GPS在地形測(cè)量中的優(yōu)越性

王卓

摘要：簡(jiǎn)述了全球定位系統(tǒng)（GPS）的基本結(jié)構(gòu)和測(cè)量原理，GPS系統(tǒng)的特點(diǎn)，GPS在地形測(cè)量中的應(yīng)用

關(guān)鍵詞：GPS；測(cè)量

中圖分類號(hào)： [TU198+.1] 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A

1?GPS簡(jiǎn)介????1．1?GPS構(gòu)成????GPS主要由空間衛(wèi)星星座、地面監(jiān)控站及用戶設(shè)備三部分構(gòu)成。????（1）GPS空間衛(wèi)星星座由21顆工作衛(wèi)星和3顆在軌備用衛(wèi)星組成。24顆衛(wèi)星均勻分布在6個(gè)軌道平面內(nèi)，軌道平面的傾角為55°，衛(wèi)星的平均高度為20?200?km，運(yùn)行周期為11?h?58?min。衛(wèi)星用L波段的兩個(gè)無(wú)線電載波向廣大用戶連續(xù)不斷地發(fā)送導(dǎo)航定位信號(hào)，導(dǎo)航定位信號(hào)中含有衛(wèi)星的位置信息，使衛(wèi)星成為一個(gè)動(dòng)態(tài)的已知點(diǎn)。在地球的任何地點(diǎn)、任何時(shí)刻，在高度角15°以上，平均可同時(shí)觀測(cè)到6顆衛(wèi)星，最多可達(dá)到9顆。????（2）GPS地面監(jiān)控站主要由分布在全球的一個(gè)主控站、三個(gè)注入站和五個(gè)監(jiān)測(cè)站組成。主控站根據(jù)各監(jiān)?測(cè)站對(duì)GPS衛(wèi)星的觀測(cè)數(shù)據(jù)，計(jì)算各衛(wèi)星的軌道參數(shù)、鐘差參數(shù)等，并將這些數(shù)據(jù)編制成導(dǎo)航電文，傳送到注入站，再由注入站將主控站發(fā)來(lái)的導(dǎo)航電文注入到相應(yīng)衛(wèi)星的存儲(chǔ)器中。????（3）GPS用戶設(shè)備由GPS接收機(jī)、數(shù)據(jù)處理軟件及其終端設(shè)備（如計(jì)算機(jī)）等組成。GPS接收機(jī)可捕獲到按一定衛(wèi)星高度截止角所選擇的待測(cè)衛(wèi)星的信號(hào)，跟蹤衛(wèi)星的運(yùn)行，并對(duì)信號(hào)進(jìn)行交換、放大和處理，再通過(guò)計(jì)算機(jī)和相應(yīng)軟件，經(jīng)基線解算、網(wǎng)平差，求出GPS接收機(jī)中心（測(cè)站點(diǎn)）的三維坐標(biāo)。2. GPS系統(tǒng)的特點(diǎn)GPS導(dǎo)航定位以其高精度、全天候、高效率、多功能、操作簡(jiǎn)便、應(yīng)用廣泛等特點(diǎn)著稱。

1.1 定位精度高????應(yīng)用實(shí)踐已經(jīng)證明，GPS相對(duì)定位精度在50KM以內(nèi)可達(dá)10-6，100-500KM可達(dá)10-7， 1000KM可達(dá)10-9。在300-1500m工程精密定位中，1小時(shí)以上觀測(cè)的解其平面其平面 位置誤差小于1mm，與ME-5000電磁波測(cè)距儀測(cè)定得邊長(zhǎng)比較，其邊長(zhǎng)較差最大為0.5mm, 校差中誤差為0.3mm。

