GPS測量技術在吉林省現代農業項目中的應用

邱發富 聶寶森

（1.吉林省水利水電勘測設計研究院 吉林長春 130021；2. 黑龍江省齊齊哈爾礦產勘查開發總院 黑龍江齊齊哈爾 161006）

隨著我國經濟的不斷發展，農業糧食生產的需求也在隨之不斷提高，口糧問題關系整個國家的穩定。節水灌溉及膜下滴灌是確保糧食增產的必要方法，而 GPS測量技術是保證節水灌溉及膜下滴灌工程設計的前提保證。

1 工程概況

測區位于吉林省德惠市東約 40km五臺鄉、朝陽鄉岔路口鎮交匯處，有德惠-榆樹公路穿過測區，村村通道路縱橫交互，交通較方便，春季風大干燥，夏季雨水豐富，以種植水田為主。

根據《吉林省現代農業灌區節水灌溉項目實施方案》，要求完成如下測量任務。

灌區內已有渠道測量內容包括現有項目區內的可利用的渠道及其交叉建筑物的縱橫斷面圖，干渠、支渠渠道橫斷面間距為 100m，遇拐點、建筑物及局部斷面變化較大位置加密測量橫斷面，寬度由渠外側堤腳向外延伸 10m范圍。新建渠道測量內容包括項目區內新建控制面積大于2000畝渠道帶狀圖，渠線起始點、拐點以及與渠線交叉（包括渠線與現有溝道、渠道、道路、地下管線以及光纜等交叉位置）的需修建交叉建筑物位置的坐標，畫出渠線平面圖及縱斷面圖；控制面積2000畝以下新建渠道只測量渠線起始點、拐點、交叉建筑物位置坐標，畫出渠線平面圖及縱斷面圖。交叉建筑物地形圖測繪及范圍，測量范圍以選定位置中心線為中心,兩側各測50m，上游測至總干渠右岸外坡腳，下游測至公路外50m范圍。

2 GPS控制測量

2.1 選點及埋石要求

測區內有D級GPS控制點G59和G65，為1954年北京坐標系3度帶成果，中央子午線126度。首先在1/10000圖上選布點位、編號，布設一個由9個點組成的GPS E級控制網，組成的網性形應能控制住整個測區的地形圖測量，并對該網做精度估算，確保最弱點位中誤差滿足要求。內業選點后要到實地核對，看點位周圍是否視野開闊；GPS測量是地面上的幾臺接收機同步接收天空中 GPS衛星發射的衛星信號，高大的樹木遮擋及城市高樓會影響信號質量，從而降低 GPS控制點坐標及高程的解算精度，對天通視高度角15°以上一定要避免障礙物阻擋衛星信號，所選點位應便于安置儀器；大功率無線電發射源(如電視臺、微波站等)要距離GPS點位200m以上，以避免電磁場對GPS衛星信號的干擾，點位距離高壓輸電線和微波無線電信號傳送通道應小于 50m。以上措施是為了減弱對流層影響，在點位附近有大面積水域及電磁波反射（或吸收）強烈的物體時，會增加多路徑效應的影響。因此要避免所選點位附近存在大面積水域及電磁波反射（或吸收）強烈的物體。

為使GPS測量能順利進行，外業選點時盡量使GPS點位布設于交通方便，有利汽車的使用，基礎穩定，使點位易于保存，有利于導線聯測及二次發展的地方。外業選點核對后應埋設 2米標準鋼管標石，以便于后期補充測繪及施工的使用，不埋設標石時應選擇固定的橋、涵、閘上，并鑿刻標志，統一編號。

2.2 GPS觀測

2.2.1 GPS外業數據采集使用S86T雙頻GPS接收機四臺套，該儀器均有檢定證書，儀器標準精度：平面 3mm±2/ppm×D。外業數據處理使用Gnss數據處理軟件在計算機上進行。

2.2.2 GPS E級網采用靜態作業模式，通過四臺儀器的同步連續觀測，取得充分的多余觀測數據，使解算的點位精度得到提高。整個控制網點以邊連接方式構網，形成由三角形或大地四邊形組成的控制網, 這種網形的優點是幾何結構強，并且具有良好的自檢能力，平差后控制網中各相鄰點間基線向量的精度分布均勻。

