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摘 要： GPS技術的出現，對測繪界來說無疑是一場技術革命。特別是GPS技術在測量中的應用，使測量方法發生了質的變化，與常規經緯儀或全站儀采集設備相比，GPS技術具有全天候實時動態。測量效率高和厘米級的高平面精度等優點。
摘要：GPS技術的出現，對測繪界來說無疑是一場技術革命。特別是GPS技術在測量中的應用，使測量方法發生了質的變化，與常規經緯儀或全站儀采集設備相比，GPS技術具有全天候實時動態。測量效率高和厘米級的高平面精度等優點。
關鍵詞：GPS 地形測量 應用
Abstract: The GPS technology is undoubtedly a revolution for mapping field, especially applying it in the measurement, bring a qualitative change to measurement method. Compared with the conventional theodolite and tachometer acquisition device, GPS technology is of all-weather real-time dynamic, high efficiency of measurement and cm high plane precision level, etc.
Key words: GPS; topography measurement; application
中圖分類號：P25 文獻標識碼：A 文章編號：2095-2104（2012）
一、地形測量、GPS技術的涵義
地形測量（topographic survey）指的是測繪地形圖的作業。即對地球表面的地物、地形在水平面上的投影位置和高程進行測定，并按一定比例縮小，用符號和注記繪制成地形圖的工作。地形圖的測繪基本上采用航空攝影測量方法，利用航空像片主要在室內測圖。但面積較小的或者工程建設需要的地形圖，采用平板儀測量方法，在野外進行測圖。 廣義上，地形測量是為城市、礦區以及各種工程提供不同比例尺的地形圖，以滿足城鎮規劃、礦山開采設計以及各種經濟建設的需要。
GPS（Global Positioning System）即全球定位系統，是由美國建立的一個衛星導航定位系統，具有在海、陸、空進行全方位實時三維導航與定位能力的新一代衛星導航與定位系統的測繪工具。 GPS定位技術與常規地面測量定位相比，具有抗干擾性能好、保密性強，觀測時間短，執行操作簡便，功能多、應用廣，高精度、全天候、全覆蓋的特點。
RTK(Real Time Kinematic)技術又稱載波相位差分技術，是實時處理2個測站載波相位觀測量的差分方法。載波相位差分方法分為兩類，一類是修正法，另一類是差分法。所謂修正法，即將基準站的載波相位修正值發送給用戶，改正用戶接收到的載波相位，再解求坐標。所謂差分法，是將基準站采集的載波相位發送給用戶 ，進行求差解算坐標。
二、GPS技術及RTK作用
（一）GPS技術
GPS全球定位系統由空間衛星群和地面監控系統兩大部分組成，測量用戶還應有衛星接收設備。
1、空間衛星群：GPS的空間衛星群由24顆高約20萬公里的GPS衛星群組成，均勻分布在6個軌道面上，各平面之間交角為 60o，軌道和地球、赤道的傾角為 55o，衛星的軌道運行周期為1 1小時58分，可以保證在任何時間、任何地點地平線以上接收4到11顆GPS衛星發送出的信號。
2、GPS衛星接收設備：由GPS接收機、數據處理軟件及相應的用戶設備如計算機、氣象儀等組成，其作用是接收 GPS衛星發出的信號，利用信號進行導航定位等。
3、GPS地面控制系統：GPS地面監控系統包括1個主控站、3個注入站和5個監測站。主控站的作用是根據各監控站對 GPS的觀測數據計算衛星的星歷和衛星中的改正參數等，并將這些數據通過注入站注入到衛星中去。同時還對衛星進行控制，向衛星發布指令，調度備用衛星等；監控站的作用是接收衛星信號，監測衛星工作狀態；注入站的作用是將主控站計算的數據注入到衛星中去。
（二）RTK的作用
RTK技術也同樣受到基準站至用戶距離的限制。為解決此問題，發展成局部區域差分和廣域差分定位技術。
