GPS技术在数字化地形图测量中的应用

1、    gps技术在数字化地形图测量中的应用    沈特营摘要：随着gps技术的不断进步，gps系统广泛地应用于工程地形测量项目中，并呈现出了其高精度、高效益、受环境条件影响小等显著特点，本文对gps技术在数字化地形图测量中的应用进行了分析，希望能对改善数字化地形测量有所帮助。关键词：gps技术；地形测量；数据处理如今数字化地形测量在工程建设中的应用越来越广泛，具有了极大地重要性，近年来相关测绘技术不断发展并广泛应用于地形測量中，为地形测量的准确性和科学性提供了保障，现通过对gps技术在数字化地形测量中的应用进行研究分析，为数字化地形图测量提供相关实践理

2、论参考。1 gps简介gps通常采用测距的方法来提供各种数据。除此之外，还可采用多普勒定位与测速法、载波相位法和干涉法定位。gps卫星定位测量的基本原理是：利用gps接收机在某一时刻同时接收3颗或以上的gps卫星信号，用户利用这些信息测量出测站点至3颗或以上gps卫星的距离，并计算出该时刻gps卫星的三维坐标，根据距离交会原理解算出测站点的三维坐标。然而，由于卫星和接收机的时钟误差，因此，gps卫星定位测量应至少对4颗卫星进行观测来进行定位计算。如图1所示可确定4个距离观测方程。式中：i=1、2、3、4；c为gps信号的传播速度；（xi，yi，zi）为卫星的轨道坐标；ti为各个卫星的时钟差；i

3、为各个卫星到测站点接收机天线的距离。2 数字化地形测量概述随着测绘技术的飞速发展，gps+全站仪+计算机的全数字化地形测量模式逐步成熟并基本普及，这种模式正在替代而且必将完全替代传统的大平板仪地形测量，成为地形测量的主流模式；另一方面，地形测量模式的更新又将对测绘单位仪器设备、人员素质、管理方式、作业组织等产生一系列的影响。数字化地形测量的生产工序可概括为两个环节：一是控制测量与计算机辅助平差计算；二是碎部数据采集与软件编图成图。两个环节间以数据传输为纽带，即可平行施工又可顺序施工，与传统地形测量相比，压缩了大量的中间生产环节。3 gps数据处理gps数据处理要从原始的观测值出发得到最终的测量

4、定位成果，其数据处理过程大致分为gps测量数据的基线向量解算、gps基线向量网平差以及gps网平差或与地面网联合平差等几个阶段。数据处理的基本流程：数据采集、数据传输、预处理、基线解算、gps网平差。3.1 gps网技术设计gps技术分为外业施测和内业数据处理两部分工作。外业施测是内业工作的数据来源，也是整个gps技术工作的基础。如何作好gps野外作业，对确保gps外业观测数据质量，提高整个gps技术的成果精度，显得尤为重要。（1）gps测量精度标准及分类对于各类gps网的精度设计主要取决于网的用途。用于地壳形变及国家基本大地测量的gps网可参照规范中的a、b级精度分级；用于城市或工程的gps

5、网可根据相邻点的平均距离和精度参照规程中的二、三、四等和一、二级精度分级，见表1。在具体布设中，可以分级布设，也可以越级布设。各等级gps相邻点间的弦长精度用下式表示（2）式中，为gps基线向量的弦长中误差（mm）；a为gps接收机标称精度中的固定误差；b为gps接收机标称精度中的比例误差系数；d为gps网中相邻点间的距离。（2）gps点的密度标准各种不同的任务要求和服务对象，对gps点的分布要求也不同。现行规范对gps网中两相邻点间的距离、各等级gps网相邻点的平均距离视其需要也做出规定。3.2 外业数据采集利用rtk进行数字化测图的基本步骤是先控制测量，然后利用rtk测量图根点，再利用全站

6、仪测量碎步点，再进行数字化成图。或者是先控制测量，然后直接利用rtk测量碎部点，再进行数字化成图。作业过程主要包括外业数据采集和内业数据处理，外业数据采集包括控制测量和碎部测量两部分，内业主要包括gps数据处理和数字化地图编辑。4 实例分析4.1 测区概况测区为某厂房，中心地理坐标已确定，在测区内以一个四等gps点为起算点。为了对该测区10km2进行1：500的地形图测量，布设了一级控制网。4.2 gps网控制测量根据工程测量设计及规范要求进行较高精度的测量；本次平面控制采用采用trimble双频gps接收机卫星定位测量方法联测国家高等级控制点，沿测区布设一级gps控制网进行首级控制。利用gp

7、s建立一级控制点，每时段采集数据前，作业员量取天线高，记录此时段的接收卫星数、故障情况；一个时段观测过程中无关闭接收机重新启动、进行接收机初始化、改变数据采集间隔、改变天线位置；观测员在作业期间未擅自离开测站，并应防止仪器受震动和被移动，防止人和其他物体靠近仪器、以免遮挡卫星信号；观测时无人在接收机旁使用手机和对讲机，避免了干扰卫星信号；在观测过程中应保证接收机正常工作，数据记录正确，观测结束后，在gps手簿中输入这些点的wgs-84坐标和地方坐标，手簿内置软件会自动计算控制点的坐标转换参数。为了提高精度，将天线设置在对点器上，设置好天线高、基准站点坐标、坐标转换参数、预设精度指标等参数，观测

8、控制网和数据。用gpsrtk布设图根点，根据工程测量规范图根点的精度相对于邻近等级控制点的点位中误差不应大于图上0.1mm；高程的中误差，不应大于测图基本等高距的1/10；用实时gpsrtk来布设图根点，并可以得出，rtk的测量精度完全能够达到一级导线网的测量。在rtk精度检查完毕后，再开始测量图根点，测得部分图根控制点坐标成果，见表3。4.3 1：500地形图碎部测量由于测区范围较大，工期短，在野外数据采集时用采用莱卡tcr302全站仪和trimble双频gps接收机同时对测区进行野外数据采集。使用全站仪及gpsrtk在野外采集数据十分快捷方便。在数据采集以前要作好点矫正、建立文件等准备工作，架设好基准站以后要检测流动站测点是否准确，然后就可以开始进行碎部点的测量采集了。在碎部点的采集过程中应尽量保证采点均匀，重复点尽量减少，否则会影响dtm的建立，不利于成图。在野外工作时，要及时将特殊地物等特征点的位置作记录，并画好草图，方便以后电子地图的勾勒。此外，在使用gpsrtk作业时一定要注意卫星数目不小于