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【摘 要】介绍了地形测量的方法，探讨了应用过程中GPS技术的优点、施测的作业方法，结合 GPS 水下地形测量的经验，分析了在应用无验潮模式下 GPS 水下地形测量技术上存在的不足，从测量制度、质量监控、测量选择、测量规定等方面探讨了改进的途径，提出了建设性意见。
【关键词】GPS；地形测量；控制测量；碎部测量
地形测量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。地形测量包括控制测量和碎部测量两个部分。控制测量是测定一定数量的平面和高程控制点，为地形测图做依据。而碎部测量是测绘地物地貌的作业。
地物特征点、地形特征点统称为碎部点。
1、地形测量的方法
按所用仪器不同，有平板仪测图法、经纬仪和小平板仪联合测图法、经纬仪（配合轻便展点工具）测图法及GPS数据采集法等。
2、GPS技术
GPS技术是美军于20世纪70年代初在“子午仪卫星导航定位”
技术上发展起来的具有全球性、全能性（陆、海洋、航空与航天）、全天候性优势的导航、定位、定时、测速系统。随着GPS技术的进一步成熟，GPS系统广泛地应用于民用领域，并日益发挥了其卓越的技术优势。GPS系统包括3部分：空间部分-GPS卫星星座；地面控制部分-地面监控系统；用户设备部分-GPS信号接收机。GPS技术目前用于测绘方面的主要有动态和静态两种。
3、GPS技术的应用优点
1）可操作性强。不需要固定多的人员参与，在人员少的时候，也可以进行作业。
2）测量范围广。GPS技术测量范围可以很大。可按需要布设控制网，简化加密级别，省去联测过渡点。
3）测量精度高。国内的仪器作业精度可达（1—2）×10-6mm，国外可达0.1×10-6mm，可建立比常规测量精度更高的控制网。
4）各个联测点之间不要求通视，不必建造高规标。
5）观测自动化程度高。外业用电钮操作，内业用计算机处理数据，作业时间短，效率高。
6）不受时间限制，可24 h作业。
4、GPS技术在地形测量中的实践
应用GPS技术在地形测量中，不一定要遵守先控制、后测图的原则，控制测量、碎部测图可以同时进行，甚至可以先测图后控制，只是后者需将碎部成图，以控制点为基准借助成图软件进行测站纠正。
4.1测量工序
地形测量的工序主要分为2个环节：一是控制测量与计算机辅助平差计算；二是碎部数据采集与软件编图成图。
4.2测量方法
控制测量：一般可选用静态GPS作基本控制导线（网）。
为满足测区地形图测量的需要，测区利用国家等级控制点为起始点，发展一个E级GPS控制网作为该矿区的首级控制。外业观测采用GPS接收机以快速静态模式进行同步观测。观测时精确量取天线高度2次，读数较差在3 mm以内取中数记入接收机内，正确输入测站名称及年月日，每天观测结束后，及时将数据下载到计算机，对观测数据进行处理，符合有关规定，即可进行GPS网的平差计算工作。
GPS网的平差计算采用随机软件进行平差计算。
观测数据导入后，进行各观测边的基线处理，在所有基线的整周模糊度分解数都大于3后，通过GPS网平差设置，选择其三维无约束平差进行平差，平差后其平面坐标和高程精度为：最弱点点位中误差Dx=0.001 8 m，Dy=0.005 5 m，Dz=0.003 5，最弱边相对中误差1/423 923，允许1/20 000，满足了规范所规定的要求。
5、应用分析
5.1测定水面高程
由于水面高程是决定GPS测深结果的重要因素，因此，在开始测量前需要测定水面高程。从方便测量角度而言，水面高可以采用对中杆加移动台的方法来测量，然而会对精度造成损失。影响因素一是GPS测高程的精度往往在几个cm左右；二是海面一直在运动，即使在海况良好的情况下，也很难保证测得的水面高是真实的。在某防波堤工程实例中，曾经间隔5 min测量2次水面高程，第1次在1个已知点附近，实测水面高程为0.77 m，但此处风浪较大；第2次在水尺附近，风浪很小，实测水面高程为0.88 m；而根据水尺记录的水位实际为0.82 m。
5.2 GPS无验潮的可靠性
在防波堤工程中，经常会遇到控制点少，且控制点的网形不理想的情况。在平直海岸，由于控制点近乎成直线分布，对测量定位的精度保证很不利，因此应当作适当的校核。胡志渠、张发栋等给出了绘制水位曲线的方法来进行验证，实际回到了验潮测量的方法上。在有条件时，可以在海上建测量平台；如果工程较小，测量平台费用很高，则可在岸边水位变化区设置简易已知点，供检查校核GPS之用。
