GPS测量技术在吉林省现代农业项目中的应用

邱发富 聂宝森

（1.吉林省水利水电勘测设计研究院 吉林长春 130021；2. 黑龙江省齐齐哈尔矿产勘查开发总院 黑龙江齐齐哈尔 161006）

随着我国经济的不断发展，农业粮食生产的需求也在随之不断提高，口粮问题关系整个国家的稳定。节水灌溉及膜下滴灌是确保粮食增产的必要方法，而 GPS测量技术是保证节水灌溉及膜下滴灌工程设计的前提保证。

1 工程概况

测区位于吉林省德惠市东约 40km五台乡、朝阳乡岔路口镇交汇处，有德惠-榆树公路穿过测区，村村通道路纵横交互，交通较方便，春季风大干燥，夏季雨水丰富，以种植水田为主。

根据《吉林省现代农业灌区节水灌溉项目实施方案》，要求完成如下测量任务。

灌区内已有渠道测量内容包括现有项目区内的可利用的渠道及其交叉建筑物的纵横断面图，干渠、支渠渠道横断面间距为 100m，遇拐点、建筑物及局部断面变化较大位置加密测量横断面，宽度由渠外侧堤脚向外延伸 10m范围。新建渠道测量内容包括项目区内新建控制面积大于2000亩渠道带状图，渠线起始点、拐点以及与渠线交叉（包括渠线与现有沟道、渠道、道路、地下管线以及光缆等交叉位置）的需修建交叉建筑物位置的坐标，画出渠线平面图及纵断面图；控制面积2000亩以下新建渠道只测量渠线起始点、拐点、交叉建筑物位置坐标，画出渠线平面图及纵断面图。交叉建筑物地形图测绘及范围，测量范围以选定位置中心线为中心,两侧各测50m，上游测至总干渠右岸外坡脚，下游测至公路外50m范围。

2 GPS控制测量

2.1 选点及埋石要求

测区内有D级GPS控制点G59和G65，为1954年北京坐标系3度带成果，中央子午线126度。首先在1/10000图上选布点位、编号，布设一个由9个点组成的GPS E级控制网，组成的网性形应能控制住整个测区的地形图测量，并对该网做精度估算，确保最弱点位中误差满足要求。内业选点后要到实地核对，看点位周围是否视野开阔；GPS测量是地面上的几台接收机同步接收天空中 GPS卫星发射的卫星信号，高大的树木遮挡及城市高楼会影响信号质量，从而降低 GPS控制点坐标及高程的解算精度，对天通视高度角15°以上一定要避免障碍物阻挡卫星信号，所选点位应便于安置仪器；大功率无线电发射源(如电视台、微波站等)要距离GPS点位200m以上，以避免电磁场对GPS卫星信号的干扰，点位距离高压输电线和微波无线电信号传送通道应小于 50m。以上措施是为了减弱对流层影响，在点位附近有大面积水域及电磁波反射（或吸收）强烈的物体时，会增加多路径效应的影响。因此要避免所选点位附近存在大面积水域及电磁波反射（或吸收）强烈的物体。

为使GPS测量能顺利进行，外业选点时尽量使GPS点位布设于交通方便，有利汽车的使用，基础稳定，使点位易于保存，有利于导线联测及二次发展的地方。外业选点核对后应埋设 2米标准钢管标石，以便于后期补充测绘及施工的使用，不埋设标石时应选择固定的桥、涵、闸上，并凿刻标志，统一编号。

2.2 GPS观测

2.2.1 GPS外业数据采集使用S86T双频GPS接收机四台套，该仪器均有检定证书，仪器标准精度：平面 3mm±2/ppm×D。外业数据处理使用Gnss数据处理软件在计算机上进行。

2.2.2 GPS E级网采用静态作业模式，通过四台仪器的同步连续观测，取得充分的多余观测数据，使解算的点位精度得到提高。整个控制网点以边连接方式构网，形成由三角形或大地四边形组成的控制网, 这种网形的优点是几何结构强，并且具有良好的自检能力，平差后控制网中各相邻点间基线向量的精度分布均匀。

