GPS技術(shù)在數(shù)字化地形圖測量中的應(yīng)用

1、    gps技術(shù)在數(shù)字化地形圖測量中的應(yīng)用    沈特營摘要：隨著gps技術(shù)的不斷進(jìn)步，gps系統(tǒng)廣泛地應(yīng)用于工程地形測量項(xiàng)目中，并呈現(xiàn)出了其高精度、高效益、受環(huán)境條件影響小等顯著特點(diǎn)，本文對gps技術(shù)在數(shù)字化地形圖測量中的應(yīng)用進(jìn)行了分析，希望能對改善數(shù)字化地形測量有所幫助。關(guān)鍵詞：gps技術(shù)；地形測量；數(shù)據(jù)處理如今數(shù)字化地形測量在工程建設(shè)中的應(yīng)用越來越廣泛，具有了極大地重要性，近年來相關(guān)測繪技術(shù)不斷發(fā)展并廣泛應(yīng)用于地形測量中，為地形測量的準(zhǔn)確性和科學(xué)性提供了保障，現(xiàn)通過對gps技術(shù)在數(shù)字化地形測量中的應(yīng)用進(jìn)行研究分析，為數(shù)字化地形圖測量提供相關(guān)實(shí)踐理

2、論參考。1 gps簡介gps通常采用測距的方法來提供各種數(shù)據(jù)。除此之外，還可采用多普勒定位與測速法、載波相位法和干涉法定位。gps衛(wèi)星定位測量的基本原理是：利用gps接收機(jī)在某一時刻同時接收3顆或以上的gps衛(wèi)星信號，用戶利用這些信息測量出測站點(diǎn)至3顆或以上gps衛(wèi)星的距離，并計算出該時刻gps衛(wèi)星的三維坐標(biāo)，根據(jù)距離交會原理解算出測站點(diǎn)的三維坐標(biāo)。然而，由于衛(wèi)星和接收機(jī)的時鐘誤差，因此，gps衛(wèi)星定位測量應(yīng)至少對4顆衛(wèi)星進(jìn)行觀測來進(jìn)行定位計算。如圖1所示可確定4個距離觀測方程。式中：i=1、2、3、4；c為gps信號的傳播速度；（xi，yi，zi）為衛(wèi)星的軌道坐標(biāo)；ti為各個衛(wèi)星的時鐘差；i

3、為各個衛(wèi)星到測站點(diǎn)接收機(jī)天線的距離。2 數(shù)字化地形測量概述隨著測繪技術(shù)的飛速發(fā)展，gps+全站儀+計算機(jī)的全數(shù)字化地形測量模式逐步成熟并基本普及，這種模式正在替代而且必將完全替代傳統(tǒng)的大平板儀地形測量，成為地形測量的主流模式；另一方面，地形測量模式的更新又將對測繪單位儀器設(shè)備、人員素質(zhì)、管理方式、作業(yè)組織等產(chǎn)生一系列的影響。數(shù)字化地形測量的生產(chǎn)工序可概括為兩個環(huán)節(jié)：一是控制測量與計算機(jī)輔助平差計算；二是碎部數(shù)據(jù)采集與軟件編圖成圖。兩個環(huán)節(jié)間以數(shù)據(jù)傳輸為紐帶，即可平行施工又可順序施工，與傳統(tǒng)地形測量相比，壓縮了大量的中間生產(chǎn)環(huán)節(jié)。3 gps數(shù)據(jù)處理gps數(shù)據(jù)處理要從原始的觀測值出發(fā)得到最終的測量

4、定位成果，其數(shù)據(jù)處理過程大致分為gps測量數(shù)據(jù)的基線向量解算、gps基線向量網(wǎng)平差以及gps網(wǎng)平差或與地面網(wǎng)聯(lián)合平差等幾個階段。數(shù)據(jù)處理的基本流程：數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)傳輸、預(yù)處理、基線解算、gps網(wǎng)平差。3.1 gps網(wǎng)技術(shù)設(shè)計gps技術(shù)分為外業(yè)施測和內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理兩部分工作。外業(yè)施測是內(nèi)業(yè)工作的數(shù)據(jù)來源，也是整個gps技術(shù)工作的基礎(chǔ)。如何作好gps野外作業(yè)，對確保gps外業(yè)觀測數(shù)據(jù)質(zhì)量，提高整個gps技術(shù)的成果精度，顯得尤為重要。（1）gps測量精度標(biāo)準(zhǔn)及分類對于各類gps網(wǎng)的精度設(shè)計主要取決于網(wǎng)的用途。用于地殼形變及國家基本大地測量的gps網(wǎng)可參照規(guī)范中的a、b級精度分級；用于城市或工程的gps

