新時(shí)期地形圖測量方法與技術(shù)要求解析

郭昕

（遼寧省自然資源事務(wù)服務(wù)中心遼寧省基礎(chǔ)測繪院，遼寧 錦州 121000）

1 引言

新時(shí)期背景，在地形圖測量工作開展環(huán)節(jié)，測量方法應(yīng)用水平的高低，直接影響到地形圖測量的整體效果。因此，在該項(xiàng)工作開展的階段中，想要提升地形圖的完整性，需要明確地形圖測量方法的要點(diǎn)，從而滿足地形圖繪制的要求。

2 全站儀地形圖測量方法與技術(shù)要點(diǎn)

2.1 全站儀數(shù)字化測圖技術(shù)

2.1.1 測量原理

全站儀數(shù)字地形圖包含外業(yè)數(shù)據(jù)采集、內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理、圖形輸出等結(jié)構(gòu)部分。外業(yè)數(shù)據(jù)采集中又包含了控制測量以及碎部測量。根據(jù)不同的測量層次性數(shù)據(jù)信息，控制測量又可以分為基本控制測量與圖根控制測量；以測量方式的差異進(jìn)行分類，控制測量主要是平面控制測量與高程控制測量?？刂茰y量是應(yīng)用GPS 測量、導(dǎo)線測量等方式來實(shí)現(xiàn)；碎部測量則是應(yīng)用幾何水準(zhǔn)測量、光電測距三角高程測量等方式進(jìn)行。碎部測量通常采用坐標(biāo)法進(jìn)行工作，同時(shí)也可以選擇應(yīng)用前方交會(huì)、后方交會(huì)等方式開展工作。內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理環(huán)節(jié)中，首先，將數(shù)據(jù)傳輸?shù)接?jì)算機(jī)系統(tǒng)內(nèi)，通過記事本打開DAT 文件，然后，檢查數(shù)據(jù)信息，將系統(tǒng)內(nèi)控制網(wǎng)的數(shù)據(jù)信息合并處理，最后，結(jié)合外業(yè)草圖，通過數(shù)字化軟件處理，就可以根據(jù)地形圖的要求標(biāo)示出地物符號(hào)。經(jīng)地形圖復(fù)核檢查符合要求后，可直接輸出電子圖，或是通過外置設(shè)備打印紙質(zhì)圖[1]。

2.1.2 精度控制

全站儀數(shù)字化測圖在精度控制中，可按照地形點(diǎn)平面位置精度與高程精度方式進(jìn)行控制。平面位置精度是通過對(duì)待測點(diǎn)位的中誤差、水平距離中誤差、水平角中誤差幾個(gè)部分進(jìn)行控制。高程選擇三角高程測量時(shí)，高程誤差主要從儀器中誤差、棱鏡高中誤差、豎直角高中誤差進(jìn)行分析。因此，地形測量環(huán)節(jié)必須做好對(duì)中精度的控制，尤其是要保證棱鏡對(duì)中和棱鏡桿鉛錘的精度。同時(shí)，在精度控制環(huán)節(jié)還要保證待測點(diǎn)的偏心與測距長度符合要求。因此，在高程測量精度方面，需要保證誤差處于可控范圍內(nèi)，且加強(qiáng)管理和控制，消除誤差的影響。

2.2 GPS- RTK地形圖測量技術(shù)

2.2.1 測量原理

GPS-RTK 是目前廣泛使用的動(dòng)態(tài)定位技術(shù)，該技術(shù)測量速度快、數(shù)據(jù)精度較特點(diǎn)，GPS-RTK 在應(yīng)用時(shí)通過利用GPS載波相位直接觀測測量基站與流動(dòng)站的數(shù)據(jù)信息，然后利用差分處理能夠?qū)⒂^測后的數(shù)據(jù)誤差大部分消除，從而使得到的定位數(shù)據(jù)有較高的精度。該技術(shù)的關(guān)鍵點(diǎn)在于數(shù)據(jù)的傳輸處理。在測量的過程中，以WGS-84 坐標(biāo)系測量高程作為大地高程，但是地形測量主要采取正常的測量高為標(biāo)準(zhǔn)，兩者之間的差異性較大。因此，在異常高計(jì)算時(shí)選擇擬合法計(jì)算。另外，在測區(qū)首級(jí)控制網(wǎng)為GPS 網(wǎng)時(shí)，應(yīng)當(dāng)以WGS-84、BJZ5 系統(tǒng)坐標(biāo)為基礎(chǔ)，按照測量控制的要求進(jìn)行測量，如此方能提升測量精度。

