GPS在林业面积测量中的应用探寻

王珏 马娜

摘 要：在森林资源开发的过程中需要加强面积测量工作，这是确保森林资源开发方案科学合理的重要基础。而在林业面积测量过程中，对GPS技术进行充分应用可以及时掌握林业面积的动态变化情况，并及时做出正确的开发决策。因此，需要对GPS技术在应用过程中的优点进行全面分析，了解在林业面积测量过程中存在的具体误差，并对GPS在林业面积测量中的应用要点进行深入探索，从而提高林业面积测量结果的可靠性。

关键词：GPS技术;林业面积;测量实践;应用要点

前言

作为全方位实时三维导航以及定位系统，GPS在应用过程中的定位精度比较高，工作效率相对较高，并且操作过程比较简单，功能用途比较多，其应用领域在不断扩大。在林业科技水平提高的背景下，对GPS技术进行充分应用，可以在极大程度上提高林业建设工作质量。在林业调查规划中对GPS进行运用可以准确掌握林业面积，对提高林业面积测量工作的效率和质量都有积极帮助。

一、GPS技术的原理与特点

在GPS定位系统应用过程中，其定位误差受大气干扰比较大，可能会产生游移误差，如果将1台GPS固定，在测量范围的某一个点利用另一台GPS进行绕测，数据下载后用来固定的GPS可以有效消除绕测GPS的游移误差。利用GPS航迹点生成原理可以每10秒钟生成一个航迹点，每一个航迹点都是具体的坐标。对这些坐标进行联系接可以形成测量图形。利用这些坐标可以对闭合图形的面积进行准确计算。这也是林业面积测量过程中GPS技术应用的主要原理。在实际应用中需要将GPS测量面积与罗盘仪闭合导线测量的实测面积以及最大绝对误差进行对比分析，才能够获取最大测量误差。而将最大测量误差与面积进行回归分析后，可以准确获取GPS可测量的最小面积。

GPS系统的定位精度比较高，GPS的相对定位精度在100～500千米内的误差为7到8米，1000千米范围内，误差可以达到9～10米。并且GPS的测绘时间相对较短，目前GPS系统在不断完善，现在的软件功能也越来越多，在21千米以内的相对静态定位只需要15分钟左右即可完成，可以保证定位结果的准确度。在GPS测定过程中也不需要对测点之间的通视性进行严格控制，只需要确保测点上方开阔即可，能够大大节约测量时间，提高测绘工作效率。再加上GPS系统的操作过程比较简单，其自动化水平也越来越高，接收机的体积越来越小，手持GPS在应用过程中受气候的影响相对较少，可以进行全天候作业，对保证林业面积测量工作的整体效率有积极作用[1]。

二、林业面积测量误差分析

目前，在林业面积测量过程中，对GPS技术进行应用可能会存在一些误差，这些误差主要包括以下两方面：第一，非人为因素误差。这一误差主要是由GPS技术在测量过程中的误差导致的。例如卫星时钟误差，卫星会存在一些误微小误差，卫星的定位是被持续监控的，但并不是每一秒都处于被监控的状态，在这一期间如果存在微小的定位误差，会对接收器在定位计算时的准确性受到影响。除此之外，气候、阳光等也会导致GPS测量误差产生。第二，人为因素。在林业面积测量过程中，如果测量面积比较大，其产生误差越小。一般情况，每次林业测量的面积在5亩以上，在人为测量的过程中，如果利用手持GPS接收机进行测量，拐弯时行走速度比较快，或者山坡比较陡，杂草杂灌比较多，测量人员未走到测量边沿进行测量，会导致测量误差。此外，手持GPS的稳定性不足，可能会导致接收卫星信号受到一定影响。一般林业面积测量的允许误差在3%～5%左右[2]。

三、GPS在林业面积测量中的应用

（一）测量前准备

做好有效的测量前准备工作是保证后续测量工作顺利进行的重要基础。在林业面积测量之前需要做好以下准备：

第一，做好罗盘仪闭合导线测量面积误差分析模型程序准备工作。為了保证罗盘仪闭合导线测量面积最大误差在允许范围内，需要构建不同长度和宽度的矩形模型。在模型构建的过程中，闭合点落在以起点为圆形、周长为1/200半径的圆上，而从0°开始需要以北方位角3为单位形成一系列点，对每一个点和其他点之间的图形进行平差。利用割补法对面积进行计算。在这一面积计算过程中，其与真实面积进行对比可以获取相对误差，最终找出最大面积相对误差。在分析过程中，如果图形纵横长度相接近，面积最大相对误差大约为1%，图形纵横长度相差比较大的情况下，面积最大相对误差可能为大于1%或者小于1%。因此，在具体的应用过程中需要对范围横纵宽度进行合理控制，尽可能确保其均匀性。

