GPS技術(shù)在實(shí)際地形控制測(cè)量中的

賈振濤

摘 要：地形測(cè)量是指地形圖的測(cè)繪，簡(jiǎn)言之，就是對(duì)地球表面物體、地形在水平面上投影位置和高程的測(cè)定，并按照一定比例進(jìn)行縮小，并采用圖形、圖標(biāo)的方式進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)而為施工人員提供可靠的數(shù)據(jù)參考。隨著地形測(cè)量技術(shù)的創(chuàng)新和完善，地形測(cè)量工作也更加細(xì)致化，而且提供的地形控制測(cè)量資料也更加寬泛?；诖耍疚木鸵訥PS技術(shù)在實(shí)際地形控制測(cè)量中的實(shí)踐運(yùn)用研究為課題，系統(tǒng)地進(jìn)行闡述和研究。

關(guān)鍵詞：GPS技術(shù)；地形控制測(cè)量；實(shí)踐運(yùn)用

中圖分類(lèi)號(hào)：P25 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

地形控制測(cè)量涉及兩個(gè)重要部分，分別是控制測(cè)量和碎部測(cè)量?？刂茰y(cè)量主要負(fù)責(zé)平面和高程控制點(diǎn)的測(cè)量，為地形測(cè)圖提供依據(jù)。而碎部測(cè)量則是對(duì)地勢(shì)地貌進(jìn)行測(cè)繪。為了追求地形控制測(cè)量的精確度，當(dāng)下大多數(shù)地形控制測(cè)量都是采用GPS技術(shù)進(jìn)行測(cè)量。

1 GPS技術(shù)及其在地形控制測(cè)量中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

1.1 GPS技術(shù)的概念

GPS技術(shù)最初起源于20世紀(jì)70年代，該項(xiàng)技術(shù)是在子午儀衛(wèi)星導(dǎo)航定位技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展而來(lái)。時(shí)至今日，GPS技術(shù)被廣泛的應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域比如航天領(lǐng)域、海洋領(lǐng)域等等。如今GPS技術(shù)在科學(xué)技術(shù)的推動(dòng)下日趨完善，在建筑工程地形測(cè)量中的應(yīng)用日漸廣泛，其特有的定位、導(dǎo)航、定時(shí)系統(tǒng)，能夠?yàn)榈匦螠y(cè)量提供更加準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)信息，便于施工人員的施工決策。此外，為了便于GPS技術(shù)在地形控制測(cè)量中的應(yīng)用，地形測(cè)量人員可根據(jù)地形地貌特征來(lái)選擇動(dòng)態(tài)GPS技術(shù)和靜態(tài)GPS技術(shù)的應(yīng)用。

1.2 GPS技術(shù)在地形控制測(cè)量當(dāng)中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

（1）將GPS技術(shù)應(yīng)用于地形控制測(cè)量中，能大大減少地形控制測(cè)量的人力消耗。因?yàn)镚PS技術(shù)操作便利只需要少量人員即可完成龐大的測(cè)量工作。其次，GPS技術(shù)測(cè)量范圍較廣，大大減少了地形控制測(cè)量人員的重復(fù)測(cè)量。GPS技術(shù)進(jìn)行地形控制測(cè)量中只需要按照要求布設(shè)控制網(wǎng)，即可省去連續(xù)測(cè)量的過(guò)度點(diǎn)。

（2）GPS技術(shù)采用的科學(xué)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)都是當(dāng)下最為先進(jìn)的測(cè)量技術(shù)，而且GPS技術(shù)采用的都是精度較高的儀器設(shè)備，因而在地形控制測(cè)量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性上有很大的參考價(jià)值。

（3）GPS技術(shù)不受任何時(shí)間、空間的限制，可以進(jìn)行24小時(shí)的地形控制測(cè)量工作，大幅度地縮減了地形控制測(cè)量工作期限，加之GPS技術(shù)自動(dòng)化程度較高，數(shù)據(jù)核算都是采用計(jì)算機(jī)處理，因此，GPS技術(shù)工作效率高，其測(cè)量時(shí)間較短。

2 GPS技術(shù)在地形控制測(cè)量中的實(shí)踐應(yīng)用

GPS技術(shù)在地形控制測(cè)量中，具體要看測(cè)量地區(qū)的地勢(shì)形態(tài)以及地理面貌，不必過(guò)度的追求“先控制、后測(cè)圖”的地形控制測(cè)量原則。再者，地形控制測(cè)量中控制測(cè)量和碎部測(cè)量的方法可以按照實(shí)際情況分布進(jìn)行或者同步進(jìn)行。但需注意的是，碎步測(cè)量繪圖的過(guò)程中，必須以測(cè)量控制點(diǎn)為基準(zhǔn)，并采用成圖軟件對(duì)其進(jìn)行糾正處理。

