山地城市的GPS地形測量技術分析與探討論文

　　摘 要：GPS地形測量技術具有測量精度高、測量速度快、操作方便等優點，在我國地形測量工程中應用廣泛，特別是地勢高低起伏較大、灌木叢生的山地城市。但是GPS測量精度受觀測衛星、觀測時間、操作水平等因素的影響比較大，如果操作控制不好就可能產生很大的測量誤差。結合山地城市的主要特點，深入分析和研究了山地城市GPS地形測量中每一個技術流程的操作要點和注意事項，對于提高山地城市的地形測量精度具有一定的現實意義。

　　關鍵詞：山地城市；GPS技術；地形測量

　　1.引言

　　隨著經濟總量的發展和人口數量的激增，我國城市的數量和規模正在不斷擴大，但是由于受到地形地貌條件的限制，不少城市建筑便修建在了地勢高低起伏較大的山坡、丘陵之上，這就是所謂的山地城市。我國的山地城市有重慶、攀枝花、香港等，這些城市的建筑錯落有致、立體感突出，將整座城市點綴的非常漂亮。但是山地城市的地形地貌條件復雜，地勢高低起伏變化較大，而且有些測區內森林茂密、灌木叢生，這就給其地形測量帶來了極大的困難。目前我國比較常用的地形測量技術和手段主要有經緯儀、全站儀、測距儀以及GPS技術等，其中GPS技術是近年來發展起來的一種新型的測量方法，它可以同時提供平面和高程三維位置信息，具有測量精度高、測量速度快、操作方便等優點，因此GPS技術目前在山地城市的地形測量中應用廣泛。但是由于GPS技術受觀測衛星、觀測時間、操作水平等因素的影響比較大，如果操作控制不好就可能產生很大的測量誤差，因此為了有效提高測量結果的精度，必須依據山地城市的特點，研究GPS測量技術的優化措施。

　　2.山地城市GPS地形測量的技術優化探討

　　山地城市的地形測量就是通過對測區測點高程、距離、角度等信息的量測，繪制城市的地形測量圖，為城市中的各種工程提供不同比例尺的地形圖，以滿足其城鎮規劃和各種經濟建設的需要。山地城市的GPS地形測量技術主要包括控制網的布設、外業觀測、數據處理與校核等技術流程，為了提高山地城市的地形測量精度，在GPS地形測量過程中要注意控制或消除每一個操作過程的可能影響測量精度的因素，下面將分別進行介紹。

　　2.1 GPS控制網的網形設計與布設

　　目前在地形測量中GPS控制網的布設形式主要有三種，即跟蹤站式、會站式和同步圖形擴展式，其中跟蹤站式是將數臺GPS接收機長期固定在不同測站上，進行不間斷連續觀測，這種布設形式觀測時間長，能夠處理的數據量大，觀測精度高，框架基準特性好，但是多余觀測比較多，觀測成本也比較高，因此多用于AA級網；會站式控制網是指將多臺GPS接收機在同一批點上多天長時間同步觀測，然后再遷移到另外一批點上進行同樣觀測，直至全部觀測完成。這種布設形式的觀測精度比較高，多用于A、B級網；同步圖形擴展式就是指 GPS網以同步圖形的形式連接擴展，構成具有一定數量獨立環的布網形式，不同的同步圖形間有若干公共點連接，這種布設形式具有測量速度快、測量方法簡單、圖形強度好等優點，是主要的GPS控制網布設形式，目前在山地城市的地形測量中應用廣泛，按照布設形狀的不同又可以分為點連式、邊連式、網連式以及混連式。

　　2.2 GPS控制網的外業觀測

　　GPS控制網的外業觀測主要包括測區的踏勘選點、儀器設備的準備與安裝以及實測數據的讀取等步驟。

　　一、測區的踏勘選點

　　由于GPS技術的信號強度受障礙物的影響比較嚴重，因此對于山地城市測區的踏勘選點，除了要考慮交通、地面基礎條件等因素外，還要注意點位周圍+15?以上天空障礙物情況，避免周圍有強烈反射無線電信號的物體以及無線電發射源，如玻璃幕墻、水面、大型建筑、電臺、發射塔、離高壓線、變電所等。

　　二、儀器設備的安裝

　　在山地城市的GPS地形測量中，儀器設備的檢驗與安裝特別重要，其中天線是發射信號的樞紐，因此要特別注意天線的安裝。一般來說天線應該用三角架或強制對中裝置直接安裝在標石中心垂直上方，對中誤差要小于3mm，特殊情況下進行偏心觀測，需要精確測定歸心元素；天線的指北定向誤差要小于3?～5?，以消除相位中心偏差；天線的安裝高度不能小于1.5m，一般取三個不同方向上量高的平均值作為天線高。在檢查接收機和主機連接無誤后，就可以進行開機測量，進行現場數據的觀測和讀取

　　三、現場觀測作業

　　測量儀器開機以后就要進行GPS的作業模式的選擇，GPS的作業模式一般有靜態相對定位、快速靜態定位、準動態定位、動態定位以及實時動態定位五種模式，根據測量精度要求的不同，山地城市的地形測量主要采用靜態相對定位、快速靜態定位和準動態定位。

　　GPS的作業模式選擇之后就是常規的觀測作業，在觀測過程中觀測人員一定要嚴格按照調度指令，按照規定的時間進行作業，保證有效觀測衛星的個數不小于4顆，而且觀測時段要大于60分鐘；測量過程中觀測人員要及時嚴格的填寫測量手薄；從開始測量到測量過程中，測量人員都不能離開測站，并且要隨時檢查接收衛星的狀態和測量信息，注意避免接收機被碰撞、信號被遮擋應該或是電子手薄和主機直接被太陽照射等；測量的一個時段開始和結束時，測量人員要記錄觀測衛星號、天氣以及精度因子PDOP值（一般要小于6）等數據；同時還要注意觀測過程中，50米內不準使用電臺，10米內不準使用對講機，減小干擾信號對測量精度的影響。

　　2.3 GPS地形測量的數據處理與校核

　　一個測量日結束以后就需要測量人員進行測量數據的室內處理與校核。測量數據一般是借助計算機對其進行基線向量的處理，通過基線向量指標的解算情況，實現外業數據的質量檢驗。對于山地城市的GPS地形測量來說，經常會發生因為點位選擇不當，而導致觀測數據閉合差過大。因此為了提高基線向量的解算精度，往往需要增大高度截止角、改變歷元間隔或是剔除個別含有粗差的基線。其中增大高度截止角可以降低相應噪聲，繼而提高整周未知數的求解精度；改變歷元間隔則是通過降低基準信號和衛星信號混頻產生的差頻信號，來提高基線向量的解算精度，但是改變歷元間隔以后，觀測時間就相對延長；剔除個別含有粗差的基線就是去除個別不合理數據，然后進行重測再處理，這種方法雖然簡單有效但是也耗時耗力。

　　3.結束語

　　山地城市的GPS地下測量是一個系統復雜的工程，采用GPS技術控制網的布設靈活方便，可以減少砍伐樹木等繁瑣作業，提高測量效率，但是需要測量人員在熟悉了解測區的地形地貌的情況下，科學合理的踏勘選點，合理選擇觀測時間等。因此要提高山地城市的GPS地形測量精度需要測量人員除了要具備扎實的理論基礎以外，還要具備一點的吃苦耐勞精神，認真仔細的完成每一項測量流程。

　　參考文獻

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