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山地城市的GPS地形測量技術(shù)分析與探討論文
摘 要：GPS地形測量技術(shù)具有測量精度高、測量速度快、操作方便等優(yōu)點，在我國地形測量工程中應(yīng)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(wèi)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(chǎn)生很大的測量誤差。結(jié)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(shù)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(xiàn)實意義。
關(guān)鍵詞：山地城市；GPS技術(shù)；地形測量
1.引言
隨著經(jīng)濟總量的發(fā)展和人口數(shù)量的激增，我國城市的數(shù)量和規(guī)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(fù)雜，地勢高低起伏變化較大，而且有些測區(qū)內(nèi)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(shù)和手段主要有經(jīng)緯儀、全站儀、測距儀以及GPS技術(shù)等，其中GPS技術(shù)是近年來發(fā)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(yōu)點，因此GPS技術(shù)目前在山地城市的地形測量中應(yīng)用廣泛。但是由于GPS技術(shù)受觀測衛(wèi)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(chǎn)生很大的測量誤差，因此為了有效提高測量結(jié)果的精度，必須依據(jù)山地城市的特點，研究GPS測量技術(shù)的優(yōu)化措施。
2.山地城市GPS地形測量的技術(shù)優(yōu)化探討
山地城市的地形測量就是通過對測區(qū)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(zhèn)規(guī)劃和各種經(jīng)濟建設(shè)的需要。山地城市的GPS地形測量技術(shù)主要包括控制網(wǎng)的布設(shè)、外業(yè)觀測、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(wǎng)的網(wǎng)形設(shè)計與布設(shè)
目前在地形測量中GPS控制網(wǎng)的布設(shè)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(shù)臺GPS接收機長期固定在不同測站上，進行不間斷連續(xù)觀測，這種布設(shè)形式觀測時間長，能夠處理的數(shù)據(jù)量大，觀測精度高，框架基準(zhǔn)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(wǎng)；會站式控制網(wǎng)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(shè)形式的觀測精度比較高，多用于A、B級網(wǎng)；同步圖形擴展式就是指 GPS網(wǎng)以同步圖形的形式連接擴展，構(gòu)成具有一定數(shù)量獨立環(huán)的布網(wǎng)形式，不同的同步圖形間有若干公共點連接，這種布設(shè)形式具有測量速度快、測量方法簡單、圖形強度好等優(yōu)點，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量中應(yīng)用廣泛，按照布設(shè)形狀的不同又可以分為點連式、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
GPS控制網(wǎng)的外業(yè)觀測主要包括測區(qū)的踏勘選點、儀器設(shè)備的準(zhǔn)備與安裝以及實測數(shù)據(jù)的讀取等步驟。
一、測區(qū)的踏勘選點
由于GPS技術(shù)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(qū)的踏勘選點，除了要考慮交通、地面基礎(chǔ)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(fā)射源，如玻璃幕墻、水面、大型建筑、電臺、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地形測量中，儀器設(shè)備的檢驗與安裝特別重要，其中天線是發(fā)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(yīng)該用三角架或強制對中裝置直接安裝在標(biāo)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(xiàn)場數(shù)據(jù)的觀測和讀取
三、現(xiàn)場觀測作業(yè)
測量儀器開機以后就要進行GPS的作業(yè)模式的選擇，GPS的作業(yè)模式一般有靜態(tài)相對定位、快速靜態(tài)定位、準(zhǔn)動態(tài)定位、動態(tài)定位以及實時動態(tài)定位五種模式，根據(jù)測量精度要求的不同，山地城市的地形測量主要采用靜態(tài)相對定位、快速靜態(tài)定位和準(zhǔn)動態(tài)定位。
GPS的作業(yè)模式選擇之后就是常規(guī)的觀測作業(yè)，在觀測過程中觀測人員一定要嚴格按照調(diào)度指令，按照規(guī)定的時間進行作業(yè)，保證有效觀測衛(wèi)星的個數(shù)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�。粡拈_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(wèi)星的狀態(tài)和測量信息，注意避免接收機被碰撞、信號被遮擋應(yīng)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(jié)束時，測量人員要記錄觀測衛(wèi)星號、天氣以及精度因子PDOP值（一般要小于6）等數(shù)據(jù)；同時還要注意觀測過程中，50米內(nèi)不準(zhǔn)使用電臺，10米內(nèi)不準(zhǔn)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(shù)據(jù)處理與校核
一個測量日結(jié)束以后就需要測量人員進行測量數(shù)據(jù)的室內(nèi)處理與校核。測量數(shù)據(jù)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(biāo)的解算情況，實現(xiàn)外業(yè)數(shù)據(jù)的質(zhì)量檢驗。對于山地城市的GPS地形測量來說，經(jīng)常會發(fā)生因為點位選擇不當(dāng)，而導(dǎo)致觀測數(shù)據(jù)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(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降低基準(zhǔn)信號和衛(wèi)星信號混頻產(chǎn)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(shù)據(jù)，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(jié)束語
山地城市的GPS地下測量是一個系統(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，可以減少砍伐樹木等繁瑣作業(yè)，提高測量效率，但是需要測量人員在熟悉了解測區(qū)的地形地貌的情況下，科學(xué)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(chǔ)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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