5、網(wǎng)可根據(jù)相鄰點(diǎn)的平均距離和精度參照規(guī)程中的二、三、四等和一、二級精度分級，見表1。在具體布設(shè)中，可以分級布設(shè)，也可以越級布設(shè)。各等級gps相鄰點(diǎn)間的弦長精度用下式表示（2）式中，為gps基線向量的弦長中誤差（mm）；a為gps接收機(jī)標(biāo)稱精度中的固定誤差；b為gps接收機(jī)標(biāo)稱精度中的比例誤差系數(shù)；d為gps網(wǎng)中相鄰點(diǎn)間的距離。（2）gps點(diǎn)的密度標(biāo)準(zhǔn)各種不同的任務(wù)要求和服務(wù)對象，對gps點(diǎn)的分布要求也不同。現(xiàn)行規(guī)范對gps網(wǎng)中兩相鄰點(diǎn)間的距離、各等級gps網(wǎng)相鄰點(diǎn)的平均距離視其需要也做出規(guī)定。3.2 外業(yè)數(shù)據(jù)采集利用rtk進(jìn)行數(shù)字化測圖的基本步驟是先控制測量，然后利用rtk測量圖根點(diǎn)，再利用全站

6、儀測量碎步點(diǎn)，再進(jìn)行數(shù)字化成圖?；蛘呤窍瓤刂茰y量，然后直接利用rtk測量碎部點(diǎn)，再進(jìn)行數(shù)字化成圖。作業(yè)過程主要包括外業(yè)數(shù)據(jù)采集和內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理，外業(yè)數(shù)據(jù)采集包括控制測量和碎部測量兩部分，內(nèi)業(yè)主要包括gps數(shù)據(jù)處理和數(shù)字化地圖編輯。4 實(shí)例分析4.1 測區(qū)概況測區(qū)為某廠房，中心地理坐標(biāo)已確定，在測區(qū)內(nèi)以一個四等gps點(diǎn)為起算點(diǎn)。為了對該測區(qū)10km2進(jìn)行1：500的地形圖測量，布設(shè)了一級控制網(wǎng)。4.2 gps網(wǎng)控制測量根據(jù)工程測量設(shè)計及規(guī)范要求進(jìn)行較高精度的測量；本次平面控制采用采用trimble雙頻gps接收機(jī)衛(wèi)星定位測量方法聯(lián)測國家高等級控制點(diǎn)，沿測區(qū)布設(shè)一級gps控制網(wǎng)進(jìn)行首級控制。利用gp

7、s建立一級控制點(diǎn)，每時段采集數(shù)據(jù)前，作業(yè)員量取天線高，記錄此時段的接收衛(wèi)星數(shù)、故障情況；一個時段觀測過程中無關(guān)閉接收機(jī)重新啟動、進(jìn)行接收機(jī)初始化、改變數(shù)據(jù)采集間隔、改變天線位置；觀測員在作業(yè)期間未擅自離開測站，并應(yīng)防止儀器受震動和被移動，防止人和其他物體靠近儀器、以免遮擋衛(wèi)星信號；觀測時無人在接收機(jī)旁使用手機(jī)和對講機(jī)，避免了干擾衛(wèi)星信號；在觀測過程中應(yīng)保證接收機(jī)正常工作，數(shù)據(jù)記錄正確，觀測結(jié)束后，在gps手簿中輸入這些點(diǎn)的wgs-84坐標(biāo)和地方坐標(biāo)，手簿內(nèi)置軟件會自動計算控制點(diǎn)的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換參數(shù)。為了提高精度，將天線設(shè)置在對點(diǎn)器上，設(shè)置好天線高、基準(zhǔn)站點(diǎn)坐標(biāo)、坐標(biāo)轉(zhuǎn)換參數(shù)、預(yù)設(shè)精度指標(biāo)等參數(shù)，觀測

8、控制網(wǎng)和數(shù)據(jù)。用gpsrtk布設(shè)圖根點(diǎn)，根據(jù)工程測量規(guī)范圖根點(diǎn)的精度相對于鄰近等級控制點(diǎn)的點(diǎn)位中誤差不應(yīng)大于圖上0.1mm；高程的中誤差，不應(yīng)大于測圖基本等高距的1/10；用實(shí)時gpsrtk來布設(shè)圖根點(diǎn)，并可以得出，rtk的測量精度完全能夠達(dá)到一級導(dǎo)線網(wǎng)的測量。在rtk精度檢查完畢后，再開始測量圖根點(diǎn)，測得部分圖根控制點(diǎn)坐標(biāo)成果，見表3。4.3 1：500地形圖碎部測量由于測區(qū)范圍較大，工期短，在野外數(shù)據(jù)采集時用采用萊卡tcr302全站儀和trimble雙頻gps接收機(jī)同時對測區(qū)進(jìn)行野外數(shù)據(jù)采集。使用全站儀及gpsrtk在野外采集數(shù)據(jù)十分快捷方便。在數(shù)據(jù)采集以前要作好點(diǎn)矯正、建立文件等準(zhǔn)備工作，架設(shè)好基準(zhǔn)站以后要檢測流動站測點(diǎn)是否準(zhǔn)確，然后就可以開始進(jìn)行碎部點(diǎn)的測量采集了。在碎部點(diǎn)的采集過程中應(yīng)盡量保證采點(diǎn)均勻，重復(fù)點(diǎn)盡量減少，否則會影響dtm的建立，不利于成圖。在野外工作時，要及時將特殊地物等特征點(diǎn)的位置作記錄，并畫好草圖，方便以后電子地圖的勾勒。此外，在使用gpsrtk作業(yè)時一定要注意衛(wèi)星數(shù)目不小于