應用 RTK技術進行定位時，要求基準站接收機實時地把觀測數據及已知數據實時傳輸給流動站 GPS接收機，流動站快速求解整周模糊度 ，在觀測到4顆衛星后，可以實時地求解出厘米級的流動站動態位置。這比起GPS靜態、快速靜態定位需要事后處理來說，其定位效率會大大提高。故RTK技術的出現和在測量中的應用受到人們的重視和青睞。
地形測圖一般是首先根據控制點加密圖根控制點， 然后在圖根控制點上用經緯儀測圖法或平板儀測圖法測繪地形圖。近幾年發展到用全站儀和電子手簿采用地物編碼的方法，利用測圖軟件測繪地形圖。但都要求測站點與被測的周圍地物地貌等碎部點之問的通視，而且至少要求 2～3人操作。采用 RTK技術進行測圖時，僅需1人背著儀器在要測的碎部點上呆上 1～2秒鐘并同時輸入特征編碼，通過電子手簿或便攜微機記錄，在點位精度合乎要求的情況下，把1個區域內的地形地物點位測定后回到室內或野外，由專業測圖軟件可以輸出所要求的地形圖。
三、測量中動態和靜態
GPS測量分為動態和靜態，動態GPS測量主要應用于礦山和公路的放樣及碎部點的采集；而靜態 GPS測量主要應用于工程建設的控制階段。
由于GPS測量技術要求高，作業周期短，并且要求有幾臺接收入機同時作業，因此要保證作業的高精度必須在作業前有周密的計劃，如在GPS測量觀測計劃中，每點觀測次數盡量保證在2次以上，臨近點基本都用直接觀測基線向量相連，網的邊緣點盡量與內部點同步觀測；外業觀測時段、觀測時間的選取及觀測數據必須每天傳輸存盤等。
基線解算及工作質量評定直接影響到 GPS網的精度，應認真做好當天的基線解算工作及閉合差和復測基線較差的統計工作，正確篩選合格基線。對于不合格基線要及時采取措施解決或重新測量，這對保證觀測精度，提高工作效率是至關重要的。
應用GPS定位技術建立平面控制網，不僅具有精度高、工期短和費用省的優點，而且由于 GPS測量本身的特點，網形構造簡單，點的疏密和邊長的長短都可適當選取，這樣在建立城市控制網時，即使離國家三角點較遠，仍可進行連接 ，并進行控制網的定位和定向。另外，還可以解決常規測量中點位之間無法通視的困難，選點靈活，不需要高標，同時還可解決外業施測受天氣影響的困難。因此，應用 GPS技術建立平面控制網的方法值得推廣。
四、數字化地形測量的組織
數字化地形測量是工程施工與規劃的基礎，同時由于數字化地形測量需要較高的準確性和精確性，因而需要良好的組織。具體來說主要包括：
（一）測量方案
數字化地形測量項目的作業方案根據儀器設備條件確定，儀器設備條件不同，作業方案變化各異，一般可選用靜態GPS網作基本控制，導線！動態作加密控制，支導線補充測站點，全站儀！動態碎部數據采集，進而計算機軟件機助成圖的作業方案。一定條件下，大比例尺數字化地形測量可以一次性全面布網至測站點，并且可以直接先測圖而不受先控制后測圖逐級加密等測量原則的約束。
（二）測量工序
地形測量的工序主要分為兩個環節：一是控制測量與計算機輔助平差計算;二是碎部數據采集與軟件編圖成圖。兩個環節間以數據傳輸為紐帶，即可平行施工又可順序施工，與傳統地形測量相比，減少了大量的中間生產環節。
（三）測量方法
在生產工序上，數字化地形測量不一定要遵守先控制、后測圖的原則，控制測量、碎部測圖可以同時進行，甚至可以是先測圖后控制，只是后者需將碎部成圖以控制點為基準借助成圖軟件進行測站糾正。在控制點點之記的制作上，數字化地形測量不一定要將其作為一個專門工作來進行，可依據最終成圖編繪點之記“碎部測圖在數字化地形測量中只是一個數據采集的過程成圖大量的工作已從外業轉移到了內業，目前，碎部成圖作業方法較多，因人而異。
五、GPS技術在數字化地形測量相關技術中的應用
（一）測量范圍廣。GPS技術由于由高策低，測量范圍可以很大。可按需布設控制網，簡化加密級別，省去聯測過渡點。
（二）測量精度高。隨著GPS技術的日益成熟和快速發展，現今，生產性作業精度可達1~Z10-6mm，國外可達零點幾10-6mm，可建立比常規測量精度更高的控制網。
（三）各個聯測點之間不要求通視，不必建造高規標。
（四）觀測自動化程度高。外業用電紐操作，內業用計算機處理數據，作業時間短，效率高。
測量成果可得三維地心坐標，優于常規測量的平面坐標和高程系統分離狀況，有利于宇航科學、導彈發射等空間科學的應用。星座布置完成后，可24h觀測，在雨、霧、雪等條件下亦可全天候作業。
六、總結
總之，GPS技術是現代科學技術的結晶，它是衛星技術、微電子技術、計算機技術和天文觀測技術等高科技尖端技術的綜合產物，GPS技術的出現與不斷完善將會進一步推進地形測量技術的改進，完善和豐富地形測量方法。
