GPS技術在地形測量中的應用

李飛

【摘要】近年來，隨著GPS技術在地形測量過程中的應用范圍不斷擴大，其應用優勢得到了業界的廣泛認可，為用戶提供了連續的、精度較高的技術參數。本文從地形測量（數字化測繪技術）和控制測量（GPS）兩個方面，就GPS技術在地形測量中的應用實踐，談一下自己的觀點和認識，以供參考。

【關鍵詞】地形測量；GPS技術；應用；研究

GPS技術的測量精度非常的高，而且受環境、距離的影響比較小，可用在地形條件相對比較復雜的區域，以及局部重點工程施工建設測量。同時GPS技術基本上實現了自動化操作，有效地減少了戶外勞動強度，大大提升了作業效率。

1、數字化測繪技術

數字化測繪是現代工程項目規劃和施工建設的基礎，因數字化測量過程中需要高精確數據，所以需要數字化技術手段。

1.1 測量工序安排

在地形測量過程中，其基本的工序包括兩個具體的環節：第一個環節是控制測量、計算機輔助平差計算；第二環節是碎部數據信息采集、以及軟件編圖。上述兩個環節之間通過數據傳輸聯系，不僅可以平行施工，而且還可以順序施工，較之于傳統的地形測量而言，有效地減少了中間環節。

1.2 測量方案

在地形測量過程中，作業方案設計過程中，應當根據測量儀器設備、環境條件，最終確定儀器設備， 由于作業方案存在著一定的差異性，所以通常選用靜態GPS網、動態加密控制以及動態碎部數據信息采集方式，然后再利用現代計算機軟件機成圖。通常情況下，大比例尺地形測量過程中，可一次性布網到測站點，直接測圖。

1.3 測量方法

從施工工序上來看，地形測量無需遵守“先控后測”的原則，可同時進行測量控制和碎部測圖，甚至還可進行先測圖、后控制（只需將碎部成圖）。將控制點作為基準，利用成圖軟件糾正測站。在此過程中，數字化地形測量無需將其作為專門工作來實施，并以此為基礎進行碎部測圖。在地形測量過程中，成圖工作已轉到內業作業。

2、地形測量模式

第一，數字測記法。所謂數字測記法，主要是指室內成圖、野外測記等模式。在地形測量過程中，將全站儀作測量工具，并且用電子手簿記錄之，采用人工方式制作草圖，并配以編碼系統。電子手簿可將野外測量數據資料傳到計算機上，再借肋成圖軟件和技術手段，根據參考草圖、編碼系統，進行編輯成圖。就電子手簿應用問題而言，可選用全站儀配套的電子手簿或者專門的記錄手簿。

第二，電子平板法。對于電子平板模式而言，其主要是指野外測繪、現場編輯成圖以及實時顯示三種模式。電子平板測量是將全站儀、便攜機聯系在一起，該便攜機施工安裝有成圖軟件，利用全站儀對地形點測量，并且利用計算機屏幕實時顯示點位、圖形，在滿足測圖要求的基礎上，將編輯、測量數據信息存盤。同時，采用該種測量技術手段，相當于測量現場就有測繪地形圖一樣。

3、地形測量應注意事項與GPS技術在測量中的應用

3.1地形測量注意事項

在測繪過程中，應當盡可能以自然分界為標準，比如河流、道路等，這樣可有效減少接邊處理問題，對地形圖施測具有非常重要的作用。實際測量過程中，應當盡可能對測量到的點施測，而且測量過程中所用的工具不能是皮尺。實踐中可以看到，全站儀在測量過程中其速度非常的快、而且測量距離比較遠，所以是比較好的選擇，而皮尺等工具無法達到測量精度要求。在數字測圖過程中，很多環節是通過計算機來實現的，因此各單位需做好檢核工作，特別是那些遠離作業點的測區，更需采取有效的措施。在測量過程中，應當以同類地物測量為宜，有利于觀測人員快速輸入數字和字母。地形測量時，可靈活應用各種測量技術手段和方法。

