數(shù)字化地形測量中GPS技術(shù)的應(yīng)用探討

李彤彤

摘 要：隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的普及，數(shù)字化地形測量得到了巨大的發(fā)展。GPS技術(shù)即全球定位技術(shù)，其應(yīng)用于數(shù)字化地形測量大大提高了地形測量的準(zhǔn)確性和便捷性。本文主要針對傳統(tǒng)測量在數(shù)字化地形測量中存在的主要問題，介紹了GPS技術(shù)在數(shù)字化地形測量中的應(yīng)用及其測量優(yōu)勢。

關(guān)鍵詞：數(shù)字化 地形測量 GPS技術(shù)

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，數(shù)字化地形測量可以借助于計(jì)算機(jī)完成控制測量、計(jì)算機(jī)輔助計(jì)算、碎部數(shù)據(jù)采集和成果成圖輸出。碎部數(shù)據(jù)采集是采集地物、地貌等地形要素的特征點(diǎn)數(shù)據(jù)，這些特征點(diǎn)的位置和高程直接影響最終成圖的質(zhì)量。

1、數(shù)字化地形測量的基本原則

在利用數(shù)字化地形測量過程中要遵守以下原則：

第一，數(shù)字化測量利用先進(jìn)的測量儀器，選擇靈活的定位方法，完成地形數(shù)據(jù)的采集，相比于完全人工測量具有更大的便捷性，也提供了一些不可測地域的地形測量方法。但是完全依靠自動(dòng)化測量有時(shí)會(huì)造成結(jié)果的失真，因此在數(shù)字化測量中要求測量人員具有高度的責(zé)任心，能夠?qū)嵉販y量的地點(diǎn)必須進(jìn)行實(shí)地考察與測量，并且要采用高精度的鋼尺，盡量不使用皮尺；第二，數(shù)字化測量中應(yīng)該以河流、山脈、峽谷、道路等自然界線來劃分測圖單元。這樣以來，一方面，為地形的測量提供了便捷；另一方面、避免了測圖單元之間的接邊問題。根據(jù)業(yè)內(nèi)的共識(shí)，應(yīng)該先測同一類的地物或地貌，但也可以根據(jù)實(shí)際地形情況進(jìn)行調(diào)整，以方便實(shí)地測量和觀測站工作人員的記錄；

第三，除了測量特征點(diǎn)的位置和高程數(shù)據(jù)外，應(yīng)該多測量一些數(shù)據(jù)點(diǎn)，以使計(jì)算機(jī)建立的數(shù)學(xué)模型更加精確，繪制的地圖能更加詳細(xì)和準(zhǔn)確的反應(yīng)地貌。另外，由于數(shù)字測圖的大多數(shù)數(shù)據(jù)點(diǎn)是在計(jì)算機(jī)上完成的，因此要認(rèn)真檢查每個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)是否正確。同時(shí)，針對一些關(guān)鍵的數(shù)據(jù)點(diǎn)，要有一定的核實(shí)辦法。

2、常規(guī)測量方法的局限性

常規(guī)測量方法存在的問題主要有：

測量范圍有限。由于常規(guī)測量方法通常是依靠人力進(jìn)行實(shí)地測量和計(jì)算，或者采用普通機(jī)械進(jìn)行測量，測量過程中不僅消耗了大量的人力、物力，并且測量范圍有限，對于一些人力難以抵達(dá)的地方無法測量。

（2）由于對不同測圖單元采用不同的測量系統(tǒng)，對于重要的控制點(diǎn)或交接點(diǎn)難以統(tǒng)一，導(dǎo)致不同的控制點(diǎn)混雜在一起。這就引發(fā)了不同測量系統(tǒng)之間的兼容問題，要是采用了不兼容的控制點(diǎn)或交接點(diǎn)，將會(huì)影響測量質(zhì)量。

（3）國家大地點(diǎn)破壞嚴(yán)重，影響測量作業(yè)。由于國家基礎(chǔ)控制點(diǎn)確定的時(shí)間較早，這些基礎(chǔ)控制點(diǎn)可能在城市建設(shè)或經(jīng)濟(jì)建設(shè)的過程中遭到了破壞，在這些地區(qū)進(jìn)行測量作業(yè)，會(huì)因?yàn)殡y以確定基礎(chǔ)控制點(diǎn)而使測量的準(zhǔn)確性得不到有效保障。

