地形测量（topographic survey）指的是测绘地形图的作业。即对地球表面的地物、地形在水平面上的投影位置和高程进行测定，并按一定比例缩小，用符号和注记绘制成地形图的工作。地形图的测绘基本上采用航空摄影测量方法，利用航空像片主要在室内测图。但面积较小的或者工程建设需要的地形图，采用平板仪测量方法，在野外进行测图。 广义上，地形测量是为城市、矿区以及各种工程提供不同比例尺的地形图，以满足城镇规划、矿山开采设计以及各种经济建设的需要。GPS（Global Positioning System）即全球定位系统，是由美国建立的一个卫星导航定位系统，具有在海、陆、空进行全方位实时三维导航与定位能力的新一代卫星导航与定位系统的测绘工具。 GPS定位技术与常规地面测量定位相比，具有抗干扰性能好、保密性强，观测时间短，执行操作简便，功能多、应用广，高精度、全天候、全覆盖的特点。
　　一、GPS在地形控制测量中的工作原理
　　GPS地形控制测量技术主要是依赖于一套载波相位转变，实现空间、地面以及用户三者之间通信，最终实现动态定位的技术。空间卫星以每两小时绕地球一圈向低噪音窗口发射L1L2两种无线电载波，通过全球范围内GPS导航信号接收站对于信号的不断采集和转播，对卫星的工作状态以及位置进行有效调整，实现监控站的整体控制和协调。最后通过GPS软件将得到的数据进行处理后录入系统，依赖测图软件，在一次性的获得精确的电子地籍图的同时，快速界定地形点、界址点、地物点的坐标，也可以实时的测定界桩的位置，进一步实现地形勘测中的各种分析以及计算。
　　二、GPS在地形控制测量中的工作流程
　　2.1 布局网络，选择控制点
　　选择对空通视条件好，图形强度接近于100点作为控制点，点与点之间不必达到通视的效果，但是底线是每个点存在两个方向可以通视。在选点之前，可以对原始测量控制点进行分析，同时结合测区地理形势，确定控制点的位置。基准网位置的选择相对而言比较随意，但是为了测量方面，笔者建议尽量选择比较靠近中间的位置上一点的坐标值通过适当处理作为基准。在对监控网进行布设时，为了控制地形测量的误差达到标准，保险一点的做法是依据控制点的分布形式来对监控网的网形进行整体设计，使得监控网在规定范围内能达到测区控制点数量的要求，控制点的数量没有硬性的规定，对于网状测区，笔者建议其数量为4线性测区，为了保证精度要求，其控制点的个数，最好是大于4。测量时，选用的机器可以选择测地型双频GPS接收机，为了避免仪器误差，数量控制在3～4台左右，在进行测量时，应对控制点通视状态进行检测，原则上保证15°范围内没有成块或成片的障碍物，同时对于强辐射区，强吸收区如高压线、水边、铁路测量时，应尽量远离。GPS地形控制测量中，由于城镇分布不均匀，因此，在达到网点点位满足要求的基础之上，对于控制点的设置，其密度应该尽量能达到便于测量的界址范围之内，必要时可以考虑增设一根加密图根导线。
　　2.2 数据处理及其方法
　　数据处理依赖于各个公司提供的平差软件，通过基本的基线解算算法以及相应的数学模型，如对流层延迟改正模型，对得到的原始数据进行相应的预处理，算出基准向量，并对基线进行质量分析，在C级网以及D级网分别选出独立的基线，构成最小的异步环，算出异步闭合环的限差，按照GPS测量规范精度以及GPS地形控制测量设计书的要求重复环闭合差以及观测边的检测，对初始得到的数据进行特征提取与特征选择，从而分流出各种符合需求的文件信息，为计算平差这个阶段做好数据支持。将三维约束平差利用高斯变换在城市坐标系或者国家坐标系下进行二维坐标投影，从而使得预处理阶段获得的数据标准化。按此过程循序渐进，当整个测量工作告一段落时，还应该对测区以及外部观测数据质量进行及时的检核以及评价。如果基线的质量或者精度达不到要求，可以考虑重新选择控制点进行布网控制测量。
　　三、GPS控制测量中存在的问题
　　GPS在地形控制测量中有着广泛的应用，能够避免传统人工以及机械设备不准确的问题，但是对于其在碎步测量中的应用，仍然受到一定的质疑。由于GPS在地形控制测量时，依赖于卫星系统之间载波相位的转变，因此，为了得到精确的效果，GPS点应该设置在电磁波以及卫星通信不受干扰的地方，同时GPS的随意性可能会让广大测量人员掉以轻心，选择控制点的时候，要考虑障碍物的问题，尽量选择地势较高位置，比较空旷的地方作为观测点，从而保证流动信号的散射率较低，选择接受机器可以考虑使用双频接收机进行相关观测。
　　四、GPS在地形控制测量之中的技术优势
　　利用常规方法（例如导线测量，三角测量）进行地形控制测量，其测量的范围是有限的，有很多常规测量方法无法达到的地方。由于城市、民用、军事等测控点混杂在一起，对于系统的兼容性提出新的考验。人为地对于测控点的破坏较大，测控点完成的时期大多在上世纪50年代，现代格局发生了变化，以前的测控点未必会适用于现在，因此，如果还是以传统方式来对地形进行测量，就易发生精度偏差。对于测控点的选取比较苛刻，要求控制点之间能够通视，在大范围的密林地区，根本没法完成测量。同时由于人为的或者设备的因素，会对最终结果的精确度造成很大的威胁。当精度达不到要求时，一切只能无功而返，这时耗费的人力以及物力是很多的。而采用GPS技术进行动态定位控制测量，仅仅需要的是一个人背着仪器在碎步点上停留短暂的几秒并且将相应的特征密码录入并将结果采集到工作室由专门的数据处理软件以及图形化软件来分析以及产生结果，自动化程度高。并且对于测定点是否通视并无苛刻的要求，不需要建立高规标，也不存在维数灾难的问题，星座布置一旦完成，可以无论雨雪，24小时全天监控测量。其操作的简便以及结果的准确，奠定了其在地形控制测量之中的地位。
　　结束语
　　总之，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。GPS 是随着科学技术的迅速发展而建立起来的新一代卫星导航定位系统。GPS 技术已经成为测绘学科中极其重要和必不可少的内容。目前, GPS 正广泛应用于导航、通讯和其它许多领域, 随着不断改进, 硬、软件的不断完善, GPS 将更加深入普及到经济建设乃至人们的日常生活之中。

更多相关信息 还可关注中铁城际公众号矩阵 扫一扫下方二维码即可关注