GPS在地形測量中的應用

摘 要：隨著社會的發展和科技的進步，測繪業也取得了較大發展，在地形測量中逐漸建立了RS、GPS等一系列現代測繪技術體系，GPS技術優點眾多，目前在測繪業得到廣泛應用。本文概述了GPS技術的基本情況，從GPS RTK定位、GPS的選點、布網幾方面來分析它在地形測量中的應用，并指出了在地形測量中應用GPS技術的優點。

關鍵詞：GPS 地形測量 應用

中圖分類號：P228 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2013）02（a）-0045-01

GPS系統最早是由美國研制出來的，用于衛星導航和定位，隨著社會的發展，這一系統逐漸滲透到國民經濟中的各個領域而被廣泛應用。就測繪業來說，在進行地形測量時，如果控制點較少，而且通視條件差的情況下，用常規測量方法不僅增加工作量和工作強度，并且測量的準確率也不高，而應用GPS技術來進行傳遞測量，則能很好的解決這一難題。

1 GPS技術的概述

GPS系統主要包括GPS衛星星座、地面監控系統和GPS信號接收機這三大部分。在地形測量中，它是建立平面控制網的一種標準手段，同時GPS中的電子測距導線也是一種最基本的控制測量方法。GPS衛星星座是這一系統的空間部分，由多顆衛星組成并分布在不同的軌道面上，通過衛星的掃描和反應，能夠向全球范圍內的用戶提供相關系統信息，這一技術具有精度高、實時性和連續性強的特點，因此被廣泛應用。在地形測量中是用靜態測量的方式來進行的，可以不用GPS RTK來布設各個控制點，而根據基準控制點來快速且具有高精度的測定地形點的坐標，利用測圖軟件測繪成電子地圖，然后再通過計算對比來輸出比例尺的圖件。在地形測量中要用到GPS RTK定位技術，首先由基準站用無線電將測量的載波相位觀測值、偽距觀測值和基準站坐標實時的發送給流動站，流動站將基準站發送的信息利用無線電接收后，差分處理信息中的載波相位觀測值，計算出流動站和基準站之間的坐標差，將這個坐標差加上基準站的坐標就可以得到流動站各個點的WGS-84坐標，然后流動站每個點的平面坐標和海拔高程就可以利用坐標轉換參數來進行轉換計算得出。

2 GPS在地形測量中的應用

（1）選點。

在進行地形測量之前，必須要充分了解測量區的具體情況，包括點位情況怎樣、上點有無難度、交通狀況如何等方面，還要了解GPS觀測是否會受到衛星預報障礙物的影響，在綜合考慮測區實際情況、測點衛星狀況和測量作業要求的基礎上來開展作業。在選點時，盡可能選擇上空較為開闊的場地作為測站，避免有成片的障礙物阻擋，這是為了使連續跟蹤觀測的衛星能夠有持續且強烈的信號質量；另外，要保證在測站周圍200 m的范圍內沒有大功率無線電發射ifZsdyGH/rljy1c/T1NHNw==設施和高壓輸電線等強電磁波干擾源，以免GPS衛星信號受到電磁波的干擾；并且選取的測站要盡可能遠離高層建筑、成片的水域等，這是因為這類型的地形能夠反射電磁波信號，而引起多路徑效應。除了要保證衛星信號的暢通外，測站選擇還要考慮交通方面的因素，要選擇交通便利、上點方便的地方作為測站。

（2）布網。

在GPS布網時要根據相關的測量規范和作業要求來確定基線向量網的等級，根據全球定位系統測量規范通常將其劃分為五個級別。在GPS布網方案的選擇上，要以工程的具體要求、工程所花費的人力、經費和時間以及接收機的數量為基礎，還要考慮到工程后勤保障條件的因素，既要滿足對測量精準度的要求，還要將這一過程中的消耗降至最低，以此為前提來確定GPS布網方案。通常GPS基線向量網的布網形式有跟蹤站式、會戰式、單基準站式、多基準站式和同步圖形擴展式幾種。異步閉合環是GPS網中采用較多的一種形式，但是這種形式需要接收機隨著每個環的增加而重復設站，由于交通和通訊上的限制，在實際操作過程中困難度較大。并且GPS網的網平差精度并不會因為異步環的作用而得以有效提高，異步環僅作額外觀測之用，是用來剔除粗差的，但同時由于接收機需要多次重復設站，因此消耗的人力、財力和時間也隨之增加了。而網平差的精度受起始點的影響較大，在GPS布網中并不一定要將所有的點都形成異步閉合環，可以在只起始點間形成異步環，其它各點根據實際情況來確定用何種形式，這樣能夠避免時間和人力上的浪費，提高了工作效率。

（3）靜態控制測量。

在完成選點和布設GPS網后，就可以進行靜態控制測量了。在進行GPS定位時，整個觀測過程中接收機天線的位置是固定不動的。在數據處理環節上，將接收機天線的位置作為一個定量來計算，并不隨時間的改變而發生改變。靜態控制測量的具體觀測模式是，在不同的測站上安置上接收機，由這些接收機進行靜止的同步觀測，時間上隨意選取，可以是幾分鐘、幾個小時，也可以是十幾個小時等等。衛星將偽距觀測值、載波相位觀測值等信息通過信號發送到接收機，接收機再將這些觀測值輸送到計算機中進行相應處理，計算出高精度網點坐標，通常需要進行基線處理、網平差和坐標轉換等技術手段。在地形測量中，需要定位高精度測量時通常使用這種靜態定位測量的方式。

3 GPS技術的優勢分析

與常規地形測量方法相比，GPS技術具有很大的優勢。首先，它的測量范圍比常規地形測量方法要廣泛，它是按照實際情況的需要來布設控制網，將加密網的級別予以簡化，省去了一些不必要的聯測過渡點，測程可達到幾千米甚至幾千千米；其次，GPS技術的測量精度很高，是常規地形測量方式所不能達到的；另外，GPS觀測的自動化程度比常規方法高，不管是外業操作還是數據處理，都比常規方法的作業時間更短，效率也更高；并且在GPS網布置完成后，可進行全天候不間斷的觀測，也不受雨、雪、霧等氣候變化的影響，具有很強的實用性。

4 結語

作為一種現代化的測繪方法，GPS測量在增加觀測時間的同時還能有效減少外業工作量，并能夠解決常規地形測量方法所不能解決的問題，極大的提高了地形測量工作的質量和效率。

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