探讨山地城市的GPS地形测量技术

探讨山地城市的GPS地形测量技术

（永州市国土资源规划设计测绘院湖南永州 425000）

摘要：本文结合笔者多年的从业经验，首先阐述了地形测量的方法以及gps技术的应用优点，通过测量实例分析了山地城市的gps 地形测量技术，以供同行借鉴与参考。

关键词：山地城市；gps技术；地形测量；控制测量；精度

1引言

随着我国大量农村人口涌入城市，城市居民数量急剧增加，随之我国城市的数量和规模也在相应的不断扩大。但是，由于地形地貌条件的限制，我国不少城市开始在山坡、丘陵之上修建建筑物，这就是所谓的山地城市。山地城市的地形地貌条件复杂且地势变化落差较大，部分区域更是灌木丛生，这无形中给地形测量带来了极大的困扰。我国现有常用的技术：gps技术、测距仪、全站仪、经纬仪。其中，gps地形测量技术是一门新兴的检测技术。具有操作方便、测量速度快、测量精度高的特点。为了有效提高测量结果的精度，必须结合当地山地城市的特点，研究gps测量技术的优化措施。2地形测量的方法

按所用仪器不同，有平板仪测图法、经纬仪和小平板仪联合测图法、经纬仪（配合轻便展点工具）测图法及gps数据采集法等。

3 gps技术的应用优点

1）可操作性强。不需要固定多的人员参与，在人员少的时候，也可以进行作业。

2）测量范围广。gps技术测量范围可以很大。可按需要布设控制网，简化加密级别，省去联测过渡点。

3）测量精度高。国内的仪器作业精度可达（1～2）×10-6mm，国外可达0.1×10-6mm，可建立比常规测量精度更高的控制网。4）各个联测点之间不要求通视，不必建造高规标。

5）观测自动化程度高。外业用电钮操作，内业用计算机处理数据，作业时间短，效率高。

6）不受时间限制，可24h作业。

4 gps技术在地形测量中的实践应用

gps技术在地形测量中，不一定要遵守先控制、后测图的原则，控制测量、碎部测图可以同时进行，甚至可以先测图后控制，只是后者需将碎部成图，以控制点为基准借助成图软件进行测站纠正。

4.1测量工序

地形测量的工序主要分为2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。

4.2测量方法

控制测量：一般可选用静态gps作基本控制导线（网）。为满足测区地形图测量的需要，测区利用国家等级控制点为起始点，发展一个e级gps控制网作为该矿区的首级控制。

外业观测采用gps接收机以快速静态模式进行同步观测。观测时精确量取天线高度2次，读数较差在3mm以内取中数记入接收机内，正确输入测站名称及年月日，每天观测结束后，及时将数据下载到

计算机，对观测数据进行处理，符合有关规定，即可进行gps网的平差计算工作。gps网的平差计算采用随机软件进行平差计算。观测数据导入后，进行各观测边的基线处理，在所有基线的整周模糊度分解数都大于3后，通过gps网平差设置，选择其三维无约束平差进行平差，平差后其平面坐标和高程精度为：最弱点点位中误差dx=0.0018m，dy=0.0055m，dz=0.0035，最弱边相对中误差1/423923，允许1/20000，满足了规范所规定的要求。

高程控制：本测区用gps外业观测数据以gps拟合高程的方式求得。

地形测量：用动态gps作碎部数据采集，计算机软件机助成图。1）图根控制测量：采用数字化微机成图的方法测绘，图根控制点的选取按需要而定，在进行地形图各元素野外数据采集时，除充分利用测区已做的首级控制点以外，对于进行数据采集需要补充的测站点，用gps以支站的形式进行测设。对所求的测站点，在使用过程中，为了使用可靠，用其他点进行了检查。

2）地形测量：测区采用全野外数据采集数字化机助成图的方法进行作业。野外数据采集采用gps进行，仪器高量至公分。每一测站开始前，重合测点进行了必要的检查。野外数据点的采集在现场描绘草图，描述采集点的相关位置，属性代码与地形有关要素的关系。野外采集点均包括了地形特征点（如沟底点、制高点、各类地物点等），对地形图的各类要素野外采集全部结束后，方在室内机助成图。

3）地形图的编辑：野外数据采集全部结束后，在室内把野外的数据传输到微机内，利用测绘软件，根据野外绘制的草图把地物点绘制成地物，地物包括房屋、陡坎、道路、电线、果园、采矿矿井等都如实编绘，陡坎分为土坎、加固坎、陡崖，道路分为大车路、机耕路、小路，电线分为高压线、低压线、通信线，坟地分为独立坟和坟群，采矿矿井分为铝矿等，分别用相应的符号和文字表示；等高线的绘制是在所有地物都编辑好以后，应用软件自动生成等高线，经多次修改补充，使其图件内容齐全、描绘合理、符号正确，符合地形图的质量要求后，提交最终地形图。

5 测量实例概况

本文山地城市1：1000带状土地勘测定界工程，测量区域地势变化较大、灌木丛生、森林茂密，测量条件复杂，测量困难。地势坡度较大，一般仰角分布为20～35°。测量区域视野不开阔，给常规控制测量带来了很大难度，为了确保工期、保证质量，我们采用了gps控制测量方法。

6 gps控制网的布设

本工程为测定山地城市公路附近地形地貌，随着公路的走向布置gps网点，根据公路的使用范围，在公路周围均匀分布设置，完成山地城市公路带状土地勘测。本工程要求每个gps点至少和相邻的gps测点可以通视。

本次一共布置了17个gps布置点，布置等级为e级，基线平均长度为270m。其中，图1中的3个已知点是业主提供的，此3个已

知点为d级gps点，高程参考黄海高程系。

图 1 gps 控制网布设图

7 观测时间选择

根据预报得知，想要可以接受到4颗以上健康卫星信号必须在09：30之前，并且此时的图像强度因子都小于6（pdop值）。为了可以最好的观测，观测人员将观测时间安排在5～9点，这段时间内进行测量可以最大程度上保证其精度。

8 gps控制网的外业观测

8.1仪器装备

此次观测采用三台南方9600北极星单频接收机，该机型的静态定位测量精度为±（5mm+1ppm.d）。

8.2检测注意事项

8.2.1测区的踏勘选点检测注意事项

由于gps技术的信号强度受障碍物的影响比较严重，因此对于山地城市测区的勘选点，除了要考虑交通、地面基础条件等因素外，还要注意点位周围+15°以上天空障碍物情况，避免周围有强烈反射无线电信号的物体以及无线电发射源，如玻璃幕墙、水面、大型建筑、电台、发射塔、离高压线、变电所等。

8.2.2观测过程中检测注意事项

在整个观测过程中工作人员需要严格按照指令行事，在观测时必须保证有效卫星数目不得低于4颗，观测时间不得少于一小时；观测时需要一边观测一边填写测量手薄；从观测开始到结束，工作人