GPS在林業面積測量中的應用探尋

王玨 馬娜

摘 要：在森林資源開發的過程中需要加強面積測量工作，這是確保森林資源開發方案科學合理的重要基礎。而在林業面積測量過程中，對GPS技術進行充分應用可以及時掌握林業面積的動態變化情況，并及時做出正確的開發決策。因此，需要對GPS技術在應用過程中的優點進行全面分析，了解在林業面積測量過程中存在的具體誤差，并對GPS在林業面積測量中的應用要點進行深入探索，從而提高林業面積測量結果的可靠性。

關鍵詞：GPS技術;林業面積;測量實踐;應用要點

前言

作為全方位實時三維導航以及定位系統，GPS在應用過程中的定位精度比較高，工作效率相對較高，并且操作過程比較簡單，功能用途比較多，其應用領域在不斷擴大。在林業科技水平提高的背景下，對GPS技術進行充分應用，可以在極大程度上提高林業建設工作質量。在林業調查規劃中對GPS進行運用可以準確掌握林業面積，對提高林業面積測量工作的效率和質量都有積極幫助。

一、GPS技術的原理與特點

在GPS定位系統應用過程中，其定位誤差受大氣干擾比較大，可能會產生游移誤差，如果將1臺GPS固定，在測量范圍的某一個點利用另一臺GPS進行繞測，數據下載后用來固定的GPS可以有效消除繞測GPS的游移誤差。利用GPS航跡點生成原理可以每10秒鐘生成一個航跡點，每一個航跡點都是具體的坐標。對這些坐標進行聯系接可以形成測量圖形。利用這些坐標可以對閉合圖形的面積進行準確計算。這也是林業面積測量過程中GPS技術應用的主要原理。在實際應用中需要將GPS測量面積與羅盤儀閉合導線測量的實測面積以及最大絕對誤差進行對比分析，才能夠獲取最大測量誤差。而將最大測量誤差與面積進行回歸分析后，可以準確獲取GPS可測量的最小面積。

GPS系統的定位精度比較高，GPS的相對定位精度在100～500千米內的誤差為7到8米，1000千米范圍內，誤差可以達到9～10米。并且GPS的測繪時間相對較短，目前GPS系統在不斷完善，現在的軟件功能也越來越多，在21千米以內的相對靜態定位只需要15分鐘左右即可完成，可以保證定位結果的準確度。在GPS測定過程中也不需要對測點之間的通視性進行嚴格控制，只需要確保測點上方開闊即可，能夠大大節約測量時間，提高測繪工作效率。再加上GPS系統的操作過程比較簡單，其自動化水平也越來越高，接收機的體積越來越小，手持GPS在應用過程中受氣候的影響相對較少，可以進行全天候作業，對保證林業面積測量工作的整體效率有積極作用[1]。

二、林業面積測量誤差分析

目前，在林業面積測量過程中，對GPS技術進行應用可能會存在一些誤差，這些誤差主要包括以下兩方面：第一，非人為因素誤差。這一誤差主要是由GPS技術在測量過程中的誤差導致的。例如衛星時鐘誤差，衛星會存在一些誤微小誤差，衛星的定位是被持續監控的，但并不是每一秒都處于被監控的狀態，在這一期間如果存在微小的定位誤差，會對接收器在定位計算時的準確性受到影響。除此之外，氣候、陽光等也會導致GPS測量誤差產生。第二，人為因素。在林業面積測量過程中，如果測量面積比較大，其產生誤差越小。一般情況，每次林業測量的面積在5畝以上，在人為測量的過程中，如果利用手持GPS接收機進行測量，拐彎時行走速度比較快，或者山坡比較陡，雜草雜灌比較多，測量人員未走到測量邊沿進行測量，會導致測量誤差。此外，手持GPS的穩定性不足，可能會導致接收衛星信號受到一定影響。一般林業面積測量的允許誤差在3%～5%左右[2]。

三、GPS在林業面積測量中的應用

（一）測量前準備

做好有效的測量前準備工作是保證后續測量工作順利進行的重要基礎。在林業面積測量之前需要做好以下準備：

第一，做好羅盤儀閉合導線測量面積誤差分析模型程序準備工作。為了保證羅盤儀閉合導線測量面積最大誤差在允許范圍內，需要構建不同長度和寬度的矩形模型。在模型構建的過程中，閉合點落在以起點為圓形、周長為1/200半徑的圓上，而從0°開始需要以北方位角3為單位形成一系列點，對每一個點和其他點之間的圖形進行平差。利用割補法對面積進行計算。在這一面積計算過程中，其與真實面積進行對比可以獲取相對誤差，最終找出最大面積相對誤差。在分析過程中，如果圖形縱橫長度相接近，面積最大相對誤差大約為1%，圖形縱橫長度相差比較大的情況下，面積最大相對誤差可能為大于1%或者小于1%。因此，在具體的應用過程中需要對范圍橫縱寬度進行合理控制，盡可能確保其均勻性。

第二，GPS系統設置工作。在測量之前需要對GPS系統進行科學設置。尤其要清除原有航跡點和航跡點記錄，并將航跡點生成設置為每10秒記錄一個航跡點。

第三，測量儀器工具準備。在林業面積測量之前需要完成羅盤儀、手持GPS機、記錄表、全站儀等準備工作。此外，還要對羅盤儀的視距、磁針等進行檢測，確保羅盤儀的精度符合測量需求。

