GPS技术在地形测量中应用的探究

摘 要：本文主要针对GPS技术在地形测量中的应用展开了探究，对GPS作了简要的介绍，并对GPS在地形测量中的应用作了系统的探讨，并结合具体的实例加以论述，以期能为有关方面的需要提供有益的参考和借鉴。

关键词：GPS；地形测量；应用

随着信息科学技术的日益进步，GPS技术在某些工程中大有取代传统测量的趋势，在我们生产生活中的应用越来越广泛。而将GPS技术应用到地形测量中，可以快速完成地形的信息采集和图形测绘等工作，极大的提高了地形测量的工作效率。基于此，本文就GPS技术在地形测量中的应用进行了探究，相信对有关方面的需要能有一定帮助。

1 GPS简介

GPS普遍运用测距的方式提供各种数据，由于卫星和接收机的时钟误差，因此，GPS卫星定位测量应至少对4颗卫星进行观测来进行定位计算。如图1所示可确定4个距离观测方程。

式中：i=1、2、3、4；C为GPS信号的传播速度；（Xi，Yi，Zi）为卫星的轨道坐标；ti为各个卫星的时钟差；ρi为各个卫星到测站点接收机天线的距离。

2 数字化地形测量概述

随着测绘技术的飞速发展，GPS+全站仪+计算机的全数字化地形测量模式逐步成熟并基本普及，这种模式正在替代而且必将完全替代传统的大平板仪地形测量，成为地形测量的主流模式；另一方面，地形测量模式的更新又将对测绘单位仪器设备、人员素质、管理方式、作业组织等产生一系列的影响。

数字化地形测量的生产工序可概括为两个环节：

（1）控制测量与计算机辅助平差计算；

（2）碎部数据采集与软件编图成图。两个环节间以数据传输为纽带，即可平行施工又可顺序施工，与传统地形测量相比，压缩了大量的中间生产环节。

3 GPS数据处理

GPS数据处理要从原始的观测值出发得到最终的测量定位成果，其数据处理过程大致分为GPS测量数据的基线向量解算、GPS基线向量网平差以及GPS网平差或与地面网联合平差等几个阶段。数据处理的基本流程：数据采集、数据传输、预处理、基线解算、GPS网平差。

3.1 GPS网技术设计

GPS技术分为外业施测和内业数据处理两部分工作。外业施测是内业工作的数据来源，也是整个GPS技术工作的基础。如何作好GPS野外作业，对确保GPS外业观测数据质量，提高整个GPS技术的成果精度，显得尤为重要。

（1）GPS测量精度标准及分类

对于各类GPS网的精度设计主要取决于网的用途。用于地壳形变及国家基本大地测量的GPS网可参照《规范》中的A、B级精度分级，见表1；用于城市或工程的GPS网可根据相邻点的平均距离和精度参照《规程》中的二、三、四等和一、二级精度分级，见表2。在具体布设中，可以分级布设，也可以越级布设。

各等级GPS相邻点间的弦长精度用下式表示

（2）GPS点的密度标准

各种不同的任务要求和服务对象，对GPS点的分布要求也不同。现行规范对GPS网中两相邻点间的距离、各等级GPS网相邻点的平均距离视其需要也做出规定。

3.2 外业数据采集

利用RTK进行数字化测图的基本步骤是先控制测量，然后利用RTK测量图根点，再利用全站仪测量碎步点，再进行数字化成图。或者是先控制测量，然后直接利用RTK测量碎部点，再进行数字化成图。作业过程主要包括外业数据采集和内业数据处理，外业数据采集包括控制测量和碎部测量两部分，内业主要包括GPS数据处理和数字化地图编辑。

4 实例分析

4.1 测区概况

测区右侧是峭壁耸立，左面是万丈深谷，地势险峻。在峭壁山路口，有一半侧小亭，柱梁贴崖而立。

测区为某地的一个厂房，中心地理坐标已确定，在测区内以一个四等GPS点为起算点。

4.2 GPS网控制测量

根据工程测量设计及规范要求进行较高精度的测量；本次平面控制采用采用Trimble双频GPS接收机卫星定位测量方法联测国家高等级控制点，沿测区布设一级GPS控制网进行首级控制。

利用GPS建立一级控制点，每时段采集数据前，作业员量取天线高，记录此时段的接收卫星数、故障情况；一个时段观测过程中无关闭接收机重新启动、进行接收机初始化、改变数据采集间隔、改变天线位置；观测员在作业期间未擅自离开测站，并应防止仪器受震动和被移动，防止人和其他物体靠近仪器、以免遮挡卫星信号；观测时无人在接收机旁使用手机和对讲机，避免了干扰卫星信号；在观测过程中应保证接收机正常工作，数据记录正确，观测结束后，在GPS手簿中输入这些点的WGS-84坐标和地方坐标，手簿内置软件会自动计算控制点的坐标转换参数。

控制网如图2所示。

用GPSRTK布设图根点，根据《工程测量规范》图根点的精度相对于邻近等级控制点的点位中误差不应大于图上0.1mm；高程的中误差，不应大于测图基本等高距的1/10；用实时GPSRTK来布设图根点。

4.3 1：500地形图碎部测量

使用全站仪及GPSRTK在野外采集数据十分快捷方便。在数据采集以前要作好点矫正、建立文件等准备工作，架设好基准站以后要检测流动站测点是否准确，然后就可以开始进行碎部点的测量采集了。在碎部点的采集过程中应尽量保证采点均匀，重复点尽量减少，否则会影响DTM的建立，不利于成图。在野外工作时，要及时将特殊地物等特征点的位置作记录，并画好草图，方便以后电子地图的勾勒。此外，在使用GPS—RTK作业时一定要注意卫星数目不小于4颗。

5 结束语

综上所述，GPS技术具有其他技术无可比拟的优势，在地形测量工作中的重要性日益凸显出来。但是在实际的应用中，仍然存在着一定的问题影响着工作的顺利进行，因此还是需要我们熟悉GPS的应用技术，在地形测量的工作中避其利害，把有利于实际生产的技术带到工作中来。

参考文献

[1]吕莉.GPS技术在地形测量中的应用[J].城市建筑.2013（08）.

[2]雷小鹏.GPS-RTK技术在地形测量中的应用探讨[J].中华民居（下旬刊）.2014（06）.

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