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山地城市的GPS地形測(cè)量技術(shù)分析與探討論文
摘 要：GPS地形測(cè)量技術(shù)具有測(cè)量精度高、測(cè)量速度快、操作方便等優(yōu)點(diǎn)，在我國(guó)地形測(cè)量工程中應(yīng)用廣泛，特別是地勢(shì)高低起伏較大、灌木叢生的山地城市。但是GPS測(cè)量精度受觀測(cè)衛(wèi)星、觀測(cè)時(shí)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(chǎn)生很大的測(cè)量誤差。結(jié)合山地城市的主要特點(diǎn)，深入分析和研究了山地城市GPS地形測(cè)量中每一個(gè)技術(shù)流程的操作要點(diǎn)和注意事項(xiàng)，對(duì)于提高山地城市的地形測(cè)量精度具有一定的現(xiàn)實(shí)意義。
關(guān)鍵詞：山地城市；GPS技術(shù)；地形測(cè)量
1.引言
隨著經(jīng)濟(jì)總量的發(fā)展和人口數(shù)量的激增，我國(guó)城市的數(shù)量和規(guī)模正在不斷擴(kuò)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(shì)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(guó)的山地城市有重慶、攀枝花、香港等，這些城市的建筑錯(cuò)落有致、立體感突出，將整座城市點(diǎn)綴的非常漂亮。但是山地城市的地形地貌條件復(fù)雜，地勢(shì)高低起伏變化較大，而且有些測(cè)區(qū)內(nèi)森林茂密、灌木叢生，這就給其地形測(cè)量帶來(lái)了極大的困難。目前我國(guó)比較常用的地形測(cè)量技術(shù)和手段主要有經(jīng)緯儀、全站儀、測(cè)距儀以及GPS技術(shù)等，其中GPS技術(shù)是近年來(lái)發(fā)展起來(lái)的一種新型的測(cè)量方法，它可以同時(shí)提供平面和高程三維位置信息，具有測(cè)量精度高、測(cè)量速度快、操作方便等優(yōu)點(diǎn)，因此GPS技術(shù)目前在山地城市的地形測(cè)量中應(yīng)用廣泛。但是由于GPS技術(shù)受觀測(cè)衛(wèi)星、觀測(cè)時(shí)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(chǎn)生很大的測(cè)量誤差，因此為了有效提高測(cè)量結(jié)果的精度，必須依據(jù)山地城市的特點(diǎn)，研究GPS測(cè)量技術(shù)的優(yōu)化措施。
2.山地城市GPS地形測(cè)量的技術(shù)優(yōu)化探討
山地城市的地形測(cè)量就是通過(guò)對(duì)測(cè)區(qū)測(cè)點(diǎn)高程、距離、角度等信息的量測(cè)，繪制城市的地形測(cè)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(zhèn)規(guī)劃和各種經(jīng)濟(jì)建設(shè)的需要。山地城市的GPS地形測(cè)量技術(shù)主要包括控制網(wǎng)的布設(shè)、外業(yè)觀測(cè)、數(shù)據(jù)處理與校核等技術(shù)流程，為了提高山地城市的地形測(cè)量精度，在GPS地形測(cè)量過(guò)程中要注意控制或消除每一個(gè)操作過(guò)程的可能影響測(cè)量精度的因素，下面將分別進(jìn)行介紹。
2.1 GPS控制網(wǎng)的網(wǎng)形設(shè)計(jì)與布設(shè)
目前在地形測(cè)量中GPS控制網(wǎng)的布設(shè)形式主要有三種，即跟蹤站式、會(huì)站式和同步圖形擴(kuò)展式，其中跟蹤站式是將數(shù)臺(tái)GPS接收機(jī)長(zhǎng)期固定在不同測(cè)站上，進(jìn)行不間斷連續(xù)觀測(cè)，這種布設(shè)形式觀測(cè)時(shí)間長(zhǎng)，能夠處理的數(shù)據(jù)量大，觀測(cè)精度高，框架基準(zhǔn)特性好，但是多余觀測(cè)比較多，觀測(cè)成本也比較高，因此多用于AA級(jí)網(wǎng)；會(huì)站式控制網(wǎng)是指將多臺(tái)GPS接收機(jī)在同一批點(diǎn)上多天長(zhǎng)時(shí)間同步觀測(cè)，然后再遷移到另外一批點(diǎn)上進(jìn)行同樣觀測(cè)，直至全部觀測(cè)完成。這種布設(shè)形式的觀測(cè)精度比較高，多用于A、B級(jí)網(wǎng)；同步圖形擴(kuò)展式就是指 GPS網(wǎng)以同步圖形的形式連接擴(kuò)展，構(gòu)成具有一定數(shù)量獨(dú)立環(huán)的布網(wǎng)形式，不同的同步圖形間有若干公共點(diǎn)連接，這種布設(shè)形式具有測(cè)量速度快、測(cè)量方法簡(jiǎn)單、圖形強(qiáng)度好等優(yōu)點(diǎn)，是主要的GPS控制網(wǎng)布設(shè)形式，目前在山地城市的地形測(cè)量中應(yīng)用廣泛，按照布設(shè)形狀的不同又可以分為點(diǎn)連式、邊連式、網(wǎng)連式以及混連式。
2.2 GPS控制網(wǎng)的外業(yè)觀測(cè)
GPS控制網(wǎng)的外業(yè)觀測(cè)主要包括測(cè)區(qū)的踏勘選點(diǎn)、儀器設(shè)備的準(zhǔn)備與安裝以及實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)的讀取等步驟。
一、測(cè)區(qū)的踏勘選點(diǎn)