（4）由于地面障礙物或者自然地理環(huán)境如密林、灌木等影響地面通視的障礙的存在，采用常規(guī)的測量方法難以確定并測量該地形的控制點(diǎn)。

3、GPS技術(shù)在數(shù)字化地形測量中的應(yīng)用

GPS全球定位技術(shù)是利用衛(wèi)星技術(shù)實(shí)現(xiàn)全方位實(shí)時(shí)三維導(dǎo)航與定位的新一代衛(wèi)星通信技術(shù)，GPS技術(shù)作為重要的控制測量技術(shù)已用于生活中的各個(gè)方面。GPS技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是：（1）數(shù)學(xué)模型簡單，能同時(shí)確定某一地點(diǎn)的三維坐標(biāo)；（2）可用于全天候?qū)崟r(shí)觀測，非常便捷，信息傳遞速度快；（3）在長距離上仍能獲得高精度的定位結(jié)果。因此，將GPS全球定位技術(shù)應(yīng)用于數(shù)字化地形測量中，能實(shí)時(shí)全天候非常便捷地獲得地形的三維信息。一般來說，數(shù)字化地形測量中通常將靜態(tài)GPS網(wǎng)用作基本控制，動(dòng)態(tài)GPS網(wǎng)用作加密控制，同時(shí)加上一些補(bǔ)充測站點(diǎn)，完成動(dòng)態(tài)碎部數(shù)據(jù)采集，再通過計(jì)算機(jī)軟件進(jìn)行輔助計(jì)算，完成全部數(shù)據(jù)點(diǎn)信息，最后出圖。將GPS全球定位技術(shù)應(yīng)用于數(shù)字化地形測量中，可以避免常規(guī)測量方法存在的一些問題，并且?guī)砀蟮臏y量優(yōu)勢。

4、GPS技術(shù)應(yīng)用于數(shù)字化測量優(yōu)越性

GPS全球定位技術(shù)應(yīng)用于數(shù)字化地形測量中帶來的測量優(yōu)勢有：（1）GPS技術(shù)利用衛(wèi)星技術(shù)實(shí)現(xiàn)全方位實(shí)時(shí)三維導(dǎo)航與定位，從空中俯測，測量的范圍非常大，并且可以按需布設(shè)控制網(wǎng)，簡化加密級(jí)別，省去聯(lián)測過渡點(diǎn)；（2）測量精度高，隨著GPS技術(shù)的日趨成熟，如今國內(nèi)的測量精度可達(dá)10-6mm級(jí)別，而國外的測量精度可達(dá)10-7mm級(jí)別，通過GPS技術(shù)建立的控制網(wǎng)，其測量準(zhǔn)確度是常規(guī)測量方法難以睥睨的；（3）GPS技術(shù)采用由上到下俯測，因此不需要各個(gè)聯(lián)測點(diǎn)之間形成通視，為地形測量提供了巨大的便捷；（4）觀測自動(dòng)化程度高。利用GPS技術(shù)進(jìn)行數(shù)字化地形測量過程中，外部作業(yè)可以用電鈕操作，內(nèi)部作業(yè)主要利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和計(jì)算，作業(yè)效率高；（5）利用GPS技術(shù)進(jìn)行數(shù)字化地形測量的結(jié)果可以用三維坐標(biāo)的形式記錄，與常規(guī)測量采用的二位平面坐標(biāo)相比，三維坐標(biāo)定位更加科學(xué)與精準(zhǔn)；（6）GPS網(wǎng)絡(luò)布置完成后，可實(shí)行全天候24小時(shí)的實(shí)時(shí)觀測和數(shù)據(jù)記錄，不受天氣條件的影響。

5、結(jié)語

總之，GPS全球定位技術(shù)作為衛(wèi)星技術(shù)、微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和天文觀測技術(shù)等尖端技術(shù)的綜合產(chǎn)物，其高度自動(dòng)化的特點(diǎn)和其所達(dá)到的測量精度，使其在測量領(lǐng)域的應(yīng)用具有較大的潛力。地形測量是測量一定范圍內(nèi)的地面建筑物或其它地物、地面形貌的特點(diǎn)，并且按照一定的比例尺，按照地圖圖例的規(guī)定，將其繪制在圖紙上。將GPS技術(shù)應(yīng)用于地形測量不僅提高了測量的廣度和精度，也為測量工作帶來了巨大便捷，大大提高了測量工作的工作效率。筆者相信，未來隨著GPS技術(shù)的不斷完善和改進(jìn)，以及隨著GPS技術(shù)與地形測量工作的不斷融合，數(shù)字化地形測量工作將會(huì)取得突破性的發(fā)展。

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