量。確保所測的點可以真實、詳盡的描述出地形的真實情況。為后期的內(nèi)業(yè)成圖做好數(shù)據(jù)支持準備。另外，對于提高測量效率和精度都有益的幾個問題需要注意：

2.2.1 測量前，測量者尤其是進行移動測量的人員首先要熟悉GPS手簿，避免因手生而影響進度或誤操作。

2.2.2 測量過程中，不可能總是衛(wèi)星信號極強，偶爾出現(xiàn)信號弱的情況時，不忙盲目繼續(xù)進行測量，而是要根據(jù)手簿屏幕中的提示，隨時觀察精度的變化，直到精度滿足測量要求時，才可以進行下一點的測量。

2.2.3 測量外業(yè)工作完成一個階段后，要及時存檔數(shù)據(jù)資料，避免因漏存檔而造成重復工作量的發(fā)生。

2.3 數(shù)據(jù)采集

GPS儀器在地形圖測量工作中應用比較廣泛，不過，也有與全站儀結合型式。一般來說，RTK與全站儀結合進行碎部點測量主要包括兩個步驟，分別為利用RTK對圖根控制點進行測量和利用全站儀進行碎部測量。

2.3.1 利用RTK對圖根控制點進行測量

在利用RTK對圖根控制點進行測量時，需要借助全站儀進行相關數(shù)據(jù)的采集，因此碎部點與測站點之間必須要保證相互通視，在測區(qū)內(nèi)要注意增加一定的圖根控制點。另外，在測量前必須要注意輸入能夠正確求解的坐標轉換參數(shù)，并在高級測量點上進行高程和坐標校核后方可正式進行測量工作。

2.3.2 利用全站儀進行碎部測量

首先要在測站點上架設好全站儀，在將其定向后開始觀測放置在碎部點上的棱鏡，得到距離、豎直角、方向等的觀測值并將其記錄在全站儀內(nèi)存或電子簿當中。若工作地點位于野外，那么在對碎部點進行觀測之前還要注意提前繪制工作草圖，以確保數(shù)字成圖的質(zhì)量。在工作草圖中，要注意標明地形要素和碎部點的連接關系，并根據(jù)碎部點的實際情況通過人機交互的方式連接碎部點，最終生成圖形。

2.3.3 利用RTK進行碎部點的測量

若測區(qū)比較開闊，則可直接采用RTK模式進行碎部點的測量，其作業(yè)流程大致為：啟動流動站，開始測量有關數(shù)據(jù)，在完成定點校正工作后RTK接收機即可得出所需的三維坐標地形點，同時輸入全部的特征編碼、制工作草圖，以便在進行內(nèi)業(yè)修圖時檢測編碼輸入的正確性。

2.4 成圖

成圖主要包括對相關數(shù)據(jù)的下載和內(nèi)業(yè)成圖。根據(jù)外業(yè)所繪制的工作草圖及有關記錄進行數(shù)據(jù)的編輯、生成以及等高線的修正。在繪制等高線時，測量人員首先通過相關軟件（目前應用較多的為南方測繪系統(tǒng)CASS軟件）自動生成等高線，再通過人工修正等方式對等高線進行修整。

2.5 實地檢查和測量精度分析

當全部的外業(yè)和內(nèi)業(yè)工作都結束后，即可進行對測區(qū)的實地檢查。檢查內(nèi)容首先是點位的精度，方法是通過全站儀對相鄰已知點的距離進行測量，再將其與已有的數(shù)據(jù)進行比較，其誤差應小于有關規(guī)范的要求。其次是要對地形、地物進行檢查，對于在工作中漏檢的地物要及時進行補測，另外還要注意對那些比較特殊的地物間的連接關系進行全面、認真的檢查，確保地形點與所繪制工作草圖的等高線相一致。

3 結語

正確、合理的利用GPS配合全站儀的測量方式，能夠有效提高地形圖測量工作的精度和效率，在工作中需要重點注意以下幾個方面：

3.1 RTK基準站應盡量設置在那些地勢相對較高、周圍高大建筑物較少、通視條件好、遠離強干擾源、遠離大面積水域的地方，以便更好的接收和轉發(fā)信號、避免的電磁波干擾和多路徑效應的影響，從而更好的滿足整個測區(qū)RTK的測量需要。

3.2 坐標轉換參數(shù)的選擇是否合理直接關系到測量結果的準確性，因此在利用RTK對圖根點進行測量之前，必須要準確的輸入本測區(qū)的坐標轉換參數(shù)。利用RTK進行圖根控制點的布設，不僅能夠有效提高作業(yè)速度，還能最大程度的避免常規(guī)圖根控制中的誤差積累，從而提高測量精度。

3.3 若測區(qū)較為開闊，可直接利用RTK定位技術進行地形圖的測量；若測區(qū)無法很好的接受衛(wèi)星信號，那么就應利用全站儀對碎部點進行觀測。

參考文獻：

[1]王耀強、葛岱峰.測量學[M].北京：農(nóng)業(yè)出版社，2010.4

[2]趙同龍.測量學[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2010.1

[3]潘松慶.現(xiàn)代測量技術[M].鄭州：黃河水利出版社，2008.6

[4]吳俐民、丁仁軍、李鳳霞.GSP參考站系統(tǒng)原理與應用[M].成都：西南交通大學出版社，2008.12

[5]李天文.GPS原理及應用[M].北京：科學出版社，2010.2