GPS技術(shù)在地形測量中的應(yīng)用

李飛

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

【關(guān)鍵詞】地形測量；GPS技術(shù)；應(yīng)用；研究

GPS技術(shù)的測量精度非常的高，而且受環(huán)境、距離的影響比較小，可用在地形條件相對比較復(fù)雜的區(qū)域，以及局部重點工程施工建設(shè)測量。同時GPS技術(shù)基本上實現(xiàn)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(yè)效率。

1、數(shù)字化測繪技術(shù)

數(shù)字化測繪是現(xiàn)代工程項目規(guī)劃和施工建設(shè)的基礎(chǔ)，因數(shù)字化測量過程中需要高精確數(shù)據(jù)，所以需要數(shù)字化技術(shù)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(huán)節(jié)：第一個環(huán)節(jié)是控制測量、計算機輔助平差計算；第二環(huán)節(jié)是碎部數(shù)據(jù)信息采集、以及軟件編圖。上述兩個環(huán)節(jié)之間通過數(shù)據(jù)傳輸聯(lián)系，不僅可以平行施工，而且還可以順序施工，較之于傳統(tǒng)的地形測量而言，有效地減少了中間環(huán)節(jié)。

1.2 測量方案

在地形測量過程中，作業(yè)方案設(shè)計過程中，應(yīng)當(dāng)根據(jù)測量儀器設(shè)備、環(huán)境條件，最終確定儀器設(shè)備， 由于作業(yè)方案存在著一定的差異性，所以通常選用靜態(tài)GPS網(wǎng)、動態(tài)加密控制以及動態(tài)碎部數(shù)據(jù)信息采集方式，然后再利用現(xiàn)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(wǎng)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(shù)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(chǔ)進行碎部測圖。在地形測量過程中，成圖工作已轉(zhuǎn)到內(nèi)業(yè)作業(yè)。

2、地形測量模式

第一，數(shù)字測記法。所謂數(shù)字測記法，主要是指室內(nèi)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(tǒng)。電子手簿可將野外測量數(shù)據(jù)資料傳到計算機上，再借肋成圖軟件和技術(shù)手段，根據(jù)參考草圖、編碼系統(tǒng)，進行編輯成圖。就電子手簿應(yīng)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(xiàn)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(lián)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(chǔ)上，將編輯、測量數(shù)據(jù)信息存盤。同時，采用該種測量技術(shù)手段，相當(dāng)于測量現(xiàn)場就有測繪地形圖一樣。

3、地形測量應(yīng)注意事項與GPS技術(shù)在測量中的應(yīng)用

3.1地形測量注意事項

在測繪過程中，應(yīng)當(dāng)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(yīng)當(dāng)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(shù)字測圖過程中，很多環(huán)節(jié)是通過計算機來實現(xiàn)的，因此各單位需做好檢核工作，特別是那些遠離作業(yè)點的測區(qū)，更需采取有效的措施。在測量過程中，應(yīng)當(dāng)以同類地物測量為宜，有利于觀測人員快速輸入數(shù)字和字母。地形測量時，可靈活應(yīng)用各種測量技術(shù)手段和方法。

3.2GPS技術(shù)在地形測量中的應(yīng)用

某地形測量過程中，工程項目地處丘陵區(qū)域，海拔在180米左右；測區(qū)居民零散分布，村間有鄉(xiāng)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(wù)是：布設(shè)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(shè)施測三等水準網(wǎng)。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(yè)觀測過程中，采用適量GPS接收機同步觀測作業(yè)，網(wǎng)外業(yè)觀測自西向東以邊連接構(gòu)網(wǎng)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(xué)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(shù)記錄在外業(yè)記錄手簿之上；然后，在觀測后構(gòu)建GPS基線向量網(wǎng)，以三角形為宜，各測站數(shù)據(jù)信息的剔除率不能超過10%。

在內(nèi)業(yè)解算過程中，應(yīng)當(dāng)做好三個方面的工作：第一，數(shù)據(jù)處理。外業(yè)數(shù)據(jù)處理過程中，采用的是TG01.6商業(yè)軟件包。在采集到外業(yè)當(dāng)天的數(shù)據(jù)信息以后，即將其傳輸至計算機上，并將外業(yè)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(xiàn)數(shù)據(jù)的自動化處。根據(jù)計算機處理后輸出的相應(yīng)基線質(zhì)量摘要，并且對基線方差比、周跳數(shù)、中誤差以及測站數(shù)據(jù)剔除率進行全面的檢查，其中基線質(zhì)量均需控制在限差半數(shù)范圍之內(nèi)。第二，閉合環(huán)檢驗。實踐中可以看到，由多個獨立觀測邊構(gòu)成的閉合環(huán)在網(wǎng)中的數(shù)量非常的多，為有效檢查控制網(wǎng)精度，對環(huán)閉合差大小進行統(tǒng)計，以及檢測GPS網(wǎng)結(jié)構(gòu)強度。在進行閉合環(huán)檢驗過程中，采取的檢驗方式是三節(jié)點閉合環(huán)，而且GPS網(wǎng)內(nèi)的每條邊需被檢查一次。第三，GPS網(wǎng)平差。GPS網(wǎng)平差計算過程中，采用的是TG01.6軟件包，而且在網(wǎng)平差之前對解算所得的基線進行合理的選擇，以基線質(zhì)量較好的GPS平差網(wǎng)為宜。程序應(yīng)用GPS自由網(wǎng)的重心，對整個網(wǎng)的旋轉(zhuǎn)、平移進行有效控制，并且用內(nèi)部約束方式來滿足網(wǎng)中方位角以及尺度約束條件。此次采用的GPS網(wǎng)，聯(lián)測的已知點數(shù)為3，而且在平差之前需對聯(lián)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(jié)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(wǎng)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(wǎng)在坐標系內(nèi)的參考因子為1.00，其自由度167，實現(xiàn)了平差收斂。

3.3 觀測精度

GPS技術(shù)的應(yīng)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(wèi)星改正后的殘余誤差影響，從而使測量精度實現(xiàn)了厘米級。通常情況下，系統(tǒng)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(yīng)當(dāng)控制在4公里以內(nèi)。第二，設(shè)備接收衛(wèi)星數(shù)目4顆時可開展測量工作，實測時需接收至少5顆衛(wèi)星。同時，還要合理布設(shè)基準站，使其在有效測區(qū)最高控制點，這有利于接收衛(wèi)星和數(shù)據(jù)鏈信號。

結(jié)語：

總而言之，隨著GPS技術(shù)應(yīng)用的不斷深化，在地形測量過程中的應(yīng)用更加的廣泛，GPS技術(shù)使測量過程更加簡化，結(jié)果更精確，值得應(yīng)用和推廣。

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