2.2.2 精度控制

GPS-RTK 測量精度不僅受到人為因素的干擾和影響，同時(shí)還會(huì)受到環(huán)境因素的影響，如基站因素、觀測引起的誤差等。人為測量因素包括測量前初始化是否完善、手持桿是否垂直以及操作技巧是否成熟等相關(guān)因素。測量環(huán)境中如果存在強(qiáng)烈的電磁干擾、物體遮蓋等因素的影響，會(huì)導(dǎo)致測量精度無法滿足要求。針對(duì)此類問題，操作時(shí)需要遠(yuǎn)離高壓線、通信塔或者其他樹木等。同時(shí)，在基準(zhǔn)站設(shè)置時(shí)，應(yīng)該保證其控制點(diǎn)精度、信號(hào)強(qiáng)度符合要求[2]。此外，為了提升測量精度，在每日作業(yè)前后、作業(yè)時(shí)必須進(jìn)行對(duì)比測量，保證測量數(shù)據(jù)更加精確。GPS 測量誤差的影響因素較多，要結(jié)合實(shí)際情況做出必要的處理，采取有效的措施消除各種不利因素的干擾，從而保證測量精度。

2.3 無人機(jī)地形圖測量技術(shù)

無人機(jī)測量和傳統(tǒng)的測量技術(shù)相比，傳統(tǒng)測量技術(shù)飛行姿態(tài)控制方面并不靈活，控制效果相對(duì)較差，天氣環(huán)境的干擾和影響是比較大。所以在進(jìn)行高程測量時(shí)，無人機(jī)的測量精度要超過傳統(tǒng)測量方式，無人機(jī)操作時(shí)可以根據(jù)需要調(diào)整相機(jī)的角度以及重疊度。

在無人機(jī)精度控制的過程中，進(jìn)行飛行方案的變化和調(diào)整非常重要。飛行方案制訂時(shí)必須設(shè)置合理的航速、航高等技術(shù)參數(shù)。一般情況下，航速調(diào)整為80 km/h 時(shí)航高就會(huì)受到測量目標(biāo)以及基高比平衡的影響。此外，無人機(jī)測量之前，需要在測量范圍內(nèi)布設(shè)控制網(wǎng)，控制點(diǎn)航向的寬度可以放寬，如1∶2 000 地形圖測量一般可以放寬到20~30 條基線，但是也要設(shè)置必要的檢查點(diǎn)，從而滿足測量需求[3]。

3 地形圖測量方法和技術(shù)要求

地形圖測圖比例的設(shè)定也非常重要。地形圖測量時(shí)需要以設(shè)計(jì)方案為基礎(chǔ)，選取合適的測量方法，保證地形圖測量的技術(shù)參數(shù)符合設(shè)定要求。一般而言，1∶5 000 可以在總體規(guī)劃、可行性研究等初步設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)中應(yīng)用；1∶2 000 則在可行性研究、初步設(shè)計(jì)、地質(zhì)災(zāi)害及城鎮(zhèn)規(guī)劃中應(yīng)用；1∶000、1∶500 通常在施工圖設(shè)計(jì)與初步設(shè)計(jì)中應(yīng)用。

結(jié)合不同的測量區(qū)域要求，主要有一般地區(qū)、城鎮(zhèn)、工業(yè)礦區(qū)、水域等，選擇合適的測量方式，如全站儀、GPS-RTK、平板測圖等方式，也可以根據(jù)需要選擇多種方法聯(lián)合的測圖方式，以滿足數(shù)據(jù)精度要求。

數(shù)字地形圖軟件的選擇也極為重要，要根據(jù)測量圖精度需求進(jìn)行選擇，綜合考慮功能、操作界面等問題，從而滿足測量結(jié)果規(guī)范化、精確性的要求。

外業(yè)測量完成之后，根據(jù)需要進(jìn)行內(nèi)業(yè)檢查，全面對(duì)照，做好實(shí)測檢測，實(shí)際檢測工作量應(yīng)該不少于測量圖的10%。

圖根平面控制與高程控制測量，結(jié)合實(shí)際工作需要進(jìn)行同時(shí)或者分別測量以滿足數(shù)據(jù)應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)。圖根點(diǎn)在相鄰等級(jí)控制時(shí)，針對(duì)點(diǎn)誤差控制，需要確保誤差控制在0.1mm 以內(nèi)，高程中誤差控制在基本等高距的1/10 以內(nèi)。如果測量區(qū)域比較小，圖根測量時(shí)需要進(jìn)入現(xiàn)場進(jìn)行準(zhǔn)確測量，確定合適的測量區(qū)域，明確相應(yīng)的測量方案，以滿足實(shí)際測量要求。

