GPS技術在地形測量中應用的探究

摘 要：本文主要針對GPS技術在地形測量中的應用展開了探究，對GPS作了簡要的介紹，并對GPS在地形測量中的應用作了系統的探討，并結合具體的實例加以論述，以期能為有關方面的需要提供有益的參考和借鑒。

關鍵詞：GPS；地形測量；應用

隨著信息科學技術的日益進步，GPS技術在某些工程中大有取代傳統測量的趨勢，在我們生產生活中的應用越來越廣泛。而將GPS技術應用到地形測量中，可以快速完成地形的信息采集和圖形測繪等工作，極大的提高了地形測量的工作效率?；诖?，本文就GPS技術在地形測量中的應用進行了探究，相信對有關方面的需要能有一定幫助。

1 GPS簡介

GPS普遍運用測距的方式提供各種數據，由于衛星和接收機的時鐘誤差，因此，GPS衛星定位測量應至少對4顆衛星進行觀測來進行定位計算。如圖1所示可確定4個距離觀測方程。

式中：i=1、2、3、4；C為GPS信號的傳播速度；（Xi，Yi，Zi）為衛星的軌道坐標；ti為各個衛星的時鐘差；ρi為各個衛星到測站點接收機天線的距離。

2 數字化地形測量概述

隨著測繪技術的飛速發展，GPS+全站儀+計算機的全數字化地形測量模式逐步成熟并基本普及，這種模式正在替代而且必將完全替代傳統的大平板儀地形測量，成為地形測量的主流模式；另一方面，地形測量模式的更新又將對測繪單位儀器設備、人員素質、管理方式、作業組織等產生一系列的影響。

數字化地形測量的生產工序可概括為兩個環節：

（1）控制測量與計算機輔助平差計算；

（2）碎部數據采集與軟件編圖成圖。兩個環節間以數據傳輸為紐帶，即可平行施工又可順序施工，與傳統地形測量相比，壓縮了大量的中間生產環節。

3 GPS數據處理

GPS數據處理要從原始的觀測值出發得到最終的測量定位成果，其數據處理過程大致分為GPS測量數據的基線向量解算、GPS基線向量網平差以及GPS網平差或與地面網聯合平差等幾個階段。數據處理的基本流程：數據采集、數據傳輸、預處理、基線解算、GPS網平差。

3.1 GPS網技術設計

GPS技術分為外業施測和內業數據處理兩部分工作。外業施測是內業工作的數據來源，也是整個GPS技術工作的基礎。如何作好GPS野外作業，對確保GPS外業觀測數據質量，提高整個GPS技術的成果精度，顯得尤為重要。

（1）GPS測量精度標準及分類

對于各類GPS網的精度設計主要取決于網的用途。用于地殼形變及國家基本大地測量的GPS網可參照《規范》中的A、B級精度分級，見表1；用于城市或工程的GPS網可根據相鄰點的平均距離和精度參照《規程》中的二、三、四等和一、二級精度分級，見表2。在具體布設中，可以分級布設，也可以越級布設。

各等級GPS相鄰點間的弦長精度用下式表示

（2）GPS點的密度標準

各種不同的任務要求和服務對象，對GPS點的分布要求也不同?，F行規范對GPS網中兩相鄰點間的距離、各等級GPS網相鄰點的平均距離視其需要也做出規定。

3.2 外業數據采集

利用RTK進行數字化測圖的基本步驟是先控制測量，然后利用RTK測量圖根點，再利用全站儀測量碎步點，再進行數字化成圖?；蛘呤窍瓤刂茰y量，然后直接利用RTK測量碎部點，再進行數字化成圖。作業過程主要包括外業數據采集和內業數據處理，外業數據采集包括控制測量和碎部測量兩部分，內業主要包括GPS數據處理和數字化地圖編輯。

4 實例分析

4.1 測區概況

測區右側是峭壁聳立，左面是萬丈深谷，地勢險峻。在峭壁山路口，有一半側小亭，柱梁貼崖而立。

測區為某地的一個廠房，中心地理坐標已確定，在測區內以一個四等GPS點為起算點。

4.2 GPS網控制測量

根據工程測量設計及規范要求進行較高精度的測量；本次平面控制采用采用Trimble雙頻GPS接收機衛星定位測量方法聯測國家高等級控制點，沿測區布設一級GPS控制網進行首級控制。

利用GPS建立一級控制點，每時段采集數據前，作業員量取天線高，記錄此時段的接收衛星數、故障情況；一個時段觀測過程中無關閉接收機重新啟動、進行接收機初始化、改變數據采集間隔、改變天線位置；觀測員在作業期間未擅自離開測站，并應防止儀器受震動和被移動，防止人和其他物體靠近儀器、以免遮擋衛星信號；觀測時無人在接收機旁使用手機和對講機，避免了干擾衛星信號；在觀測過程中應保證接收機正常工作，數據記錄正確，觀測結束后，在GPS手簿中輸入這些點的WGS-84坐標和地方坐標，手簿內置軟件會自動計算控制點的坐標轉換參數。

控制網如圖2所示。

用GPSRTK布設圖根點，根據《工程測量規范》圖根點的精度相對于鄰近等級控制點的點位中誤差不應大于圖上0.1mm；高程的中誤差，不應大于測圖基本等高距的1/10；用實時GPSRTK來布設圖根點。

4.3 1：500地形圖碎部測量

使用全站儀及GPSRTK在野外采集數據十分快捷方便。在數據采集以前要作好點矯正、建立文件等準備工作，架設好基準站以后要檢測流動站測點是否準確，然后就可以開始進行碎部點的測量采集了。在碎部點的采集過程中應盡量保證采點均勻，重復點盡量減少，否則會影響DTM的建立，不利于成圖。在野外工作時，要及時將特殊地物等特征點的位置作記錄，并畫好草圖，方便以后電子地圖的勾勒。此外，在使用GPS—RTK作業時一定要注意衛星數目不小于4顆。

5 結束語

綜上所述，GPS技術具有其他技術無可比擬的優勢，在地形測量工作中的重要性日益凸顯出來。但是在實際的應用中，仍然存在著一定的問題影響著工作的順利進行，因此還是需要我們熟悉GPS的應用技術，在地形測量的工作中避其利害，把有利于實際生產的技術帶到工作中來。

參考文獻

[1]呂莉.GPS技術在地形測量中的應用[J].城市建筑.2013（08）.

[2]雷小鵬.GPS-RTK技術在地形測量中的應用探討[J].中華民居（下旬刊）.2014（06）.