GPS在地形图修测中的应用

GPS在地形图修测中的应用

胡媛

东莞市虎门富民测绘工程有限公司

摘要：本论文主要是探讨GPS在地形图修测中的应用，以及它和传统方法的比较，让我们能更多的看到GPS的优势和便捷。讲述了GPS技术结构和基本原理。GPS测量无需通视，能全天候作业，这在一定程度上能提高工作效率，GPS没有误差累计，精度高，质量有保证。GPS不受天气原因的限制，一个人就能独立的完成工作，因此，它的经济效益是显而易见的。

关键词：GPS；地形图修测；精度；应用

0 引言

GPS 技术是当代地理信息科学中一项非常成熟的技术。大力研究GPS 测量技术的应用，目的是提高我们地形图修测的技术水平，增强工作效率，节省成本和劳动力。因此，研究GPS在地形图修测中的应用具有重大的意义。一方面GPS改善了我们的作业模式，一个人就能独立的完成修测任务，另一方面，GPS在做大面积控制方面有着无可比拟的技术有点，精度又高。是当代科技水平发展到一定程度的结果。我们有必要把这么好的科技应用到测量之中。

1 GPS技术概况

GPS系统包括三大部分：空间部分——GPS卫星星座；地面控制部分——地面监控系统：用户设备部分——GPS信号接收机。

GPS以卫星为基础无线导航系统，具有全球性、连续性,全天候及实时性的定位导航应用，提供给多种用户精确的三维坐标和时间。目前广泛应用在各个方面。比如，GPS在大地控制测量、精密工程测量及变形监测、航空摄影测量、线路勘测及隧道贯通测量、地籍测量、海洋测量气象信息测量等都有很多的应用，如今的时代，人们已经不能离开GPS。

常规的GPS 测量方法，如静态、快速静态、动态测量都需要事后进行解算才能获得厘米级的精度，而RTK 是能够在野外实时得到厘米级定位精度的测量方法，它采用了载波相位动态实时差分方法，是GPS 应用的重大里程碑，它的出现为工程放样、地形测图，各种控制测量带来了新曙光，极大地提高了外业作业效率。

2 GPS技术存在的问题

（1）受卫星状况限制。一些对空遮挡比较严重的地方，由于卫星信号弱，GPS无法正常应用。

（2）受电离层影响。中午受到电离层干扰较大，公用卫星数量较少，初始化时间长，有些甚至不能初始化，无法进行测量。

（3）数据传输过程中容易受到外界环境干扰，比如山体遮挡，高频信号源的干扰以及多途径效应等等。

（4）高程异常问题。RTK使用的是椭球高，而传统测量采用的是水准高，水准高和椭球高存在高程差异。

3 工程实例

3.1工程概述

水源乡原名龙岗，系东江源头，位于江西省赣州市寻乌县北部，海拔340-1040米，地势北高南低。水源产业突出，果业种植业发达，以“寻乌蜜桔”和脐橙著称。本次修测的具体地点为水源乡登豆岭村。如下图3-1卫星图所视。这个村的有前两年的地形图，两年村子的地形和房屋有一定的变化，所以村委会要求补测。本次作业采用华测i60 GPS。

图1 卫星图

3.2采用的坐标系统

平面坐标系统采用1954坐标系系统，高程采用独立坐标系。平面投影采用高斯正形投影，投影面为参考椭球面。按测区中心任意分带。GPS RTK测量在WGS 84坐标系中进行。

3.3测量碎部点

(1)GPS测量碎部点

在开阔的地区，完全可以用GPS作业模式测量碎部点，其测量速度比全站仪更快，利用GPS进行数据采集，由于要求碎部点与测站点之间不需通视，故测区控制点密度不必满足大比例尺测图需要。由于采用了GPS 技术，可据实际地形快速测定测区碎部点。需要注意的是，在进行GPS测量碎部点前，必须正确输入求解的坐标转换参数，并在已知高级点上测量并进行坐标和高程校核，确保无误后．方可正式进行碎部点测量。