4 影響工程測量質(zhì)量的因素

4.1 人員因素

工程測量作業(yè)人員的綜合素質(zhì)對(duì)地形圖測量質(zhì)量產(chǎn)生直接的影響。比如，有些工作人員的職業(yè)道德素質(zhì)不高，在地形圖測量時(shí)沒有按照規(guī)范的程序開展工作，或者為了自己的利益而隨意篡改數(shù)據(jù)，使得測量數(shù)據(jù)不符合實(shí)際或者不滿足精度要求。

4.2 儀器設(shè)備因素

測量儀器設(shè)備也是影響測量精度的關(guān)鍵因素，因此，要將健全的設(shè)備維護(hù)方案構(gòu)建出來，嚴(yán)格按照維護(hù)方法做好設(shè)備的維護(hù)與調(diào)節(jié)。

4.3 環(huán)境因素

地形圖測量中，環(huán)境、天氣的變化也會(huì)對(duì)測量結(jié)果造成影響。若在陰天進(jìn)行測量，由于光線不足，可視距離變短，測量出來的數(shù)據(jù)就會(huì)存在偏差，因此，在地形圖測量時(shí)需要考慮環(huán)境天氣問題，選擇陽光明媚的天氣進(jìn)行測量作業(yè)[4]。

4.4 管理因素

加強(qiáng)測量團(tuán)隊(duì)的管理也非常重要，管理者如果不重視人員管理，工作程序存有缺陷，容易導(dǎo)致測量結(jié)果不精確。因此，測繪單位必須加大力度進(jìn)行人員與儀器的管理，統(tǒng)一調(diào)配使用，以達(dá)到預(yù)期的效果。只有全面消除各方面的影響因素，才能保證測量數(shù)據(jù)的精確度。

5 質(zhì)量控制過程

5.1 收集資料

在地形圖測量工作開展前，需要根據(jù)工程項(xiàng)目的需求做好相關(guān)資料的收集，在資料收集過程中還需要進(jìn)入現(xiàn)場做好實(shí)地勘查，確保相關(guān)的點(diǎn)位以及數(shù)據(jù)具備可行性以及科學(xué)性。

5.2 選點(diǎn)埋石

在進(jìn)行控制網(wǎng)布設(shè)階段，需要根據(jù)實(shí)際情況考慮控制網(wǎng)加密。一般來說，定位測量選點(diǎn)需要滿足以下要求：

1）選擇的點(diǎn)位必須要能夠滿足觀測條件。

2）選擇的點(diǎn)位要與發(fā)射源保持一定距離，一般來說，要超過200 m。同時(shí)，還需要對(duì)發(fā)射源以及電磁波的影響進(jìn)行全面分析，將相關(guān)的資料參數(shù)標(biāo)注在系統(tǒng)上。

3）選點(diǎn)時(shí)需要避開多路徑環(huán)境產(chǎn)生的影響，例如，高大建筑產(chǎn)生的影響、樹冠產(chǎn)生的影響以及近處水面產(chǎn)生的影響。

5.3 外業(yè)觀測

在進(jìn)行外業(yè)觀測時(shí)，GPS 控制網(wǎng)的布設(shè)可以采取靜態(tài)以及快速靜態(tài)的兩種模式開展。由于快速靜態(tài)的定位在一定程度上會(huì)對(duì)觀測基線造成直接影響，因此，在選擇時(shí)需要按照實(shí)際需求合理選用，并且在每次觀測的時(shí)候要對(duì)相關(guān)的參數(shù)進(jìn)行核對(duì)，如此才能夠提高測量的精確度[5]。

6 結(jié)語

綜上所述，在地形圖測量的過程中，影響測量精度的因素有很多種，不僅包含了環(huán)境影響、設(shè)備影響，同時(shí)還有人員操作影響以及數(shù)據(jù)處理影響。因此，在地形圖測量中，需要按照實(shí)際需求做好測量方法的選擇，且在無人機(jī)航測中還要對(duì)飛行路線進(jìn)行科學(xué)分析，保證飛行航線的完整性。同時(shí)，在測量時(shí)還需做好數(shù)據(jù)誤差控制，通過更新方法、更新技術(shù)，做好各個(gè)流程監(jiān)督與管理工作，為測量技術(shù)發(fā)展奠定基礎(chǔ)。