（二）外業測量作業

在林業面積測量過程中主要是完成外業測量作業。GPS全球定位系統在勘探測繪的過程中，主要是定位造林地塊、地塊位置以及形狀，這樣在地形圖上可以標注具體的位置，并利用GPS對面積進行計算。在利用GPS對林業面積進行測量之前，需要對該區域中的中央經線進行準確計算，同時要獲取投影比例，東西偏差與南北偏差等。只有輸入正確參數才能夠保證面積測量結果的準確性。測量面積時，需要經過多次對比試驗，可以利用GPS和羅盤儀對不同面積地塊進行分別測量，對比面積越大之間的差距越小，而積越小兩者之間的差距會越大。如果積為1公頃以上的地塊，在測量過程中對GPS技術進行應用可以在極大程度上確保測量結果的精準度;而積在1公頃以下的地塊主要是利用羅盤儀對面積進行測量。

對不規則地塊進行面積測量的過程中，可以利用GPS航跡測量方法。而對規則地塊進行測量時，主要是以航線測量方法為主。在實際操作中GPS需要測量由幾個點為頂點圍成的多邊形面積，每一個航線不能超過50個航跡點。在面積測量時需要對航跡測量方法和航線測量方法進行綜合應用，充分發揮GPS技術在林業面積測量過程中的積極優勢。

除此之外，還可以對手持GPS測量方法進行有效應用。目前，在GPS技術發展過程中手持GPS的功能越來越強大。在手持GPS測量時，需要根據林業面積確定測點密度。可以利用獨自電子氣壓測高儀完成測量作業，其測高精度在3米之內，配合電子羅盤可以在隧道、密林中進行導航，使測量工作更加簡單。在面積計算的過程中需要根據面積計算器按開始鍵，走一圈之后按結束鍵，這樣面積和走過的距離可以自動求出面積。

（三）內業數據處理

完成外業數據測量工作后，需要對內業數據進行處理。在具體的處理過程中主要從以下角度出發：

第一，羅盤儀閉合導線測量數據處理工作。需要將北方位角以及水平距等數據輸入到文件系統內，利用坐標生成和平差程序生成平差普絕對誤差、相對誤差以及平差后不同坐標的具體文件。如果相對誤差在1/200，可以運行面積計算程序從而生成羅盤儀閉合導線測量的具體面積。

第二，對GPS測量的數據進行處理。將兩臺GPS的數據下載后形成文件，利用GPS游移誤差消除程序可以獲取消除誤差后的地理坐標位置。對這些位置進行轉變使其成為公里網坐標值，并利用面積計算程序獲取GPS測量的位置。這一面積為林業測量面積的真實值[3]。

（四）GPS測量中的注意要點

在林業面積測量過程中對GPS進行應用時，還要注意以下要點，盡可能提高GPS測量結果的可靠性：

第一，在測量時如果利用手持GPS機進行測量，必須保證手持機豎握在手中，這樣才能夠確保內置天線接收到的GPS信號連續穩定，不能平放在手中測量。并且在測量時需要隨帶攜帶地形圖，做好明顯拐點地貌圖對應航點標注工作，方便進行核對和修改內業中存在的誤差。

第二，在航點測量過程中航點以及航點之間的定位距離要控制在30米之內。而在復雜地形環境下或者信號比較弱的情況下，需要增加航點的布設密度。在航點定點的過程中需要對各項參數的具體情況進行觀察，如果信號穩定和精度符合要求才能夠定點。

第三，在外業測量過程中必須帶足電池，防止手持GPS機應用過程中出現沒電情況。在測量時需要盡可能避開高壓電線以及變電器周邊，防止這些障礙物對衛星信號的接收準確度產生影響。尤其是在讀數時，盡可能在空闊的地方讀數。在測量距離比較短的情況下，需要對干擾問題進行全面把握，必須在有障礙物的地方進行定點時，需要盡可能確保GPS機處于相對空曠的區域，提高信號接收的準確度。高壓電產生的磁場會直接干擾GPS信號，因此，在有電磁干擾的區域進行定點時，需要利用差位定點，將地點位置平移幾米，降低電磁干擾，并在圖紙中注明，在正式繪圖時需要復位。

四、結語

綜上所述，在林業面積測量過程中對GPS技術進行應用可以大大提高林業面積測量結果的精準度。在林業面積為3.4公頃以上時，GPS面積測量精度可以達到90%以上。在GPS應用過程中，可以將GPS面積測量與羅盤儀導線測量進行綜合應用，從而保證林業面積測量結果的精準度。需要注意在GPS面積測量過程中受游移誤差的影響比較大。因此，測量面積越大，其測量結果的精準度也高。GPS面積測量在應用過程中需要繞測量范圍一周，這樣能夠獲取測量結果，操作過程比較簡單，并且投入的成本比較低，測量效率相對較高，可以確保林業面積測量工作的整體水平。

參考文獻：

[1]李江朋.GPS在林業生產面積測量中的應用[J].地礦測繪，2021，4（1）：59-60.

[2]步少立.GPS技術在林業測繪中的應用探討[J].農業與技術，2020，40（20）：2.

[3]蔣東云.GPS測繪技術在測繪工程中的整合應用實踐探尋[J].科學咨詢，2021（29）：1.