河北某山区GPS地形测量实施探讨

1、河北某山区GPS地形测量实施探讨摘要:本文基于笔者多年从事GPS测量的工作经验，以某河北某山区地形测量为工程背景，研究探讨了基于GPS的地形测量方法分析了地形测量的整个技术流程，全文是笔者长期工作实践基础上的理论升华,相信对从事相关工作的同行有着重要的参考价值和借鉴意义。关键词:GPS地形测量控制测量精度GPS作为一种全新的测量手段，不仅具有精度高、速度快、通用性强、便于操作、全天候、无需通视等优点，还可同时提供平面和高程三维位置信息。GPS测量工作与经典大地测量工作相类似，按其性质可分为外业和内业两大部分。其中：外业工作主要包括选点（即观测站址的选择）、建立观测标志、野外观测作业以及成果质量

2、检核等；内业工作主要包括GPS测量的技术设计、测后数据处理以及技术总结等。如果按照GPS测量实施的工作程序，则大体可分为这样几个阶段：技术设计；选点与建立标志；外业观测;成果检核与处理。作业步骤为：采用两台（或两台以上）接收机，分别安置在一条（或数条）基线的端点，根据基线长度和要求的精度，按GPS测量系统外业的要求同步观测四颗以上的卫星数时段，时段长度根据测量等级确定。某山区1:1000带状地形测量工程，测区山高坡陡、森林茂密、灌木丛生，地形平均坡度达20。30,通行通视非常困难，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。GPS控制网的布设本工程是山区公

3、路带状地形测量，为了满足工程设计及施工的需要,GPS网点自然紧随公路而布设，点位要求顾及公路测设范围且基本分布均匀，各测点要求至少能与一个相邻GPS点通视。本次共布设17个E级GPS点，联测已知点3个，平均基线270m。网中联测的3个已知点为我院1983年所施测的三等三角控制网，其高程为1956年黄海高程系。GPS控制网的外业观测2.1仪器装备采用3台美国产AshtechSCA-12S型单频接收机进行观测，其静态定位测量精度为10mm+1ppm.D)。2.2观测的技术指标(1)有效观测卫星数不小于4颗;(2)观测时段大于60min;(3)时段中任一卫星的有效观测时间大于20min;(4)卫星高

4、度截止角大于155)卫星几何图形因子GDOP值小于6,空间位置;(6)精度因子PDOP值小于6;(7)数据采集间隔为15s;(8)数据采集方式为L1采集。2.3观测时间选择根据卫星星历预报，当时当地上午09:20以前能接收到4颗以上健康卫星信号，且图象强度因子(PDOP)值都小于6。为了保证在最佳时间内观测，每天安排在5:309:30这段时间进行作业，以确保GPS网的精度。3数据处理及检核将外业当天采集的数据传输到计算机中，然后对其进行基线向量处理，以确保外业数据的质量，同时也是对外业数据质量的检验。数据处理采用随机软件GPSV5.2进行,根据自动处理输出的基线向量指标即可知道基线的解算情况。

5、作业过程中，有一天发现同步环456闭合差超限，经认真分析，发现是点位置选择不当所致,4号点选在5号点山脊的北面,6号点选在5号点山脊的南面，致使同步环上各测点观测到的卫星不同步，需要调整个别点位，这是山区GPS作业中值得注意的。为了提高基线向量的解算精度，可以采取以下措施。(1)增大高度截止角：系统默认的高度截止角为150,增大高度截止角对求解整周未知数与提高成果精度有益，因为所有相应的噪声随卫星高度截止角增大而降低，但这时要有较多的卫星参与计算，且以GDOP值良好为前提。(2)剔除个别含有粗差的基线，找出原因,采取有效措施进行重测，以确保整体质量。4平差和成果评价采用GPSV5.2随机软件进

6、行网平差，首先采用WGS-84大地坐标系进行三维自由网平差，在GPS网自由平差内部符合精度要求后，进行约束网平差计算，最后将各GPS点的WGS-84坐标转化为1954年北京30带大地坐标。网平差计算时使用皿10,某矿为起算依据，进行三维约束平差，利用无名岭的成果作为检核。平差后，最弱点5号的点位中误差为7mm,最弱势相对精度为1:285000无名岭的己知成果与本次平差成果比较SX=0.010,Sy=0.这说明采用GPS定位技术可以建成高精度的控制网。GPS高程测量是利用2个四等水准点皿10,某矿施测GPS水准,相当于四等电磁波测距三角高程，经WGS-84坐标系三维无约束平差，可以获得供高程拟合

7、计算的大地高，由于GPS水准网布设成带状，采用数学3次播值样条函数模式拟合，拟合出各GPS点的正常高。拟合后最弱点高程中误差为0.017m其精度达到四等电磁波测距三角高程精度要求GPS控制网采用日本SOMASE12110全站仪按I级导线精度进行外业检测，其统计结果如表1从外业检测数据可看出,GPS控制网精度高，成果可靠，足以满足山区地形测量的要求。5结论与体会(1)GPS控制网在山区控制测量中具有布网灵活方便、作业效率高，能减少砍伐树木，对保护生态环境具有积极意义。(2)对山区选点要避免同步环中一个点在山脊一边，另一个点在山脊另一边；或一个在狭窄的山沟里，另一个在山头上，选点还要避免选在大树下、坡度大的山脊山坡上、陡坎下面，以免影响GPS测量精度。(3)观测时间的正