5.3要严格执行测量规定
大家都已经熟知无规矩不成方圆这一个普遍的道理，GPS水下地形测量工作必须要遵循这一重要原则。我们要严格地执行GPS水下地形测量合同的文件和标准，并且要按照GPS水下地形测量技术规范进行测量工作。要想保证GPS水下地形测量的质量，我们必须要认真、科学地测量和管理，规范GPS水下地形测量技术，严格控制GPS水下地形测量的质量。任何一个GPS水下地形测量在实施之前都必须要进行认真、全面地调查，制定出一份详细的GPS水下地形测量设计方案，更何况是在无验潮模式下的测量。我们应在做好相关的审查工作以后，再进行GPS水下地形测量。在测量的过程中，必须要有一个很高的标准和要求，根据相关的GPS水下地形测量标准来进行，不能不经过相关人员的同意就对GPS水下地形测量方案进行更改。
6、结语
GPS技术应用于防波堤施工水下地形测量，从测量精度上基本可以满足规范的要求。但由于防波堤水下施工经常包含大量水下挖泥、炸礁、回填等土石方工程，即便是0.05m的测量误差，也可能产生数十万的费用。因此，在实际应用中还应尽量与验潮方式配合使用，使2种作业方式相互参考。
GPS测量使用的设备比较多，异地施工时，过多的设备携带很不方便，特别是基准站架设时需要天线和电台，使用起来还显繁琐；而且有些防波堤施工现场的控制点比较少，或者控制点的精度不高，都可能限制测量结果的精度。应用ContinuousOperation alReferenceSystem（连续运行卫星定位服务综合系统），可以很好地弥补常规GPS的不足。其优点是：初始化时间短，几分钟即可完成；差分工作范围大，突破了数据链传输距离的限制；采用连续基站，随时可以观测，使用方便；拥有完善的数据监控系统，可以有效地消除系统误差和周跳，增强差分作业的可靠性；不需架设基准站，可实现单机作业；提供的数据精度均匀，适合防波堤工程水下施工定位工作。
参考文献：
[1]王建卫 ， 段银联 ， 汪彬平等 . GPS+RTK 结合回声测深仪在煤矿积水沉陷区中的应用 [J]. 矿山测量 ， 2010（02）：23～25.
[2]马成武 ， 赵红旭 ， 陈和权等 .GPS RTK 技术联合数字化测深仪在水下地形测量中的应用 [J]. 东北水利水电，2010（07）：49～51.
【关键词】GPS；地形测量；控制测量；碎部测量
地形测量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。地形测量包括控制测量和碎部测量两个部分。控制测量是测定一定数量的平面和高程控制点，为地形测图做依据。而碎部测量是测绘地物地貌的作业。
地物特征点、地形特征点统称为碎部点。
1、地形测量的方法
按所用仪器不同，有平板仪测图法、经纬仪和小平板仪联合测图法、经纬仪（配合轻便展点工具）测图法及GPS数据采集法等。
2、GPS技术
GPS技术是美军于20世纪70年代初在“子午仪卫星导航定位”
技术上发展起来的具有全球性、全能性（陆、海洋、航空与航天）、全天候性优势的导航、定位、定时、测速系统。随着GPS技术的进一步成熟，GPS系统广泛地应用于民用领域，并日益发挥了其卓越的技术优势。GPS系统包括3部分：空间部分-GPS卫星星座；地面控制部分-地面监控系统；用户设备部分-GPS信号接收机。GPS技术目前用于测绘方面的主要有动态和静态两种。
3、GPS技术的应用优点
1）可操作性强。不需要固定多的人员参与，在人员少的时候，也可以进行作业。
2）测量范围广。GPS技术测量范围可以很大。可按需要布设控制网，简化加密级别，省去联测过渡点。
3）测量精度高。国内的仪器作业精度可达（1—2）×10-6mm，国外可达0.1×10-6mm，可建立比常规测量精度更高的控制网。
4）各个联测点之间不要求通视，不必建造高规标。
5）观测自动化程度高。外业用电钮操作，内业用计算机处理数据，作业时间短，效率高。
6）不受时间限制，可24 h作业。
4、GPS技术在地形测量中的实践
应用GPS技术在地形测量中，不一定要遵守先控制、后测图的原则，控制测量、碎部测图可以同时进行，甚至可以先测图后控制，只是后者需将碎部成图，以控制点为基准借助成图软件进行测站纠正。
4.1测量工序
地形测量的工序主要分为2个环节：一是控制测量与计算机辅助平差计算；二是碎部数据采集与软件编图成图。