2.2.3 觀測時各臺GPS天線統一指北定向，四臺GPS接收機統一設置高度截止角為15°，接收機數據采集間隔為 15秒一次，同步觀測時段長為50min。各儀器數據采集過程中，GPS接收機最少同步接收5顆衛星。定位狀態為3D，PDOP＜6。

GPS接收機對中誤差小于1mm，每個時段觀測前、后應該各量天線高一次，兩次較差值小于 2mm時，取其平均值為最后天線高成果；外業觀測時應使用電子手簿進行自動記錄點號、天線高，同時現場認真填寫GPS靜態觀測手簿，此資料應隨成果一起上交。

2.2.4 所有外業觀測結束后，應進行全部同、異步環及重復基線閉合差的計算，滿足規范要求后，采用Gnss數據處理軟件進行整網平差計算，生成GPS平差報告。三維平差報告顯示所有基線向量改正數最大的為 V△x=5mm，V△y=6mm，V△z=7mm。小于規范限差的要求。表明該網內部符合精度良好。二維約束平差后，網最弱邊相對中誤差1/6萬，單位權中誤差0.001m，最弱點點位中誤差為3.39cm。平差結果表明：約束平差后GPS網的變形較小，兩起算點兼容性較好。完全滿足E級 GPS網精度要求，成果優于技術設計的指標。

2.2.5 測區內布設的 E級 GPS控制點均以四等水準精度聯測，其作業方法滿足規范要求，水準測繪成果與 GPS高程擬合成果比較，最大相差0.065m。

2.2.6 當所布設的 E級 GPS控制點不能滿足整個測區的地形圖測繪時，可以采用RTK測量方法適當補充圖根級控制點，其方法是將三臺 S86T中的一臺設置為基準站模式，另外一臺設置為移動站模式，移動站測繪桿高為2米，桿上安裝的水準園氣泡應經過外業校正，每個RTK點應外業實測兩次，測量坐標及高程較差在5cm之內時取其平均值為最后成果。

3 地形圖測量與縱橫斷面圖測量

3.1 地形圖測量

交叉建筑物地形圖測量采用動態RTK方法作業。首先架設基準站，將三臺S86T中的一臺設置為基準站模式，另外兩臺設置為移動站模式，基準站可以架設在未知點上，開機顯示正常后，在移動站手簿上新建工程，輸入正確的中央子午線及坐標系統，在一個已知點上進行校正工作，在另外一個已知點檢查，測量得到的坐標差值在限差之內時，便可以用RTK接收機測量地形點的三維坐標了，測量人員同時要在外業實地繪制草圖或者現場輸入編碼，以便內業人員采用CASS2008繪圖軟件人機交互編輯，連線全解析法繪制 1:500地形圖，利用 RTK放樣功能，還能隨時掌握測圖邊界，從而保證測點在繪圖區域范圍內。地形圖要標注出溝渠走向、寬度、渠底高程、渠上高程、道路寬度等圖形要素。圖例符合《國家基本比例尺地圖圖式第一部分：1:500、1:1000、1:2000地形圖圖式》（GB/T20257.1-2007），等高線勾繪合理，各種地物表達準確，圖面整潔、美觀大方，成果完全滿足設計的需要。

3.2 縱橫斷面圖測繪

采用動態 RTK作業。儀器設置及外業校點等作業過程與地形圖測繪方法一樣，外業數據采集通常按放樣方法進行，首先建線，將需要測繪的斷面線上的各個拐點按順序建線，作業時逐一提取各個線，在放樣工作界面就可以根據手簿上的顯示來完成斷面線的測量了，內業以CASS2008繪圖軟件中的斷面圖繪制功能進行，得到的縱橫斷面圖美觀大方，符合設計要求。

4 結束語

現代農業的開展一般都是季節性的，項目實施更是要趕在農業生產的開展之前，這就要求前期規劃設計工作的時間應盡快完成，以利于后期的施工組織，GPS測量技術正好能夠滿足這個要求，可以更快地向設計部門提供數字化的測繪成果，從而達到現代農業項目開展的要求，同時GPS技術的進一步發展還會在建立更新地理信息系統起到更大的應用，從而服務于各領域。

1 孔祥元, 梅是義. 控制測量學〔M〕武漢: 武漢大學出版社, 2002.

2 GB/T18314-2001《全球定位系統（GPS）測量規范》.

3 CH/T2009-2010《全球定位系統實時動態測量（RTK）技術規范》.