摘要：地形测量是测量一定范围内的地面建筑物或其它地物、地面形貌的特点，并且按照一定的比例尺，按照地图图例的规定，将其绘制在图纸上。随着计算机技术的发展，数字化地形测量可以借助于计算机完成控制测量、计算机辅助计算、碎部数据采集和成果成图输出。碎部数据采集是采集地物、地貌等地形要素的特征点数据，这些特征点的位置和高程直接影响最终成图的质量。
关键词：GPS技术；数字化地形测量；应用
引言：
地形测量属于一项庞大的、复杂系数较高、有着较高精准度要求的工程作业，最终的测量结果可为地形工程建设、城市化工程建设等提供有价值的参考数据。目前，数字化地形测量中GPS技术的应用可促使地形控制测量结果的准确度大大提高，使得地形测量工作效率得到显著性的提升。
1、GPS技术的应用原理
GPS工作原理就是通过导航卫星确定目标坐标，然后对比地图坐标确定目标的具体位置。GPS定位原理是根据高速运动的卫星瞬间位置作为已知的起算数据，采用空间距离后方交会的方法，确定待测点的位置。全球定位系统是一个无线电空间定位系统,它利用导航卫星和地面站为全球提供全天候、高精度、连续、实时的三维坐标、三维速度和定位信息,地球表面上任何地点均可以用于定位和导航。
2、数字化地形测量中GPS技术的特点
2.1测站间无需通视
测站间互相通视自始至终是测量学科中研究的一大难题。GPS技术测量特点，促使在选点上更加便捷，可是，必须要确保测站上空的开阔，确保GPS接受信号时不会受到任何的影响。
2.2精准地定位
双频GPS接收机基线的精准度为5mm+1ppm，红外仪表精度为5mm+5ppm。GPS测量精准度和红外仪是类似的，可是，在距离不断增加的情况下，GPS测量的显著优势尤为显著的。据大量的科学实验表明：基线在50公里范围内的，定位精准度能够达到12×10-6，其中在100-500公里范围内基线上的能够达到10-6～10-7。
2.3观测时间短
在进行控制网设置的过程中，GPS技术的应用可以对于每一测站上的具体观测时间进行确定，这种情况下可运用快速静态定位的方式，整体上花费的观测时间非常短暂。
2.4操作便捷
GPS技术在地形测量上有着非常高的自动化水平，截至目前，GPS接收机开始不断向小型化、操作简单化的趋势发展，观测者仅需把天线对整，对天线高度进行测量，在打开电源的情况下便能够实现自动化测量，同时可利用相关软件对于测量得出的数据进行科学处理，从而得出测量点的三维坐标。此外，其他的测量工作便可由相关设备自动完成。
2.5全天候作业
GPS卫星数目较多且分布均匀，可以在地球上任何地点、任何时间至少可以同时观测到4颗卫星。一般地，除打雷闪电不宜观测外，其他天气(如阴雨下雪、起风下雾等)也不受影响，从而实现全天候作业。这是常规测量所望尘莫及的。
3、数字化地形测量的基本原则
在利用数字化地形测量过程中要遵守以下原则：
3.1数字化测量利用先进的测量仪器，选择灵活的定位方法，完成地形数据的采集，相比于完全人工测量具有更大的便捷性，也提供了一些不可测地域的地形测量方法。但是完全依靠自动化测量有时会造成结果的失真，因此在数字化测量中要求测量人员具有高度的责任心，能够实地测量的地点必须进行实地考察与测量，并且要采用高精度的钢尺，尽量不使用皮尺；
3.2数字化测量中应该以河流、山脉、峡谷、道路等自然界线来划分测图单元。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆这样以来，一方面，为地形的测量提供了便捷；另一方面、避免了测图单元之间的接边问题。根据业内的共识，应该先测同一类的地物或地貌，但也可以根据实际地形情况进行调整，以方便实地测量和观测站工作人员的记录；
3.3除了测量特征点的位置和高程数据外，应该多测量一些数据点，以使计算机建立的数学模型更加精确，绘制的地图能更加详细和准确的反应地貌。另外，由于数字测图的大多数数据点是在计算机上完成的，因此要认真检查每个数据点是否正确。同时，针对一些关键的数据点，要有一定的核实办法。
4、在数字化地形测量中GPS技术的应用优势