2.1 測(cè)量工序

GPS技術(shù)在地形控制測(cè)量中的工序主要分為兩個(gè)環(huán)節(jié)，一是控制測(cè)量和計(jì)算機(jī)設(shè)備的平差計(jì)算；二是碎部數(shù)據(jù)采集和軟件圖紙編制。以上兩道測(cè)量工序是GPS技術(shù)在地形控制測(cè)量的核心步驟，與此同時(shí)，也是保障地形控制測(cè)量數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性以及測(cè)繪圖合理性的關(guān)鍵。

2.1.1 GPS技術(shù)在地形控制測(cè)量實(shí)踐中的測(cè)量方法

根據(jù)控制測(cè)量和碎部測(cè)量的不同，所采用的GPS技術(shù)也存有很大的差異。比如控制測(cè)量中，通常選擇靜態(tài)GPS技術(shù)，作為地形控制測(cè)量基本控制導(dǎo)線(xiàn)。為了滿(mǎn)足測(cè)繪地區(qū)對(duì)地形圖測(cè)量的各項(xiàng)需求，GPS技術(shù)測(cè)量人員應(yīng)以國(guó)家等級(jí)控制點(diǎn)作為測(cè)量起始點(diǎn)。

外業(yè)觀(guān)測(cè)主要是采用GPS接收機(jī)，快速進(jìn)行靜態(tài)模式的同步觀(guān)測(cè)。只是為了保證靜態(tài)GPS技術(shù)觀(guān)測(cè)精度，觀(guān)測(cè)時(shí)要精確測(cè)量取天線(xiàn)高度，GPS技術(shù)的測(cè)量讀數(shù)必須精確到3mm之內(nèi)。除了宏觀(guān)上的數(shù)據(jù)測(cè)量之外，一些細(xì)節(jié)因素也要注重比如測(cè)量日期的標(biāo)注以及測(cè)量站點(diǎn)的名稱(chēng)等等，便于測(cè)量匯總時(shí)的整理和數(shù)據(jù)對(duì)比。一般情況下，GPS技術(shù)在進(jìn)行地形控制測(cè)量之后，為方便數(shù)據(jù)存儲(chǔ)都將其放置在計(jì)算機(jī)硬盤(pán)當(dāng)中，并采用計(jì)算機(jī)設(shè)備對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行核算整理。在一切工作準(zhǔn)備就緒后，方可進(jìn)行GPS網(wǎng)的平差計(jì)算，具體外業(yè)觀(guān)測(cè)技術(shù)指標(biāo)見(jiàn)表1。

GPS網(wǎng)的平差計(jì)算的核算步驟比較復(fù)雜，但大多數(shù)都是采用計(jì)算機(jī)處理，因此核算精度較高。具體如下：

（1）所有基線(xiàn)的整周模糊度分解數(shù)大于3，方可進(jìn)行GPS網(wǎng)平差計(jì)算。

（2）選擇三維無(wú)約束平差進(jìn)行平差，最弱點(diǎn)點(diǎn)位的誤差Dx=0.0018，Dy=0.00055m，Dz=0.0035，最弱邊的誤差1/423923，允許誤差在1/20000。具體見(jiàn)表2。

另外，GPS技術(shù)在地形控制測(cè)量的實(shí)踐應(yīng)用中經(jīng)常牽扯到高程測(cè)量，這就需要與GPS技術(shù)的外業(yè)測(cè)量數(shù)據(jù)結(jié)合，然后采用GPS技術(shù)擬合高程測(cè)量的方式，求出高程測(cè)量數(shù)據(jù)。

2.1.2 GPS技術(shù)在地形控制測(cè)量實(shí)踐中的測(cè)量流程

（1）布局GPS網(wǎng)絡(luò)，選擇最佳測(cè)量控制點(diǎn)