3.2GPS技術在地形測量中的應用

某地形測量過程中，工程項目地處丘陵區域，海拔在180米左右；測區居民零散分布，村間有鄉村小路連接，交通非常的不便，這在很大程度上增加了測繪的難度。該工程測量過程中的主要任務是：布設16個C級GPS點，可控面積大約70平方公里；測繪1：2000地形圖，面積為60平方公里，布設施測三等水準網。在該次測繪過程中，采用的是雙頻GPS接收機，標稱的精度達到了5 mm±1×10-6mm。

在外業觀測過程中，采用適量GPS接收機同步觀測作業，網外業觀測自西向東以邊連接構網觀測。對于接收機天線而言，安置的腳架在標志中心點垂線上，在具體的測量之前，先進行檢驗和校正，用光學對點器對中、整平，其誤差不能超過3毫米。天線量高時用測高尺，取位0.001毫米，取中數記錄在外業記錄手簿之上；然后，在觀測后構建GPS基線向量網，以三角形為宜，各測站數據信息的剔除率不能超過10%。

在內業解算過程中，應當做好三個方面的工作：第一，數據處理。外業數據處理過程中，采用的是TG01.6商業軟件包。在采集到外業當天的數據信息以后，即將其傳輸至計算機上，并將外業記錄的天線高度輸入到計算機上，然后利用多基線批處理程序來實現數據的自動化處。根據計算機處理后輸出的相應基線質量摘要，并且對基線方差比、周跳數、中誤差以及測站數據剔除率進行全面的檢查，其中基線質量均需控制在限差半數范圍之內。第二，閉合環檢驗。實踐中可以看到，由多個獨立觀測邊構成的閉合環在網中的數量非常的多，為有效檢查控制網精度，對環閉合差大小進行統計，以及檢測GPS網結構強度。在進行閉合環檢驗過程中，采取的檢驗方式是三節點閉合環，而且GPS網內的每條邊需被檢查一次。第三，GPS網平差。GPS網平差計算過程中，采用的是TG01.6軟件包，而且在網平差之前對解算所得的基線進行合理的選擇，以基線質量較好的GPS平差網為宜。程序應用GPS自由網的重心，對整個網的旋轉、平移進行有效控制，并且用內部約束方式來滿足網中方位角以及尺度約束條件。此次采用的GPS網，聯測的已知點數為3，而且在平差之前需對聯測已知點精度進行分析檢查，其中固定2個點，然后對第3個點進行檢查。從結果上來看，上述3個點間的精度基本一致，于是決定用3個已知點作為GPS網約束平差起算點。在固定好3個起算點平面坐標約束平差以后，GPS網在坐標系內的參考因子為1.00，其自由度167，實現了平差收斂。

3.3 觀測精度

GPS技術的應用，有效地降低了載波相位測量改正后的殘余誤差，同時還有效地減小了接收機鐘差、衛星改正后的殘余誤差影響，從而使測量精度實現了厘米級。通常情況下，系統標稱平面精度和高程精度分別為10±2×10-6mm、20±2×10-6mm。為了能夠有效提高測量精度和效率，可采取以下措施：第一，信號接收半徑15公里。為確保測量精度，在實測過程中信號接收半徑應當控制在4公里以內。第二，設備接收衛星數目4顆時可開展測量工作，實測時需接收至少5顆衛星。同時，還要合理布設基準站，使其在有效測區最高控制點，這有利于接收衛星和數據鏈信號。

結語：

總而言之，隨著GPS技術應用的不斷深化，在地形測量過程中的應用更加的廣泛，GPS技術使測量過程更加簡化，結果更精確，值得應用和推廣。

【參考文獻】

[1]汪如軍.GPS—RTK在山區水利工程地形測量中的應用[J].通訊世界：下半月，2013（04）.

[2]陸慶云；談測繪工程常見問題及解決措施[J]中國外資，2011（18）.

[3]何顯祿；淺談全野外數字化地形測量的流程[J]現代物業（上旬刊），2011（10）.

[4]華幸才.數字化測繪在地形測量中的應用探討[J]城市建設理論研究，2011（19）.