地形测量技术方法浅述

地形测量技术方法浅述

程宝庆

程宝庆

南通苏辰测绘工程有限公司江苏省226007

摘要：文章首先分析了传统测量方法，然后分析了数字化地形测量技术方法。应用实践表明，GPSRTK测量技术可以实时地提供测量结果，有效提高测量的速度和效益。

关键词：GPSRTK；数字化；地形测量

一、传统地形测量方法

传统的地形测量主要是用经纬仪、测距仪、全站仪等测量工具，利用测角、测距、交会、极坐标等测量方法对地形要素进行数据采集或测定。通常是先布设控制网点。这种控制网一般是在国家高等级控制网点的基础上加密次级控制网点，最后依据加密的控制点和图根控制点。在相关等级控制点的基础上，运用相应的测量工具，采用包括测角网、测边网、边角网、导线网、线型锁等方法进行。其次还具有外业工作量大、效率低的缺陷。在测量过程中有些点位，为了满足通视条件，需要花费大量的资金建立较高的观测点，或者为了排除观测的障碍物而需要砍伐大量的树木，使得在进行大面积的地形工作时，费时费力，效益低下。

二、GPS—RTK地形测量技术

1、GPS系统包括三大部分

空间部分；GPS卫星星座和地面控制部分。地面监控系统；用户设备部分。GPS信号接收机。

1.1GPS系统的空间部分由21+3颗卫星组成，均匀分布在6个轨道面上，卫星上安装了精度很高的原子钟，其系统信息能在全球范围内向任意多用户提供高精度的、全天候的、连续的、实时的三维测速、三维定位和授时。

1.2在地形测量中主要是用静态测量来完成控制测量，用RTK来完成碎部测量工作记录点的WGS-84坐标。

1.3GPSRTK可以不布设各级控制点，仅依据一定数量的基准控制点，便可以高精度并快速地测定界址点、地形点、地物点的坐标，利用测图软件可以在野外一次测绘成电子地图，然后通过计算机和绘图仪、打印机输出各种比例尺的图件。

1.4GPSRTK定位的概念：基准站实时地将测量的载波相位观测值、伪距观测值、基准站坐标等用无线电传送给运动中的流动站，在流动站通过无线电接收基准站发射的信息，将载波相位观测值实时进行差分处理，得到基准站和流动站的坐标差△X、△Y、△Z；坐标差加上基准站坐标得到流动站每个点的WGS-84坐标，通过坐标转换参数转换得出流动站每个点的平面坐标x、y和海拔高程h。这个过程称作GPSRTK定位过程。GPSRTK定位技术主要用于地形测量和工程放样。

1.5GPSRTK数据处理是基准站和流动站之间的单基线处理过程，采用基准站和流动站的载波相位观测值的差分组合载波相位，将动态流动站未知坐标作为随机的未知参数，载波相位的整周模糊度作为非随机未知参数解算。

2、准备工作

测量前必须要实地了解测区情况，如点位情况（点的位置，上点的难度等）交通状况等，还需要了解卫星状况的预报评估障碍物对GPS观测可能产生的不良影响。最后依据测点的卫星状况，测量作业的要求以及测区的实际情况确定出具体的布网和作业方案。首先是完成点的选取和GPS网的布设，然后在此基础上来进行静态控制测量。在进行GPS定位时，认为接收机的天线在整个观测过程中的位置是保持不变的。在数据处理时，将接收机天线的位置作为一个不随时间的改变而改变的量。其具体观测模式多台接收机在不同的测站上进行静止同步观测，时间由几分钟，几小时，甚至数十小时不等。接收机测得卫星发送的伪距，载波相位等信号的观测值，再将观测值下载到计算机中处理，一般要通过基线处理，网平差，坐标转换和高程转换求出高精度网点坐标。在测量中，静态定位测量方式一般用于高精度测量定位，如主要用于各种等级的大地测量跟踪网、基准网、工程控制网，变形监测网等的测量。

3、选点若干技术要求

3.1为保证对卫星的连续跟踪观测的卫星信号的质量，要求测站上空尽可能地开阔，在10°-15°高度角以上不能有成片的障碍物。

3.2为减少电磁波对GPS卫星信号的干扰，在测站周围200m的范围内不能有强电磁波干扰源，如大功率无线电发射设施，高压输电线等。

3.3为避免减少多路径效应的发生，测站应远离对电磁波信号反射强烈的地形地物。如高层建筑，成片水域等。为便于观测作业和今后的应用，测站应选在交通便利，上点方便并易于保存的地方。

4、布网

4.1GPS基线向量网的等级：依据国家测量规范、各行业测量规范、任务要求来定等级。根据我国1992年所颁布的全球定位系统测量规范，GPS基线向量网被分成了A，B，C，D，E5个级别。注：A级网一般为区域或国家框架网，区域动力学网；B级网为国家大地控制网或地方框架网；C级网为地方控制网和工程控制网；D级网为工程控制网；E级网为测图网。

4.2GPS布网方案主要取决于工程的具体要求、经费、时间、人力消耗及接收机的数量和后勤保障条件等，在确定布网方案时，应在满足精度要求的前提下，尽可能降低消耗。GPS网一般采用较多的异步闭合环，这就要求接收机多次重复设站，但受交通工具和通讯手段的限制，往往会给实际操作带来很大困难。

4.3GPS基线向量的布网形式。网常用的布网形式有以下几种：跟踪站式、会战式、多基准站式（枢纽点式）、同步图形扩展式，单基准站式。

5、外业观测

完成了GPS点的选取和网的设计，就可以开始进行外业观测和数据的采集。具体方法和过程本文不再赘述。

6、数据处理

采集的数据均由徕卡公司提供的与徕卡1200配套的LGO处理软件来处理。由于LGO是一个自动化很强的处理软件，因此用它处理时人工干预很少。对于某些点位的卫星不多，遮挡过多卫星信号时常出现短线情况，这种情况下在做网平差，基线处理时必须稍加干预。

结束语

地形测量技术经历了一段较长的发展历史，经过传统的测量技术，在现代化的技术带动下，开始向数字化测量技术进行转化，并逐步实现地形测量内外作业的一体化。在未来的地形测量中，必然会有更多的测绘新技术新方法应用到工程测量中，更好的促进地形测绘工作的发展。

参考文献

[1]焦明连．基于GPSRTK技术的数字化地形测量[J]．全球定位系统，2005，（2）：20-22．

[2]聂上海．GPSRTK技术在数字化地形测量上的应用实验[J]．测绘通报，2005，（3）：30-31．