第一，GPS技术可以依据地形测量的实际需求来建立平面控制网，具有极强的针对性，并且GPS技术是由高策低，与一般测量技术相比较，其测量范围极广。第二，GPS测图不会受到有限视力范围的制约，不必考虑站点迁站时仪器搬运问题，极大程度地缩短测图以外的工作时间，这就为测量人员的编码与跑点工作预留出了充足的时间。第三，GPS测图在很大程度上简化了测量工作流程，省略了大多数中间环节，减少了中间环节中测量误差的发生。第四，一旦完成了GPS卫星星座的布置，即可全天候进行地形观测，并不受气候因素的影响进行24h作业。第五，GPS技术观测自动化程度较高，可采用计算机来分析与处理相关内业数据，可通过电钮来操控外业作业，大大缩短了测量作业时间。
5、数字化地形测量中GPS技术的应用分析
5.1测量前的准备工作
在测量地形前，应全面掌握测量区域的实际情况，如交通状况、点位情况等内容，并应对一切可能影响GPS观测效果的障碍物进行准确地预报评估。除此之外，应将卫星状况与测量作业的基本要求进行综合考虑，并根据测量区域的具体情况最终制定出准确的布网与作业方案。第一，尽量挑选开阔、空旷的场地作为控制点，并布设GPS网，以实现静态控制测量。第二，在观测过程中，保持接收机的天线位置不变，以完成其定位。并将接收机当做定量，进行数据处理。第三，接收机将测量所得载波相位，卫星发送伪距等信号观测数据传送到计算机中，并经过网平差、高程转换、基线处理、坐标转换等方式来得出精准的网点坐标。
5.2基准站的选点与埋石
第一，结合实际挑选交通便捷、操作简便以及方便放置接收设备的区域作为基准点。第二，确保在基准点附近200米内没有高压输变电设备、线路以及无线发电发射设施等干扰源，以保证GPS卫星信号的准确。第三，基准点的选点应尽量不选择成片水域或高层建筑物的附近区域，防止障碍物与水域形成反射电磁波信号从而导致GPS信号接收出现误差。如果实在没有办法绕开成片的植物区域，应将其砍至符合标准的高度，以确保信号的准确接收。第四，应尽可能的将基准点设置在高处或较为突出的位置，以提高GPS的覆盖范围，减少基准点的个数。
5.3布网
鉴于GPS布网对于数字化地形测量具有重要意义，因而做好其布网工作至关重要。一般来说，GPS基线向量布网主要采取同步图形扩展式、异步闭合环以及会战式等多中方式，而在此其中广泛采取异步闭合环方式进行布网。然而受到诸多因素影响，采取该方式布网不仅极大地增加工程人员建设难度，并且为了保障测量精准度接收机需要进行多次重复设站，这显然与布网方案所要求的经济性相违背。此外，采取该方式进行布网无助于网平精度地提升。首先，工程人员应当在布网开始前，严格依据建设要求以及测量规范将基线向量网确定好相应等级。其次，要想充分发挥GPS在数字化地形测量的作用，工程人员就应当制定出适宜的GPS布网方案。此外该布网方案不但最大程度减少各种资源消耗，同时又能够有效地保障测量精准度。因而，这就要求工程人员在方案制定中必须充分结合工程实际，例如接收机数量、费用支出以及后勤保障等因素，以此制定出科学合理的GPS布网方案。
5.4测量方案
数字化地形测量项目的作业方案根据测区的地貌、地理环境、仪器设备等条件确定,仪器设备条件不同,作业方案变化各异，一般可选用静态GPS网作基本控制,导线(网)作为加密控制,支导线(点)补充测站点,全站仪用来碎部数据采集,进而计算机软件机助成图的作业方案。一定条件下,大比例尺数字化地形测量可以一次性全面布网至测站点,并且可以直接先测图而不受先控制后测图逐级加密等测量原则的约束。
6、结论
综上所述，地形测量是测量一定范围内的地面建筑物或其它地物、地面形貌的特点，并且按照一定的比例尺，按照地图图例的规定，将其绘制在图纸上。随着计算机技术的发展，数字化地形测量可以借助于GPS技术完成控制测量、计算机辅助计算、碎部数据采集和成果成图输出。碎部数据采集是采集地物、地貌等地形要素的特征点数据，这些特征点的位置和高程直接影响最终成图的质量。
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论文作者:刘海森,任英会
论文发表刊物:《防护工程》2018年第21期
论文发表时间:2018/11/8
标签：测量论文; 地形论文; 作业论文; 技术论文; 接收机论文; 基线论文; 基准点论文; 《防护工程》2018年第21期论文;