4.2测量方法
控制测量：一般可选用静态GPS作基本控制导线（网）。
为满足测区地形图测量的需要，测区利用国家等级控制点为起始点，发展一个E级GPS控制网作为该矿区的首级控制。外业观测采用GPS接收机以快速静态模式进行同步观测。观测时精确量取天线高度2次，读数较差在3 mm以内取中数记入接收机内，正确输入测站名称及年月日，每天观测结束后，及时将数据下载到计算机，对观测数据进行处理，符合有关规定，即可进行GPS网的平差计算工作。
GPS网的平差计算采用随机软件进行平差计算。
观测数据导入后，进行各观测边的基线处理，在所有基线的整周模糊度分解数都大于3后，通过GPS网平差设置，选择其三维无约束平差进行平差，平差后其平面坐标和高程精度为：最弱点点位中误差Dx=0.001 8 m，Dy=0.005 5 m，Dz=0.003 5，最弱边相对中误差1/423 923，允许1/20 000，满足了规范所规定的要求。
5、应用分析
5.1测定水面高程
由于水面高程是决定GPS测深结果的重要因素，因此，在开始测量前需要测定水面高程。从方便测量角度而言，水面高可以采用对中杆加移动台的方法来测量，然而会对精度造成损失。影响因素一是GPS测高程的精度往往在几个cm左右；二是海面一直在运动，即使在海况良好的情况下，也很难保证测得的水面高是真实的。在某防波堤工程实例中，曾经间隔5 min测量2次水面高程，第1次在1个已知点附近，实测水面高程为0.77 m，但此处风浪较大；第2次在水尺附近，风浪很小，实测水面高程为0.88 m；而根据水尺记录的水位实际为0.82 m。
5.2 GPS无验潮的可靠性
在防波堤工程中，经常会遇到控制点少，且控制点的网形不理想的情况。在平直海岸，由于控制点近乎成直线分布，对测量定位的精度保证很不利，因此应当作适当的校核。胡志渠、张发栋等给出了绘制水位曲线的方法来进行验证，实际回到了验潮测量的方法上。在有条件时，可以在海上建测量平台；如果工程较小，测量平台费用很高，则可在岸边水位变化区设置简易已知点，供检查校核GPS之用。
5.3要严格执行测量规定
大家都已经熟知无规矩不成方圆这一个普遍的道理，GPS水下地形测量工作必须要遵循这一重要原则。我们要严格地执行GPS水下地形测量合同的文件和标准，并且要按照GPS水下地形测量技术规范进行测量工作。要想保证GPS水下地形测量的质量，我们必须要认真、科学地测量和管理，规范GPS水下地形测量技术，严格控制GPS水下地形测量的质量。任何一个GPS水下地形测量在实施之前都必须要进行认真、全面地调查，制定出一份详细的GPS水下地形测量设计方案，更何况是在无验潮模式下的测量。我们应在做好相关的审查工作以后，再进行GPS水下地形测量。在测量的过程中，必须要有一个很高的标准和要求，根据相关的GPS水下地形测量标准来进行，不能不经过相关人员的同意就对GPS水下地形测量方案进行更改。
6、结语
GPS技术应用于防波堤施工水下地形测量，从测量精度上基本可以满足规范的要求。但由于防波堤水下施工经常包含大量水下挖泥、炸礁、回填等土石方工程，即便是0.05m的测量误差，也可能产生数十万的费用。因此，在实际应用中还应尽量与验潮方式配合使用，使2种作业方式相互参考。
GPS测量使用的设备比较多，异地施工时，过多的设备携带很不方便，特别是基准站架设时需要天线和电台，使用起来还显繁琐；而且有些防波堤施工现场的控制点比较少，或者控制点的精度不高，都可能限制测量结果的精度。应用ContinuousOperation alReferenceSystem（连续运行卫星定位服务综合系统），可以很好地弥补常规GPS的不足。其优点是：初始化时间短，几分钟即可完成；差分工作范围大，突破了数据链传输距离的限制；采用连续基站，随时可以观测，使用方便；拥有完善的数据监控系统，可以有效地消除系统误差和周跳，增强差分作业的可靠性；不需架设基准站，可实现单机作业；提供的数据精度均匀，适合防波堤工程水下施工定位工作。
参考文献：
[1]王建卫 ， 段银联 ， 汪彬平等 . GPS+RTK 结合回声测深仪在煤矿积水沉陷区中的应用 [J]. 矿山测量 ， 2010（02）：23～25.
[2]马成武 ， 赵红旭 ， 陈和权等 .GPS RTK 技术联合数字化测深仪在水下地形测量中的应用 [J]. 东北水利水电，2010（07）：49～51.