全球定位系统在地形控制测量相关技术中的

摘 要：GPS,即全球卫星定位系统,是美军于20世纪70年代初在“子午仪卫星导航定位”技术上发展起来的具有全球性、全能性（陆、海洋、航空与航天）、全天候性优势的导航、定位、定时、测速系统.随着GPS技术的进一步成熟,GPS系统广泛地应用于民用领域,并日益发挥了其卓越的技术优势,针对GPS技术在数字化地形测量分析中的应用进行了分析,希望能对改善数字化地形测量有所帮助.

关 键 词：GPS技术；地形测量；测量相关技术

一、GPS技术

GPS系统包括三大部分:空间部分―――GPS卫星星座,地面控制部分―――地面监控系统,用户设备部分―――GPS信号接收机.空间卫星系统由均匀分布在地球６个轨道平面上的２４颗高轨道工作卫星构成,卫星每２小时沿近圆形轨道绕地球一周,由星载高精度原子钟控制无线电发射机在“低噪声窗口”（无线电窗口中,至８区间的频区天线噪声最低的一段是空间遥测及射电干涉测量优先选用频段）附近发射L1、Ｌ２两种载波,向全球的用户接收系统连续地播发GPS导航信号.地面监控系统由均匀分布在美国本土和三大洋的美军基地上的５个监测站、１个主控站和３个注入站构成.该系统的功能是：监控站用GPS接收系统测量每颗卫星的伪距和距离差,采集气象数据,并将观测数据传送给主控点.主控站接收各监测站的GPS卫星观测数据、卫星工作状态数据、各监测站和注入自身的工作状态数据,及时编算每颗卫星的导航电文并传送给注入站；控制和协调监测站间,注入时间的工作,检验注入卫星的导航电文是否正确以及卫星是否将导航电文发给了GPS用户系统；诊断卫星工作状态,改变偏离轨道的卫星位置及姿态,调整备用卫星取代失效卫星.注入站接受主控站送达的各卫星导航电文并将之注入飞越其上空的每颗卫星用户接收系统主要由以无线电传感和计算机技术支撑的GPS卫星接收机和GPS数据处理软件构成.

二、数字化地形测量的组织

数字化地形测量是工程施工与规划的基础,同时由于数字化地形测量需要较高的准确性和精确性,因而需要良好的组织.具体来说主要包括：

1.测量工序

地形测量的工序主要分为两个环节: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.两个环节间以数据传输为纽带,既可平行施工又可顺序施工,与传统地形测量相比,减少了大量的中间生产环节.

2.测量方案

数字化地形测量项目的作业方案根据仪器设备条件确定,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）动态作加密控制,支导线（点）补充测站点,全站仪动态碎部数据采集,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.

3.测量方法

在生产工序上,数字化地形测量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,甚至可以是先测图后控制,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.在控制点点之记的制作上,数字化地形测量不一定要将其作为一个专门工作来进行,可依据最终成图编绘点之记碎部测图在数字化地形测量中只是一个数据采集的过程,成图大量的工作已从外业转移到了内业,目前,碎部成图作业方法较多,因人而异.

三、GPS技术在数字化地形测量相关技术中的应用

1.GPS技术在数字化地形测量中的应用

常规测量方法的缺陷：

1）测量范围不广.一般性的借助人力或一般机械进行测量的方

法,由于其技术含量有限,操作起来不仅耗费人力、物力,而且测量范围有限.

2）搜集到的用于路线测量控制的起算点间一般很难保证为同一测量系统,国测、军测、城市控制点往往混杂一起,这就存在系统间的兼容性问题,如果用不兼容的起算点,势必影响测量质量.

3）国家大地点破坏严重,影响测量作业.由于国家基础控制点,大多为二十世纪五六十年代完成,经过30多年,有些点由于经济建设的需要被破坏,有些点则由于人们缺乏知识遭人为破坏.在这些地区进行路线测量作业,往往在50ｋｍ以上均找不到导线的联测点.这样路线控制测量的质量得不到保证.

4）地面通视困难往往影响常规测量的实施.一般地形的控制点要求布设300m范围内.但由于通视的原因,这一条件难以满足,甚至在大范围密林、密灌及青纱帐地区,根本无法实施常规控制测量.

2.GPS用于数字化地形测量的特点

1）测量范围广.GPS技术由于由高到低,测量范围可以很大.可按需布设控制网,简化加密级别,省去联测过渡点.

2）测量精度高.随着GPS技术的日益成熟和快速发展,现今,生产性作业精度可达（1～2）×10-6mm,国外可达（0.1～0.9）×10-6mm,可建立比常规测量精度更高的控制网.

3）各个联测点之间不要求通视,不必建造高规标.

4）观测自动化程度高.外业用电纽操作,内业用计算机处理数据,作业时间短,效率高.

5）测量成果可得三维地心坐标,优于常规测量的平面坐标和高程系统分离状况,有利于宇航科学、导弹发射等空间科学的应用.

6）星座布置完成后,可24h观测,在雨、雾、雪等条件下亦可全天候作业.GPS技术是现代科学技术的结晶,它是卫星技术、微电子技术、计算机技术和天文观测技术等高科技尖端技术的综合产物,GPS技术的出现与不断完善将会进一步推进地形测量技术的改进,完善和丰富地形测量方法.