基于GPS技术下的地形测绘探析

摘 要：随着我国城市化进程的不断加快，城市规划和各类工程建设不断增多，对地形测绘数据的质量和精度要求也越来越高，推动了 GPS 技术在地形测绘中的应用。本文就GPS技术在地形测绘中的应用问题作分析和论述。

关键词：GPS技术；地形测绘；技术优势

引言

20世纪70年代，GPS技术伴随着美国军事技术的发展而产生，此后逐步被推向民间。GPS系统具体包括信号接收终端（用户拥有）、地面监控系统、全球定位系统的卫星星座三部分。实践证实，GPS技术具有全天候、多功能、高精度、高效率的优点，同时GPS的操作性与适用性相当强。从地形测绘角度而言，GPS技术属用户、地面、空间三者有机结合的技术，即借助全球范围的GPS导航信号对信号进行全天候采集及转播，同时对卫星位置进行调整，以实现对控制站进行整体控制，随后收集到的数据经专业性处理后再进行重新编排及输入系统，进而对三点坐标进行快速界定，此外再对地形勘测信息进行深入分析及计算。本文主要根据地形测绘领域GPS技术的应用优势，浅析该领域GPS技术的具体应用及应用前景，以期提高地形测绘的测量精度及CPS技术的应用水平。

1 GPS 在测绘中的工作原理

GPS在地形测绘中的技术主要来源于一套能够实现空间、地面、用户三者之间有机结合与统一的技术，通过全球范围内GPS导航信号对于信号的不断采集与转播，对卫星位置的调整，从而实现监控站的整体控制和协调，然后将通过GPS上得到的数据进行处理后再重新编排和录入系统，快速界定三点的坐标。并进一步实现对地形勘测的各种分析和计算。

2 GPS 技术优点

2.1定位精度高

通过大量的工程实践应用和试验证明，GPS 技术所采用的载波相位观测量来进行静态相对定位，其定位精度非常高。运用 GPS 技术进行测量时，在基准线小于 50km 时，精准度能够达到 1×10-6 ～ 2×10-6；在基准线小于 100 ～ 500km 时，精准度能够达到 10-6 ～ 10-7。随着近年来 GPS 技术的不断发展，在基准线在 1000km 以上时，GPS 测量的精准度能够达到或超过 10-8。此外，GPS RTK能够达到厘米级和分米级的定位精度，能够有效满足现目前大多数工程测量需求。

2.2观测时间短

采用 GPS 技术进行测量时，其观测时间相对较短。对 200km 以内基线的观测时间，采用 GPS 的静态定位观测单频接收机需要 1h 左右，双频接收机仅需要 15 ～ 20min。若测量时采用 GPS RTK 实时动态定位，流动站点的观测时间仅需 1 ～ 5min，便完成准确观测，大幅度提高观测作业效率。

2.3观测站间无需通视

采用 GPS 技术进行测绘时，不会受到图形结构的限制，使得测绘点的选择更加灵活，能够根据实际测量需求来进行观测点的选择，减少测绘工作量，如无需进行传统测量的过渡点等工作。值得一提的是，在实际的测绘过程中，GPS 往往会和其他的测量方法联合使用，这时需要保证至少一个方向具有良好通视条件。

3 GPS技术在地形测绘中的应用

在我国，由于目前大部分的省市对点位总误差的要求还是极其严格，这说明必须要达到几何精度。同时，GPS对点与点之间的通视问题没有要求，又具有全天候观测、地点灵活多样、计算速度快和精度高等优势，突破了工作地点的传统束缚的要求。虽然，GPS的独特性和优点很多，但显然它也还有很多需要优化的地方。

测量范围不广。由于受到人力、物力和技术水平的限制，测量工作不仅非常消耗人力和物力，而且往往测量范围有限。路线测量控制的稳定性往往难以发挥，影响测量质量。生态环境破坏严重，影响测量工作目前我国的基础测控点，往往还是在20世纪50、60年代建立的，历经了这么多年的社会变迁，已经都遭到了很大的破坏，在这样的地区进行测量工作，质量难以保证。地面通视困难，造成测量工作难以实施一般，我们对地形的控制点要求布设在300m以内，但是受到通视条件的影响，这个条件一般很难达到满足，更甚者如森林和青纱帐内根本就无从发挥。测量动态和静态GPS的测量分为动态和静态，动态GPS主要用于矿山和公路样点的采集，而静态用于工程建设的控制阶段。由于GPS对测量技术要求很高，作业周期又短，所以要想保证我们的作业质量就必须在作业前制定一份详细的计划，比如在测量观测的计划中，网的边缘点要尽量与内部点同步观测，每天的观测数据和观测时间要及时存盘，以便日后再用等。