為保障GPS技術(shù)在地形控制測(cè)量實(shí)踐中的測(cè)量精度，必須選擇透視條件較少，且無(wú)任何障礙物遮擋的測(cè)量區(qū)域。一般情況下，GPS技術(shù)在地形控制測(cè)量中以圖形強(qiáng)度接近100點(diǎn)作為地形控制測(cè)量的控制點(diǎn)。在進(jìn)行地形控制測(cè)量選點(diǎn)之前，需要對(duì)最初的測(cè)量控制點(diǎn)進(jìn)行綜合分析，同時(shí)根據(jù)地形控制測(cè)量區(qū)域的實(shí)際情況，選擇GPS技術(shù)應(yīng)用的最佳控制點(diǎn)。在進(jìn)行監(jiān)控網(wǎng)布設(shè)的過(guò)程中，為了減少GPS技術(shù)在地形控制測(cè)量中的數(shù)據(jù)誤差，應(yīng)當(dāng)根據(jù)控制點(diǎn)的分布形式對(duì)監(jiān)控網(wǎng)進(jìn)行綜合化、科學(xué)化的設(shè)計(jì)。為保證GPS技術(shù)測(cè)量精度選定的測(cè)量控制點(diǎn)最好大于四個(gè)。地形控制測(cè)量時(shí)的儀器設(shè)備最好選用雙頻GPS接收機(jī)這樣的高端設(shè)備部，假若測(cè)量地形較為復(fù)雜，可根據(jù)實(shí)際地形控制測(cè)量情況，增加GPS接收設(shè)備。

（2）GPS技術(shù)地形控制測(cè)量數(shù)據(jù)處理和方法

GPS技術(shù)在地形控制測(cè)量實(shí)踐應(yīng)用中，測(cè)量數(shù)據(jù)處理是必不可少的一個(gè)測(cè)量流程。當(dāng)下數(shù)據(jù)處理都是采用平差軟件，通過(guò)基線(xiàn)解算算法以及相對(duì)應(yīng)的數(shù)學(xué)模型，對(duì)GPS技術(shù)地形控制測(cè)量的原始數(shù)據(jù)進(jìn)行核算處理，進(jìn)一步計(jì)算出基準(zhǔn)向量。按照當(dāng)下GPS技術(shù)測(cè)量的規(guī)范化要求標(biāo)準(zhǔn)，GPS技術(shù)在地形控制測(cè)量要求重復(fù)環(huán)閉合差，并且對(duì)觀(guān)測(cè)邊進(jìn)行檢測(cè)。然后，根據(jù)對(duì)平差軟件對(duì)原始數(shù)據(jù)的提取，選擇符合地形控制測(cè)量實(shí)際情況的數(shù)據(jù)資料，為地形控制測(cè)量平差計(jì)算的最終環(huán)節(jié)提供可靠、準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)支持。

3 GPS技術(shù)在地形控制測(cè)量實(shí)踐應(yīng)用中存在的問(wèn)題與改善

GPS技術(shù)在地形控制測(cè)量實(shí)踐應(yīng)用范圍越來(lái)越廣泛，一來(lái)大大提升了地形控制測(cè)量數(shù)據(jù)的精確度；二來(lái)GPS技術(shù)在地形控制測(cè)量中的應(yīng)用，可最大限度的減少人力資源的浪費(fèi)。此外，GPS技術(shù)在地形控制測(cè)量中的自動(dòng)化程度較高，因此，整個(gè)地形控制測(cè)量的工作效率較高，進(jìn)而縮短了GPS技術(shù)在地形控制測(cè)量中的測(cè)量時(shí)間。

然而，GPS技術(shù)在地形控制測(cè)量的實(shí)踐應(yīng)用中也會(huì)遇到這樣或那樣的問(wèn)題，例如GPS技術(shù)在地形控制測(cè)量中過(guò)度依賴(lài)衛(wèi)星系統(tǒng)載波相位的轉(zhuǎn)變，忽略了電磁波干擾問(wèn)題以及流動(dòng)信號(hào)的散射率高等問(wèn)題，致使GPS技術(shù)在地形控制測(cè)量實(shí)踐應(yīng)用中的測(cè)量數(shù)據(jù)出現(xiàn)誤差。

針對(duì)GPS技術(shù)在地形控制測(cè)量實(shí)踐應(yīng)用中存在的諸多問(wèn)題，只需要地形控制測(cè)量人員細(xì)心觀(guān)察必然找到解決方法。例如上文中提到的電磁波干擾問(wèn)題，只需要進(jìn)行觀(guān)測(cè)位置的調(diào)動(dòng)即可解決，而流動(dòng)信號(hào)的散射率高則需要采用雙頻接收機(jī)觀(guān)測(cè)，并選擇空曠位置即可改善。

結(jié)語(yǔ)

綜上所述，通過(guò)GPS技術(shù)在地形控制測(cè)量實(shí)踐應(yīng)用可以看出，因GPS技術(shù)的應(yīng)用，使得地形控制測(cè)量數(shù)據(jù)精度以及測(cè)量范圍大大提升，而且還解放了地形控制測(cè)量中人力資源的浪費(fèi)。由此可見(jiàn)，GPS技術(shù)在地形控制測(cè)量應(yīng)用可大幅度推廣。

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