1.2 觀測(cè)時(shí)間短????隨著GPS系統(tǒng)的不斷完善，軟件的不斷更新，目前，20KM以內(nèi)相對(duì)靜態(tài)定位，僅需15-20 分鐘；快速靜態(tài)相對(duì)定位測(cè)量時(shí)，當(dāng)每個(gè)流動(dòng)站與基準(zhǔn)站相距在15KM以內(nèi)時(shí)，流動(dòng)站觀 測(cè)時(shí)間只需1-2分鐘，然后可隨時(shí)定位，每站觀測(cè)只需幾秒鐘。1.3 測(cè)站間無(wú)須通視????GPS測(cè)量不要求測(cè)站之間互相通視，只需測(cè)站上空開(kāi)闊即可，因此可節(jié)省大量的造標(biāo)費(fèi)用。 由于無(wú)需點(diǎn)間通視，點(diǎn)位位置可根據(jù)需要，可稀可密，使選點(diǎn)工作甚為靈活，也可省去 經(jīng)典大地網(wǎng)中的傳算點(diǎn)、過(guò)渡點(diǎn)的測(cè)量工作。1.4 可提供三維坐標(biāo)????經(jīng)典大地測(cè)量將平面與高程采用不同方法分別施測(cè)。GPS可同時(shí)精確測(cè)定測(cè)站點(diǎn)的三維坐標(biāo)。 目前GPS水準(zhǔn)可滿足四等水準(zhǔn)測(cè)量的精度。1.5 操作簡(jiǎn)便????隨著GPS接收機(jī)不斷改進(jìn)，自動(dòng)化程度越來(lái)越高，有的已達(dá)“傻瓜化”的程度；接收機(jī)的體積 越來(lái)越小，重量越來(lái)越輕，極大地減輕測(cè)量工作者的工作緊張程度和勞動(dòng)強(qiáng)度。 使野外工作變得輕松愉快。1.6 全天候作業(yè)????目前GPS觀測(cè)可在一天24小時(shí)內(nèi)的任何時(shí)間進(jìn)行,不受陰天黑夜、起霧刮風(fēng)、下雨下雪等氣候的影響。1.7 功能多、應(yīng)用廣?? ?GPS系統(tǒng)不僅可用于測(cè)量、導(dǎo)航，還可用于測(cè)速、測(cè)時(shí)。測(cè)速的精度可達(dá)0。1M/S，測(cè)時(shí) 的精度可達(dá)幾十毫微秒。其應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大

3. GPS在地形測(cè)量中的應(yīng)用

1、傳統(tǒng)的控制測(cè)量如三角測(cè)量、導(dǎo)線測(cè)量，要求點(diǎn)間通視，在實(shí)地選點(diǎn)的時(shí)候由于實(shí)地條件變化多段，做出來(lái)的導(dǎo)線不理想，從而影響精度。而GPS靜態(tài)、快速靜態(tài)相對(duì)定位測(cè)量無(wú)需點(diǎn)間通視能夠高精度地進(jìn)行各種控制測(cè)量。而且除了高精度的控制測(cè)量仍采用GPS靜態(tài)相對(duì)定位技術(shù)之外，RT技術(shù)又大大提高作業(yè)效率，即可用于地形測(cè)圖中的控制測(cè)量，地籍和房地產(chǎn)測(cè)量中的控制測(cè)量和界址點(diǎn)點(diǎn)位的測(cè)量。常規(guī)控制測(cè)量如三角測(cè)量、導(dǎo)線測(cè)量，要求點(diǎn)間通視，在實(shí)地選點(diǎn)時(shí)非常不容易，而且精度不均勻， 外業(yè)中不知道測(cè)量成果的精度。GPS靜態(tài)、快速靜態(tài)相對(duì)定位測(cè)量無(wú)需點(diǎn)間通視能夠高精度 地進(jìn)行各種控制測(cè)量，但是需要時(shí)候進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，不能實(shí)時(shí)定位并知道定位精度，內(nèi)業(yè) 處理后發(fā)現(xiàn)精度不合要求必須返工測(cè)量。而用RTK技術(shù)進(jìn)行控制測(cè)量既能實(shí)時(shí)知道定位結(jié)果， 又能實(shí)時(shí)知道定位精度。這樣可以大大提高作業(yè)效率。應(yīng)用KRT技術(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)定位 可以達(dá)到厘米級(jí)的精度，因此，除了高精度的控制測(cè)量仍采用GPS靜態(tài)相對(duì)定位技術(shù)之外， RTK技術(shù)即可用于地形測(cè)圖中的控制測(cè)量，地籍和房地產(chǎn)測(cè)量中的控制測(cè)量和界址點(diǎn)點(diǎn)位的測(cè)量。??? ?地形測(cè)圖一般是首先根據(jù)控制點(diǎn)加密圖根控制點(diǎn)，然后在圖根控制點(diǎn)上用經(jīng)緯儀測(cè)圖法 或平板儀測(cè)圖法測(cè)繪地形圖。近幾年發(fā)展到用全球儀和電子手簿采用地物編碼的方法，利用 測(cè)圖軟件測(cè)繪地形圖。但都要求測(cè)站點(diǎn)與被測(cè)的周圍地物地貌等碎部點(diǎn)之間通視，而且至少 要求2-3人操作。??? ?采用RTK技術(shù)進(jìn)行測(cè)圖時(shí)，僅需一人背著儀器在要測(cè)的碎部點(diǎn)上呆上一、二秒鐘并同時(shí) 輸入特征編碼，通過(guò)電子手簿或便攜微機(jī)記錄，在點(diǎn)位精度合乎要求的情況下，把一個(gè)區(qū)域 內(nèi)的地形地物點(diǎn)位測(cè)定后回到室內(nèi)或在野外，由專業(yè)測(cè)圖軟件可以輸出所要求的地形圖。 用RTK技術(shù)測(cè)定點(diǎn)位不要求點(diǎn)間通視，僅需一人操作，便可完成測(cè)圖工作，大大提高了測(cè)圖的工作效率。