由于GPS技術(shù)的信號(hào)強(qiáng)度受障礙物的影響比較嚴(yán)重，因此對(duì)于山地城市測(cè)區(qū)的踏勘選點(diǎn)，除了要考慮交通、地面基礎(chǔ)條件等因素外，還要注意點(diǎn)位周圍+15?以上天空障礙物情況，避免周圍有強(qiáng)烈反射無(wú)線電信號(hào)的物體以及無(wú)線電發(fā)射源，如玻璃幕墻、水面、大型建筑、電臺(tái)、發(fā)射塔、離高壓線、變電所等。
二、儀器設(shè)備的安裝
在山地城市的GPS地形測(cè)量中，儀器設(shè)備的檢驗(yàn)與安裝特別重要，其中天線是發(fā)射信號(hào)的樞紐，因此要特別注意天線的安裝。一般來(lái)說(shuō)天線應(yīng)該用三角架或強(qiáng)制對(duì)中裝置直接安裝在標(biāo)石中心垂直上方，對(duì)中誤差要小于3mm，特殊情況下進(jìn)行偏心觀測(cè)，需要精確測(cè)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(gè)不同方向上量高的平均值作為天線高。在檢查接收機(jī)和主機(jī)連接無(wú)誤后，就可以進(jìn)行開(kāi)機(jī)測(cè)量，進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)的觀測(cè)和讀取
三、現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)作業(yè)
測(cè)量?jī)x器開(kāi)機(jī)以后就要進(jìn)行GPS的作業(yè)模式的選擇，GPS的作業(yè)模式一般有靜態(tài)相對(duì)定位、快速靜態(tài)定位、準(zhǔn)動(dòng)態(tài)定位、動(dòng)態(tài)定位以及實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)定位五種模式，根據(jù)測(cè)量精度要求的不同，山地城市的地形測(cè)量主要采用靜態(tài)相對(duì)定位、快速靜態(tài)定位和準(zhǔn)動(dòng)態(tài)定位。
GPS的作業(yè)模式選擇之后就是常規(guī)的觀測(cè)作業(yè)，在觀測(cè)過(guò)程中觀測(cè)人員一定要嚴(yán)格按照調(diào)度指令，按照規(guī)定的時(shí)間進(jìn)行作業(yè)，保證有效觀測(cè)衛(wèi)星的個(gè)數(shù)不小于4顆，而且觀測(cè)時(shí)段要大于60分鐘；測(cè)量過(guò)程中觀測(cè)人員要及時(shí)嚴(yán)格的填寫(xiě)測(cè)量手�。粡拈_(kāi)始測(cè)量到測(cè)量過(guò)程中，測(cè)量人員都不能離開(kāi)測(cè)站，并且要隨時(shí)檢查接收衛(wèi)星的狀態(tài)和測(cè)量信息，注意避免接收機(jī)被碰撞、信號(hào)被遮擋應(yīng)該或是電子手薄和主機(jī)直接被太陽(yáng)照射等；測(cè)量的一個(gè)時(shí)段開(kāi)始和結(jié)束時(shí)，測(cè)量人員要記錄觀測(cè)衛(wèi)星號(hào)、天氣以及精度因子PDOP值（一般要小于6）等數(shù)據(jù)；同時(shí)還要注意觀測(cè)過(guò)程中，50米內(nèi)不準(zhǔn)使用電臺(tái)，10米內(nèi)不準(zhǔn)使用對(duì)講機(jī)，減小干擾信號(hào)對(duì)測(cè)量精度的影響。
2.3 GPS地形測(cè)量的數(shù)據(jù)處理與校核
一個(gè)測(cè)量日結(jié)束以后就需要測(cè)量人員進(jìn)行測(cè)量數(shù)據(jù)的室內(nèi)處理與校核。測(cè)量數(shù)據(jù)一般是借助計(jì)算機(jī)對(duì)其進(jìn)行基線向量的處理，通過(guò)基線向量指標(biāo)的解算情況，實(shí)現(xiàn)外業(yè)數(shù)據(jù)的質(zhì)量檢驗(yàn)。對(duì)于山地城市的GPS地形測(cè)量來(lái)說(shuō)，經(jīng)常會(huì)發(fā)生因?yàn)辄c(diǎn)位選擇不當(dāng)，而導(dǎo)致觀測(cè)數(shù)據(jù)閉合差過(guò)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(gè)別含有粗差的基線。其中增大高度截止角可以降低相應(yīng)噪聲，繼而提高整周未知數(shù)的求解精度；改變歷元間隔則是通過(guò)降低基準(zhǔn)信號(hào)和衛(wèi)星信號(hào)混頻產(chǎn)生的差頻信號(hào)，來(lái)提高基線向量的解算精度，但是改變歷元間隔以后，觀測(cè)時(shí)間就相對(duì)延長(zhǎng)；剔除個(gè)別含有粗差的基線就是去除個(gè)別不合理數(shù)據(jù)，然后進(jìn)行重測(cè)再處理，這種方法雖然簡(jiǎn)單有效但是也耗時(shí)耗力。
3.結(jié)束語(yǔ)
山地城市的GPS地下測(cè)量是一個(gè)系統(tǒng)復(fù)雜的工程，采用GPS技術(shù)控制網(wǎng)的布設(shè)靈活方便，可以減少砍伐樹(shù)木等繁瑣作業(yè)，提高測(cè)量效率，但是需要測(cè)量人員在熟悉了解測(cè)區(qū)的地形地貌的情況下，科學(xué)合理的踏勘選點(diǎn)，合理選擇觀測(cè)時(shí)間等。因此要提高山地城市的GPS地形測(cè)量精度需要測(cè)量人員除了要具備扎實(shí)的理論基礎(chǔ)以外，還要具備一點(diǎn)的吃苦耐勞精神，認(rèn)真仔細(xì)的完成每一項(xiàng)測(cè)量流程。
參考文獻(xiàn)
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