实时动态GPS在地形测图中的应用

凌丽丽 王建宾

摘要：通过对GPS在平面控制及高程控制中应用的探讨，明确了实时动态GPS用于地形测图的可行性。实时动态GPS在地形测图中的应用提高了外业测量数据采集和内业数据处理的效率。

关键词：实时动态 GPS 控制 地形图

全球定位系统(Global Positioning System)是美国国防部研制的全球性、全天候、连续的卫星无线电导航系统。目前GPS已广泛应用于测绘、军事、气象、地震、水利、农林等各个领域。GPS定位技术无疑给测绘领域带来了一场深刻的技术革命，它标志着测绘工程技术的重大突破和深刻变革，尤其是实时动态GPS测量技术的应用，给测绘行业带来了相当可观的经济效益，显示了全球定位系统的强大生命力。

一、实时动态GPS的工作原理

实时动态（Real Time Kinematic）GPS是以载波相位观测量为根据的实时差分测量技术。它的工作原理就是在基准站上安置一台GPS接收机，对所有可见GPS卫星进行连续地观测，实时地发送信号给流动站。在流动站上，GPS接收机在接受GPS卫星信号的同时，通过无线电接收设备，接收基准站传输的观测数据，然后根据相对定位的原理，实时地计算并显示用户站的三维坐标及其精度。

二、基准站的架设

为了保证测量数据的精度，基准站的架设应遵循以下原则：

1.点为应选在交通方便、视野开阔的地方，视场周围15°以上不应有障碍物，地面基础稳定，易于点的保存。

2.点位应远离大功率无线电发射源，其距离不应小于200米，离高压线的距离不应小于50米，以避免电磁场对GPS信号的干扰。

3.点位附近不应有大面积水域，以减少多路经效应的影响。

4.基准站可以架设在已知点上，也可架设在未知点上。

5.点位应选在楼顶或山顶等地势较高的地方，便于电台信号的发射，扩大流动站接受信号的范围。

三、实时动态GPS控制测量

实时动态GPS测量要求实时得到测量点的平面坐标和正常高，这样就需要预先建立WGS－84坐标系与地方平面坐标系和高程系统的转换关系。

1.平面控制测量

GPS平面控制测量是整个地形测量的起算数据，也是求取平面坐标转换参数的关键。在GPS平面控制网中一般通过联测测区及周边的国家平面控制点，求取转换参数。GPS平面控制测量可以联测不同等级的控制点，如果控制点之间存在误差，建议用同等级的点进行无约束平差，牺牲外符合精度提高内部控制网的精度。控制网网形的布设对于控制网的平差成果也会产生重要的影响，平差中尽量选择图形条件较好的三角形或多边形构网进行平差。

2.高程控制测量

实时动态GPS得到的高程是大地高，而实际采用的是正常高，需要将大地高转化为正常高，而且由于大地水准面的差异，各点高程异常不同，需要联测一定数量的水准点，选用适当的函数拟合手法进行测量区域的似大地水准面拟合。为获得可靠的高程值，一般要联测三个以上水准点，而且分布均匀。

四、实时动态GPS数据采集

在架好基准站并建立了可靠的平面及高程转换关系之后就可以使用流动站进行图根控制点加密及外业的碎部测量了。流动站不仅通过数据链接收来自基准站的数据，还要采集GPS观测数据，并在系统内组成差分观测值进行实时处理，同时通过输入的相应的坐标转换参数和投影参数，实时得到流动站的三维坐标及精度。流动站的操作只须一人，绘图人员随着现场画草图，这样绘图人员可以很直观地了解整个测区的地形及地貌。所有数据全部存储在流动站接收机的存储卡中，保证了数据采集的正确性。利用实时动态GPS采集数据完全可以达到厘米级的精度。但是在附近有干扰源或房屋树干遮挡信号的情况下，会出现坐标解算困难，即使解算出来精度也不高。

五、实时动态GPS数据的处理

实时动态GPS数据的处理就是把存储卡中的原始数据导出，然后通过专业数据处理软件转换成实用的数据信息的过程。一般编辑的数据输出格式是点号、北坐标、东坐标及高程格式。现在的专业数据处理软件可以把数据输出为Index、Dat等格式，非常方便。这些数据就可以作为绘制地形图的基础数据被加载到专业的绘图软件上，然后利用专业绘图软件绘制出地形图。

六、结论

实时动态GPS在地形图测量中越来越普及，比常规的测量仪器的测量，它有着省时省工且精度高等特点，大大提高了工作效率。但其在碎部测量中的应用还是有一定的限制，必须借助全站仪等测量仪器辅助测量。随着信息技术的进一步发展，实时动态GPS将渗透到社会各个领域，其应用也将更加广泛。

[1]《测量学》,顾孝烈等,同济大学出版社,1999,第二版

[2]《GPS测量原理及应用》,张勤、李家权编著，科学出版社，2003

[3]《GPS卫星测量原理与应用》,周忠谟等,测绘出版社,1997,修订版