(2)全站仪测量碎部点

每个全站仪测量小组一般需配置1位观测员、1位绘图员、1～2个跑尺员。在测站点上架设全站仪，全站仪经定向后，观测碎部点上放置的棱镜。得到方向、竖直角和距离等观测值。

3.4数字化成图

在水源乡登豆岭村地形图修测中，利用GPS测量碎部点时是点采集完成后室内成图，故此处的数字化成图主要指GPS测量碎部点后的数字化成图。包括数据下载和内业编辑成图与图幅整饰。绘制有清晰完整的工作草图是保证数字成图质量的一项有效措施。成果图如图3-2.

图2 修测成果图

4 GPS 与全站仪数字图修测比较

GPS碎部测量与全站仪碎部测量的比较主要有以下几点：

(1)GPS碎部测量不需布设常规测量控制网。只要通过GPS静态联测国家点来测设测区控制点即可。全站仪碎部测量一般是在国家高等级控制网点的基础上加密次级控制点，然后依据加密的控制点，布设图根控制点。

(2)GPS外业人员配置少。GPS碎部测量一般由2人完成，其中1人看守基站，1人持GPS流动站观测，并绘工作草图事后成图。全站仪碎部测量一般需配置1位观测员、1位绘图员、1～2个跑尺员。实时成图：至少需2人，其中1人操作仪器观测，1人跑尺，并绘制工作草图。

(3)GPS无地面通视要求。GPS碎部测量基准站与观测碎部点的GPS流动站间只要电磁波通视即可，不需几何通视。全站仪碎部测量要求测站点与碎部点必须几何通视。

(4) GPS作业误差不会积累。全站仪碎部测量支点搬站太多，仪器的对中和整平精度不高，都会造成误差。

(5)作业距离长。GPS作业半径可达5～10km，不存在看不清楚而降低作业精度或者出错的情况。全站仪碎部测量受全站仪最大测程影响；当超出一定距离后会因成像不清晰而降低作业精度。

(6) GPS作业不受天气影响。靠卫星定位，全天候作业。全站仪碎部测量受天气影响，雾天阴雨天将不能作业。

(7) GPS作业精度可靠性高。靠卫星定位，在作业范围内都能保证厘米级的精度。全站仪碎部测量靠观测目标，因此距离稍远时无法保证要求精度。

(8) GPS 的作业独立性好。基准站与流动站相对独立，工作重点在流动站工作终端，1人手持流动站即可独立作业。全站仪碎部测量需要协同作业．测站和镜站必须配合作业。

从以上几点可看出，利用GPS定位技术进行数字化地形测图及修测比全站仪数字化地形测图及修测更具有优势。

5 结语

通过RTK与全站仪数字化地形图修测的比较，可得出如下主要结论和建议：

(1)作为GPS基准站的测区控制点，应尽量位于地势较高、交通便利、通视条件较好、远离强干扰源的地方，且布设合理，可满足整个测区RTK测量需要。

(2)在进行GPS测量图根点前，正确输入本测区的坐标转换参数．利用GPS布设图根控制点，不仅可以避免常规图根控制带来的误差积累，而且作业灵活。大大提高了作业速度，降低了成本。

(3)采用GPS采集野外碎部点时，不必再进行图根控制，只需在观测点上观测5～10秒即可完成，并能保证厘米级的定位精度。当然，当部分测区遮挡GPS信号，不能满足接收5颗以上卫星和GDOP>5时，RTK初始化不能完成或即使完成精度也不能保证，就要改用全站仪观测碎部点．进行现场成图。总之．GPS地形图修测与全站仪数字化地形图修测相比，具有作业距离长、人员配置少、通视要求低、误差不积累等特点，建议在带状地形及小范围开阔地优先选用GPS技术进行数字化测图及修测；在复杂地区可采用全站仪结合GPS 的数字测图作业模式。

参考文献

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