地形测量的新方法刍议

摘要：地形测量对人类活动的安全有着重大的影响，传统的测量方式在测量一些特殊的地形方面有着很大的局限性，比如水下地形测量、浅滩地形测量等。随着科技的发展，在地形测量方面出现了一些新方法，对地形测量形式的灵活化，提高地形测量的精准度具有重要的意义。本文从水下地形测量和地面地形测量两个方面探讨了地形测量的新方法。

关键词：地形测量；水下地形测量；地面地形测量

地形测量包括很多种，其中测量难度比较大的有水下地形的测量、淤滩地形的测量、潮间带地形的测量以及复杂地形的测量。创新地形测量方法，对简化测量过程，提高测量的精确度具有重要的意义。目前，激光雷达技术、海洋激光探测技术和超站仪测量技术的出现和应用对地形测量的发展具有重要的意义。

一、水下测量的网络RTK技术

（一） 网络RTK技术的应用方法

利用RTK技术来进行水下地形的测量的步骤如下：第一，在测量的区域内均匀的布置控制点，通过这些控制点来测量它的坐标成果。第二，将控制点的WGS坐标输入到水上测量软件中，并将转换参数计算出来。第三，将测深仪的换能器以悬挂的方式固定在测量船的一侧的中间位置，测量好换能器的吃水深度，然后调试好测深仪的声速和吃水的参数。第四，安放GPS接收器，在安装的过程中GPS接收机的天线最好能够安装在固定换能器杆的顶部，这样能够很好的保证测量点平面位置的准确性。第五，在导航软件上输入水上测量的范围，根据测量区域的情况与测量地图的比例尺来完成测线的布置，同时设置好数据的采集方式，然后和网络RTK与测深仪进行连接，按照预先设置好的测线来进行导航并且进行数据的采集[1]。

（二）网络RTK测量技术的优势

相较于传统测量技术，网络RTK测量技术有明显的优势，具体表现在以下几个方面：

第一，网络RTK测量技术可以通过广域差分的GPS和局域差分的GPS削弱系统在应用过程中受到的其他干扰，从而保持测量结果的精准性。第二，网络RTK测量技术和单站RTK测量技术相比，它的覆盖面更广；定位的精度更高，可以实时提供精确到厘米级的定位，定位的精度不会受到距离的影响；同时可靠性非常强。第三，网络RTK测量技术的基准站上配置了双频全波长的GPS接收机，能够同时提供精准的双频伪距观测值。

（三）应用案例

二、水下测量的海洋激光探测技术

（一）海洋激光探测技术的应用原理

海洋激光探测技术的应用原理与利用回声进行探测的原理相似，利用飞机装载蓝光和绿光的发射和接收设备，激光雷达从飞机上向水面发射激光，这种激光具有窄脉冲、高频率的特点，发射之后记录水面对激光的反射时间，记录水底对激光的反射时间，通过这两个时间的时间差，结合激光的摄入角度、水体对激光的折射率等因素，获得测量点的水深。然后再根据定位信息、飞机信息、潮汐信息等确定探测点水深，从而根据水深的变化完成水面地形的测量[3]。

（二）海洋激光探测技术的优势与不足

海洋激光探测技术以飞机为载体，具有很好的机动性，通过GPS定位系统，能够满足大面积水域地形的测量要求，具有测量的面积广、速度快、精度高、成本低等优势。但是目前由于受到激光的限制，利用海洋激光探测技术只能测量水深在50米以内的水下地形。

（三）海洋激光探测技术的应用案例

在对钱塘江河口的地形探测中使用海洋激光探测技术进行水下地形的测量，和水上测量的激光雷达技术相结合，形成一个全方位的探测系统，实现了水上和水下空间的一体化处理，在很到程度上满足了研究过程中对数据的需求。

三、复杂地形测量的超站仪测量技术

（一）超站仪测量技术的流程

使用超站仪测量技术来对复杂地形进行测量的测量流程是：第一，布设首级网点，在布设网点的过程中可以在便利的位置安置仪器，通过GPS来确定布设位置的三维坐标，不需要精准的设置控制点。布置好首级网点之后要进行测量。第二，利用GPS的定位功能来进行图根的测量；第三，利用全站仪的功能来进行碎步测量；第四，利用数字化技术形成测量图。

（二）超站仪测量技术的优势

超站仪是由GPS和全站仪共同组成的一种新的测量仪器，它主要由参考站、碎部点反射棱镜、流动站和其他的附属部件构成，除了具有GPS的功能和全站仪的功能之外，还有具有支持GNSS定位系统的功能。通过流动站与参考站将GPS静态定位功能和快速静态定位的功能相结合，按照椭球面和坐标系统需要来进行投影，完成参数转换，然后依照相对定位原则，计算并显示出用户观测站的三维坐标和精度，而其他的碎部点的获取通过反射棱镜来完成。从而降低了复杂地形的测量难度，节省了测量时间，提高了测量效率，提高了测量精度。

四、激光雷达技术

（一）激光雷达技术的应用原理

激光雷达技术通过用飞机承载雷达，雷达通过一定的位置、角度和距离直接获取被探测地点的三维坐标，从而完成对地表信息的提取，完成探测地点三维坐标的重建，是一种集全球定位系统、激光扫描仪、惯性导航系统于一身的空间测量技术[4]。

（二）激光雷达技术的应用优势

使用激光雷达技术进行地面地形的探测具有很大优势，具体表现在以下几个方面：第一，通过激光雷达技术获得的数据经过综合处理之后可以获得探测点的三维成像结果，它的空间分辨率和时间分辨率都很高。第二，因为雷达是由飞机负载的，所以它的动态探测范围很广，并且在探测的过程中可以穿透植物的阻挡，直接获取高精度的探测地的三维坐标。

（三）激光雷达技术的应用案例

激光雷达技术的使用性很强，对环境的敏感度很低，所以在城市建模、城市规划、环境监测等方面有着广泛的应用。同时在钱塘江的河口地形探测中被用于进行滩涂的地形测量。

结语：

随着经济的发展，人类活动范围的扩大，对地形测量的精准度的要求也越来越高。目前在地形测量方面出现了一系列的新技术，比如海洋激光探测技术、超站仪测量技术、激光雷达技术、网络RTK测量技术等，这些测量技术的出现在很到程度上简化了测量过程，提高了测量的精准度，为地形的测量做出了重要的贡献。