GPS在地形測量中的優(yōu)越性

王卓

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

關(guān)鍵詞：GPS；測量

中圖分類號： [TU198+.1] 文獻標識碼： A

1?GPS簡介????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，運行周期為11?h?58?min。衛(wèi)星用L波段的兩個無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，導(dǎo)航定位信號中含有衛(wèi)星的位置信息，使衛(wèi)星成為一個動態(tài)的已知點。在地球的任何地點、任何時刻，在高度角15°以上，平均可同時觀測到6顆衛(wèi)星，最多可達到9顆。????（2）GPS地面監(jiān)控站主要由分布在全球的一個主控站、三個注入站和五個監(jiān)測站組成。主控站根據(jù)各監(jiān)?測站對GPS衛(wèi)星的觀測數(shù)據(jù)，計算各衛(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)來的導(dǎo)航電文注入到相應(yīng)衛(wèi)星的存儲器中。????（3）GPS用戶設(shè)備由GPS接收機、數(shù)據(jù)處理軟件及其終端設(shè)備（如計算機）等組成。GPS接收機可捕獲到按一定衛(wèi)星高度截止角所選擇的待測衛(wèi)星的信號，跟蹤衛(wèi)星的運行，并對信號進行交換、放大和處理，再通過計算機和相應(yīng)軟件，經(jīng)基線解算、網(wǎng)平差，求出GPS接收機中心（測站點）的三維坐標。2. GPS系統(tǒng)的特點GPS導(dǎo)航定位以其高精度、全天候、高效率、多功能、操作簡便、應(yīng)用廣泛等特點著稱。

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

1.2 觀測時間短????隨著GPS系統(tǒng)的不斷完善，軟件的不斷更新，目前，20KM以內(nèi)相對靜態(tài)定位，僅需15-20 分鐘；快速靜態(tài)相對定位測量時，當每個流動站與基準站相距在15KM以內(nèi)時，流動站觀 測時間只需1-2分鐘，然后可隨時定位，每站觀測只需幾秒鐘。1.3 測站間無須通視????GPS測量不要求測站之間互相通視，只需測站上空開闊即可，因此可節(jié)省大量的造標費用。 由于無需點間通視，點位位置可根據(jù)需要，可稀可密，使選點工作甚為靈活，也可省去 經(jīng)典大地網(wǎng)中的傳算點、過渡點的測量工作。1.4 可提供三維坐標????經(jīng)典大地測量將平面與高程采用不同方法分別施測。GPS可同時精確測定測站點的三維坐標。 目前GPS水準可滿足四等水準測量的精度。1.5 操作簡便????隨著GPS接收機不斷改進，自動化程度越來越高，有的已達“傻瓜化”的程度；接收機的體積 越來越小，重量越來越輕，極大地減輕測量工作者的工作緊張程度和勞動強度。 使野外工作變得輕松愉快。1.6 全天候作業(yè)????目前GPS觀測可在一天24小時內(nèi)的任何時間進行,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)不僅可用于測量、導(dǎo)航，還可用于測速、測時。測速的精度可達0。1M/S，測時 的精度可達幾十毫微秒。其應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴大

3. GPS在地形測量中的應(yīng)用

1、傳統(tǒng)的控制測量如三角測量、導(dǎo)線測量，要求點間通視，在實地選點的時候由于實地條件變化多段，做出來的導(dǎo)線不理想，從而影響精度。而GPS靜態(tài)、快速靜態(tài)相對定位測量無需點間通視能夠高精度地進行各種控制測量。而且除了高精度的控制測量仍采用GPS靜態(tài)相對定位技術(shù)之外，RT技術(shù)又大大提高作業(yè)效率，即可用于地形測圖中的控制測量，地籍和房地產(chǎn)測量中的控制測量和界址點點位的測量。常規(guī)控制測量如三角測量、導(dǎo)線測量，要求點間通視，在實地選點時非常不容易，而且精度不均勻， 外業(yè)中不知道測量成果的精度。GPS靜態(tài)、快速靜態(tài)相對定位測量無需點間通視能夠高精度 地進行各種控制測量，但是需要時候進行數(shù)據(jù)處理，不能實時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量。而用RTK技術(shù)進行控制測量既能實時知道定位結(jié)果， 又能實時知道定位精度。這樣可以大大提高作業(yè)效率。應(yīng)用KRT技術(shù)進行實時定位 可以達到厘米級的精度，因此，除了高精度的控制測量仍采用GPS靜態(tài)相對定位技術(shù)之外， RTK技術(shù)即可用于地形測圖中的控制測量，地籍和房地產(chǎn)測量中的控制測量和界址點點位的測量。??? ?地形測圖一般是首先根據(jù)控制點加密圖根控制點，然后在圖根控制點上用經(jīng)緯儀測圖法 或平板儀測圖法測繪地形圖。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 測圖軟件測繪地形圖。但都要求測站點與被測的周圍地物地貌等碎部點之間通視，而且至少 要求2-3人操作。??? ?采用RTK技術(shù)進行測圖時，僅需一人背著儀器在要測的碎部點上呆上一、二秒鐘并同時 輸入特征編碼，通過電子手簿或便攜微機記錄，在點位精度合乎要求的情況下，把一個區(qū)域 內(nèi)的地形地物點位測定后回到室內(nèi)或在野外，由專業(yè)測圖軟件可以輸出所要求的地形圖。 用RTK技術(shù)測定點位不要求點間通視，僅需一人操作，便可完成測圖工作，大大提高了測圖的工作效率。

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

3?結(jié)束語

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

參考文獻［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：同濟大學(xué)出版社，1996．［2北京市測繪設(shè)計研究院．CJJ73－97，全球定位系統(tǒng)城市測量技術(shù)規(guī)程［S］．北京：中國建筑工業(yè)出版社，1997．