浅谈GPS技术在地形控制测量中的应用

摘要：地形控制测量的具有复杂度高、工作量繁重、精度要求高等特点，进行地形控制测量的主要目的是为城市建设、工程项目及矿区工程提供相应的地形图，以便实现安全、精确的日常生产和生活。GPS技术，全称全球卫星定位技术，是一种全球性的、全能的导航、定位及测速技术，现在该技术已经广泛应用在测量领域中，且日益发挥其技术优势。文章主要介绍了GPS技术的应用概述、GPS技术在地形控制测量中的主要工作原理和应用流程、GPS技术测量的误差来源与注意事项几个方面。

关键词：GPS技术；地形控制；测量；应用

Abstract: the measurement with topographical control complexity, high workload onerous, precision demand higher characteristic, for terrain control measure, the main purpose is for urban construction, engineering project and project to provide the corresponding topographic map mining area, so as to realize safe, accurate daily production and life. GPS technology, the full name of the global satellite positioning technology, is a global, the mighty navigation, position and velocimetry, now this technology has wide application in the field of measurement, and increasingly play its technological advantages. The paper mainly introduces the application of GPS technology overview, GPS technology in the measurement of the topographical control main work principle and application process, GPS technology measurement error sources and matters needing attention respects.

Keywords: GPS technology; Terrain control; The survey; application

中图分类号： P228.4 文献标识码：A 文章编号：

一、GPS技术的应用概述

GPS技术，即全球定位技术，最初是由美国研制开发的卫星导航、定位技术，该项技术已经应用于各个领域中，尤其在测量领域，GPS技术已经被广泛地应用在工程测量、地形测量等各种测量中，且发挥越来越重要的作用。

在各种测量中，地形测量是重要的工作之一，以前通常采用常规的地形控制测量方法，但是常规的地形控制测量方法会遇到许多问题和难以解决的困难。现在，随着社会经济的不断发展，GPS技术的重要性日益显现。应用GPS技术进行地形控制测量，能够很好地解决地形测量中存在的问题，GPS技术的应用可以使测量不受天气等外部条件的干扰，有效地延长它观测的时间，利于减少测量的工作量、提高测量的质量和效率，因此，该技术已经普遍被地形控制测量人员所应用，而且随着GPS技术的发展和进步、GPS设备的日益更新、技术软件的升级换代，该项技术在地形控制测量领域中的应用和发展必然会更加广泛与深入。

二、GPS技术在地形控制测量中的工作原理

在地形控制测量中应用GPS技术，其主要的工作原理就是依靠载波相位的转变，来沟通空间、用户及地面三方，并最终实现动态的定位。外层空间中运行的卫星通常是以每2个小时环绕地球一周，向低噪音的窗口发射一些无线电的载波，然后经由全球范围里的GPS导航接收站实现信号的接受、采集与播送，并对地球卫星的工作情况和运行位置做出有效地调整，以实现信息监控站的总体监控与协调。最后，把获得的所有数据运用GPS的相关软件进行处理之后录入到系统中。使用有关的测图软件，不仅能够一次性获取精确电子地籍图，以迅速准确地定位地形点、地物点等的具体坐标，还能够对界桩位置进行实时测定，然后对地形测量中的数据和信息进行计算与分析。