4 GPS 在地形测量中存在的问题

①地形变化多，野外地形数据采集不全面，准确性不是很高。地形变化处，例如深沟、堤坝、悬崖大坡等，取点困难或者不足，使地形变化无准确反应。②地物取舍不合理，定位不够准确，完整度不高。在地形测量的过程中，由于作业人员对标准的规范、技术设计以及一些文字性文件的理解和熟悉度不高。以至于对各种地物的综合、取舍和表示等处理不当，不合要求规范。③做好质量控制，来提高 RTK 利用率。要想提高 RTK 技术在测量中的利用率，实现 RTK技术的有效使用，应对过程质量进行有效控制，明确规定各阶段人员分工及责权划分，严格遵照指示进行作业，以确保使用 RTK 技术时，各方面的事项。④提高作业人员素质，加强技术支持。作业人员能力和经验的层次不齐，容易造成作业的不规范进行和技术延后。老一辈作业人员知识陈旧，跟不上 GPS RTK 技术发展步伐，新一代的测量作业人员无法适应老一辈作业人员的测量方法，导致了在各方面合作的间隙。

5地形测绘领域GPS技术的应用前景

在我国，GPS 技术的发展势头也极为迅猛，逐渐应用在各行各业。我国的 GPS 技术最早专用于军队部门和科研单位。经发展，现在应用到各行各业，如汽车定位与导航技术、地图匹配技术等。它的作用可以总结为以下几个方面。①GPS 控制网在地质测绘工作中的建立。测量新地形时，相关测量人员应对此区域构建一个测量控制网。为了降低测量的误差范围，相关工作人员可以通过分级别的方式运用 GPS 技术来构建控制网，还可以通过分段的设置方式进行跟踪调整；另外，还可以对数据进行分段核对，这样操作起来更方便。②野外地质测绘。GPS 技术在户外的地形测量工作中也发挥非常重大的作用。运用此项技术可以在户外地形勘测中进行快速有效的选址，尤其是在那些地势比较复杂的选址工作中 GPS 技术更占有优势。虽然说可以运用 GPS 技术进行选址工作，但是也要求相关工作人员周全的考虑，目的是保证测量工作能够顺利完成。③对数据文件进行处理。GPS 技术对数据信息进行处理的重点内容是GPS 网平差和求解基线向量坐标差。唯有经过求解坐标差，详析出相关数据信息，处理好数据中产生的差值，才能够把周密准确地数据信息报告出来。这些数据主要是先在 GPS 技术中获得，然后对获得的数据信息做出完整的分析，通过一系列的方式分析数据既能确保数据的准确性，还提升了勘测工作的效率。④GPS 实时动态定位技术的应用。在解算测量网以后可以创建出新的坐标转化模型。想测量出测绘位置内的地表形态图，首先必须明确基本固定点，基本固定点是指运用 GPS 快速且高精度的技术在测量范围内对固定点进行加密，然后就能够运用 GPS 的此项功能对范围内的地表形态图进行测绘。运用 GPS 高精度的定位技术既可以确保地表形态图的准确度，还可以大量上节省了户外工作的时间。⑤测量勘探线剖面选址。为了明确建设区域的坐标，也可以通过运用GPS技术对地形测量中的内个区域进行有效的测量，测量完成后可以获取大量的数据，然后对这些数据进行处理、分析，最后就能够绘制出所要测量的地形的平面图。平面图绘制完成后，能够依照它选择地势比较平坦且容易施工的区域进行构建。

6 结束语

综上所述，GPS技术具有操作简单、速度快、精度高、费用省等特点，目前该项技术已被广泛应用到我国测量市场本文主要对地形测绘领域GPS技术的实际应用进行研究研究证实，地形测绘领域GPS技术具有定位精度高、观测时间短、测站间无需通视、全球全天候作业等应用优势，目前正逐步取代常规的测量方法而成为我国地形测绘领域的主流技术。