2.2.3 观测时各台GPS天线统一指北定向，四台GPS接收机统一设置高度截止角为15°，接收机数据采集间隔为 15秒一次，同步观测时段长为50min。各仪器数据采集过程中，GPS接收机最少同步接收5颗卫星。定位状态为3D，PDOP＜6。

GPS接收机对中误差小于1mm，每个时段观测前、后应该各量天线高一次，两次较差值小于 2mm时，取其平均值为最后天线高成果；外业观测时应使用电子手簿进行自动记录点号、天线高，同时现场认真填写GPS静态观测手簿，此资料应随成果一起上交。

2.2.4 所有外业观测结束后，应进行全部同、异步环及重复基线闭合差的计算，满足规范要求后，采用Gnss数据处理软件进行整网平差计算，生成GPS平差报告。三维平差报告显示所有基线向量改正数最大的为 V△x=5mm，V△y=6mm，V△z=7mm。小于规范限差的要求。表明该网内部符合精度良好。二维约束平差后，网最弱边相对中误差1/6万，单位权中误差0.001m，最弱点点位中误差为3.39cm。平差结果表明：约束平差后GPS网的变形较小，两起算点兼容性较好。完全满足E级 GPS网精度要求，成果优于技术设计的指标。

2.2.5 测区内布设的 E级 GPS控制点均以四等水准精度联测，其作业方法满足规范要求，水准测绘成果与 GPS高程拟合成果比较，最大相差0.065m。

2.2.6 当所布设的 E级 GPS控制点不能满足整个测区的地形图测绘时，可以采用RTK测量方法适当补充图根级控制点，其方法是将三台 S86T中的一台设置为基准站模式，另外一台设置为移动站模式，移动站测绘杆高为2米，杆上安装的水准园气泡应经过外业校正，每个RTK点应外业实测两次，测量坐标及高程较差在5cm之内时取其平均值为最后成果。

3 地形图测量与纵横断面图测量

3.1 地形图测量

交叉建筑物地形图测量采用动态RTK方法作业。首先架设基准站，将三台S86T中的一台设置为基准站模式，另外两台设置为移动站模式，基准站可以架设在未知点上，开机显示正常后，在移动站手簿上新建工程，输入正确的中央子午线及坐标系统，在一个已知点上进行校正工作，在另外一个已知点检查，测量得到的坐标差值在限差之内时，便可以用RTK接收机测量地形点的三维坐标了，测量人员同时要在外业实地绘制草图或者现场输入编码，以便内业人员采用CASS2008绘图软件人机交互编辑，连线全解析法绘制 1:500地形图，利用 RTK放样功能，还能随时掌握测图边界，从而保证测点在绘图区域范围内。地形图要标注出沟渠走向、宽度、渠底高程、渠上高程、道路宽度等图形要素。图例符合《国家基本比例尺地图图式第一部分：1:500、1:1000、1:2000地形图图式》（GB/T20257.1-2007），等高线勾绘合理，各种地物表达准确，图面整洁、美观大方，成果完全满足设计的需要。

3.2 纵横断面图测绘

采用动态 RTK作业。仪器设置及外业校点等作业过程与地形图测绘方法一样，外业数据采集通常按放样方法进行，首先建线，将需要测绘的断面线上的各个拐点按顺序建线，作业时逐一提取各个线，在放样工作界面就可以根据手簿上的显示来完成断面线的测量了，内业以CASS2008绘图软件中的断面图绘制功能进行，得到的纵横断面图美观大方，符合设计要求。

4 结束语

现代农业的开展一般都是季节性的，项目实施更是要赶在农业生产的开展之前，这就要求前期规划设计工作的时间应尽快完成，以利于后期的施工组织，GPS测量技术正好能够满足这个要求，可以更快地向设计部门提供数字化的测绘成果，从而达到现代农业项目开展的要求，同时GPS技术的进一步发展还会在建立更新地理信息系统起到更大的应用，从而服务于各领域。

1 孔祥元, 梅是义. 控制测量学〔M〕武汉: 武汉大学出版社, 2002.

2 GB/T18314-2001《全球定位系统（GPS）测量规范》.

3 CH/T2009-2010《全球定位系统实时动态测量（RTK）技术规范》.