三、GPS技术在地形控制测量中的应用流程

1、进行网络布局，选择恰当的控制点

要选择对空通视的条件良好、图形强度约为100点作为地形测量的控制点，虽然点和点间没有必要有通视效果，但底线如果每个点是两个方向的则可以是通视的。在选择控制点前，既要对原始的地形测量控制点做出分析，也要紧密结合测量的具体地形状况，只有这样才能最终确定控制点的准确位置。而选择基准网的位置相对来说就较为随意，不过为了测量的准确性，还是应该尽量选择那些较为靠近中间位置靠上的坐标值作为测量的基准。同时，在进行监控网布设的时候，为了减少和避免地形测量中误差的出现，比较保险的做法就是按照控制点分布的方式设计和控制监控网的形状，以便使监控网在测量规定的范围内可以实现控制点对数量的具体要求，虽然对控制点的数量并未设定绝对的标准，但在进行网状测区的地形测量是，可以设定数量是4的线性测区，当然为了能够确保精度，控制点的数量最好是比4大一些。在进行测量的时候，设备则可以选取测地型双频的GPS接收机，如果能够把数量控制在3到4台，则可以较好的避免误差。同时，在进行地址测量时，还要加强监测控制点的通视状况，确保在测量的范围内尽量没有障碍物。而在运用GPS技术对辐射强的区域进行测量时，比如在对高压线、铁路等地区进行测量，测量人员要尽量地远离辐射区。

2、测量数据的处理及处理的方法

对测量数据的处理主要是依赖一种平差软件，运用较为简单的基线解算方法以及有关的数学公式和模型，对测量所获得的数据做出预先处理与分析，得出基准的向量，进而运用数学的方法对基线做出质量分析，在C级网络和D级网络中分别选择各自独立的基线。依照最小的异步环计算出异步闭合环的最高限差，依靠GPS技术测量的规范精度和GPS技术地形控制测量计划书中预先规定的重复环闭合差，对观测边进行检测和控制，提取和选择最初获得的测量数据，进而实现各种适合要求的文件信息的分流，为计算平差这一阶段提供足够的数据支持。运用高斯变换的方法把三维的约束平差在城市化的坐标系或国家化的坐标系中进行二维投影，以便实现预处理所获得数据的标准化。不断按照这一过程，循序渐进的进行，当全部地形测量工作基本结束的时候，还必须对测量区域和观测数据的质量做出及时地检核与评价，无法达到质量或精度要求的基线，测量人员就可以重新选择控制点进行地形控制测量。

四、GPS技术测量的误差来源和注意事项

（一）GPS技术测量的误差来源

(1)实时卫星产生的测量误差：主要是实时卫星位置导致的误差以及卫星钟模型产生的误差；(2)监测站产生的误差：此种误差主要是接收机钟出现的误差和监测站的不精确所导致的误差；(3)观测产生的误差：这些误差主要是由电离层与对流层所产生的传播时延载波多值性；(4)测量本身产生误差：这是由于天线的相位中心发生变化、残差等，有些误差可以通过使用相关的处理软件进行单差分、浮动或双差分处理来消除或者减弱，其他误差则可通过仔细地选择测量站的位置、测量的时间以及仔细地估算分析数据的处理结果来减小，在进行野外的测量时要尽量地避免不利因素和环境对测量的数据和结果产生不良的影响。

（二）GPS技术测量的注意事项

(1)测点要尽量远离100米以上的微波塔、高压线等具有较强磁性的建筑物；(2)卫星一定要均匀分布，否则会影响观测图形，降低解算成果的质量；(3)观测的时间越长，解算成果的质量越好，反之亦然；(4)测量边长的长短要适中，太长或者太短都会造成质量降低；(5)测点不能选在不稳固的地方；(6)测点不能选在比较高大的建筑物旁边或附近，否则会影响到卫星接收的效果，且出现多路径效应；(7)观测的时候各种GPS仪器上的方向线必须要指向相同的方向(通常指向北方)；(8)不要在雷电天气进行测量，因为这不仅会严重影响到解算成果的质量，还可能会导致其它不良后果。

五、结语

随着社会经济、市政规划、工程建设的快速发展，地形控制测量的重要性已经日益受到人们的广泛关注。近年来，许多与测量有关的先进技术逐步应用到地形测量工作中，这些技术为地形测量提供了准确、科学的保障，而在这些技术的基础上，GPS技术的应用更是在地形测量领域中发挥越来越重要的作用。

GPS技术作为现代科学技术发展成果，随着其自身的发展和完善，一定会进一步地推动地形控制测量的进步和发展。将来GPS技术在测量领域中的应用会更为广泛，最终实现随时、随地的实时测量，成为人类便捷式的测量工具。

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