3. RTK技術(shù)在地籍和房地產(chǎn)測(cè)量中的應(yīng)用????地籍和房地產(chǎn)測(cè)量中應(yīng)用RTK技術(shù)測(cè)定每一宗土地的權(quán)屬界址點(diǎn)以及測(cè)繪地籍與房地產(chǎn)圖， 同上述測(cè)繪地形圖一樣，能實(shí)時(shí)測(cè)定有關(guān)界址點(diǎn)及一些地物點(diǎn)的位置并能達(dá)到要求的厘米級(jí)精度。 將GPS獲得的數(shù)據(jù)處理后直接錄入GPS系統(tǒng)，可及時(shí)地精確地獲得地籍和房地產(chǎn)圖。但在影響 GPS衛(wèi)星信號(hào)接收的遮蔽地帶，應(yīng)使用全站儀、測(cè)距儀、經(jīng)緯儀等測(cè)量工具，采用解析法或 圖解法進(jìn)行細(xì)部測(cè)量。????在建設(shè)用地勘測(cè)定界測(cè)量中，RTK技術(shù)可實(shí)時(shí)地測(cè)定界樁位置，確定土地使用界限范圍、 計(jì)算用地面積。利用RTK技術(shù)進(jìn)行勘測(cè)定界放樣是坐標(biāo)的直接放樣，建設(shè)用地勘測(cè)定界中 的面積量算，實(shí)際上由GPS軟件中的面積計(jì)算功能直接計(jì)算并進(jìn)性檢核。避免了常規(guī)的 解析法放樣的復(fù)雜性，簡(jiǎn)化了建設(shè)用地勘測(cè)定界的工作程序。????在土地利用動(dòng)態(tài)檢測(cè)中，也可利用RTK技術(shù)。傳統(tǒng)的動(dòng)態(tài)野外檢測(cè)采用簡(jiǎn)易補(bǔ)測(cè)或平板儀 補(bǔ)測(cè)法。如利用鋼尺用距離交會(huì)、直角坐標(biāo)法等進(jìn)行實(shí)測(cè)丈量，對(duì)于變通范圍較大的地區(qū) 采用平板儀補(bǔ)測(cè)。這種方法速度慢、效率低。而應(yīng)用RTK新技術(shù)進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)則可提高檢測(cè) 的速度和精度，省時(shí)省工，真正實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，保證了土地利用狀況調(diào)查的現(xiàn)實(shí)性。

3?結(jié)束語(yǔ)

GPS定位技術(shù)在測(cè)量中的應(yīng)用，給這一領(lǐng)域傳統(tǒng)的野外測(cè)量作業(yè)帶來(lái)了巨大的沖擊，根據(jù)實(shí)際應(yīng)用情況來(lái)看，使用這一先進(jìn)技術(shù)帶來(lái)了較好的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益，也使得測(cè)量技術(shù)水平得到了顯著提高。

參考文獻(xiàn)［1］劉大杰．全球定位系統(tǒng)（GPS）的原理與數(shù)據(jù)處理［M］．上海：同濟(jì)大學(xué)出版社，1996．［2北京市測(cè)繪設(shè)計(jì)研究院．CJJ73－97，全球定位系統(tǒng)城市測(cè)量技術(shù)規(guī)程［S］．北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，1997．