第二，GPS系统设置工作。在测量之前需要对GPS系统进行科学设置。尤其要清除原有航迹点和航迹点记录，并将航迹点生成设置为每10秒记录一个航迹点。

第三，测量仪器工具准备。在林业面积测量之前需要完成罗盘仪、手持GPS机、记录表、全站仪等准备工作。此外，还要对罗盘仪的视距、磁针等进行检测，确保罗盘仪的精度符合测量需求。

（二）外业测量作业

在林业面积测量过程中主要是完成外业测量作业。GPS全球定位系统在勘探测绘的过程中，主要是定位造林地块、地块位置以及形状，这样在地形图上可以标注具体的位置，并利用GPS对面积进行计算。在利用GPS对林业面积进行测量之前，需要对该区域中的中央经线进行准确计算，同时要获取投影比例，东西偏差与南北偏差等。只有输入正确参数才能够保证面积测量结果的准确性。测量面积时，需要经过多次对比试验，可以利用GPS和罗盘仪对不同面积地块进行分别测量，对比面积越大之间的差距越小，而积越小两者之间的差距会越大。如果积为1公顷以上的地块，在测量过程中对GPS技术进行应用可以在极大程度上确保测量结果的精准度;而积在1公顷以下的地块主要是利用罗盘仪对面积进行测量。

对不规则地块进行面积测量的过程中，可以利用GPS航迹测量方法。而对规则地块进行测量时，主要是以航线测量方法为主。在实际操作中GPS需要测量由几个点为顶点围成的多边形面积，每一个航线不能超过50个航迹点。在面积测量时需要对航迹测量方法和航线测量方法进行综合应用，充分发挥GPS技术在林业面积测量过程中的积极优势。

除此之外，还可以对手持GPS测量方法进行有效应用。目前，在GPS技术发展过程中手持GPS的功能越来越强大。在手持GPS测量时，需要根据林业面积确定测点密度。可以利用独自电子气压测高仪完成测量作业，其测高精度在3米之内，配合电子罗盘可以在隧道、密林中进行导航，使测量工作更加简单。在面积计算的过程中需要根据面积计算器按开始键，走一圈之后按结束键，这样面积和走过的距离可以自动求出面积。

（三）内业数据处理

完成外业数据测量工作后，需要对内业数据进行处理。在具体的处理过程中主要从以下角度出发：

第一，罗盘仪闭合导线测量数据處理工作。需要将北方位角以及水平距等数据输入到文件系统内，利用坐标生成和平差程序生成平差普绝对误差、相对误差以及平差后不同坐标的具体文件。如果相对误差在1/200，可以运行面积计算程序从而生成罗盘仪闭合导线测量的具体面积。

第二，对GPS测量的数据进行处理。将两台GPS的数据下载后形成文件，利用GPS游移误差消除程序可以获取消除误差后的地理坐标位置。对这些位置进行转变使其成为公里网坐标值，并利用面积计算程序获取GPS测量的位置。这一面积为林业测量面积的真实值[3]。

（四）GPS测量中的注意要点

在林业面积测量过程中对GPS进行应用时，还要注意以下要点，尽可能提高GPS测量结果的可靠性：

第一，在测量时如果利用手持GPS机进行测量，必须保证手持机竖握在手中，这样才能够确保内置天线接收到的GPS信号连续稳定，不能平放在手中测量。并且在测量时需要随带携带地形图，做好明显拐点地貌图对应航点标注工作，方便进行核对和修改内业中存在的误差。

第二，在航点测量过程中航点以及航点之间的定位距离要控制在30米之内。而在复杂地形环境下或者信号比较弱的情况下，需要增加航点的布设密度。在航点定点的过程中需要对各项参数的具体情况进行观察，如果信号稳定和精度符合要求才能够定点。

第三，在外业测量过程中必须带足电池，防止手持GPS机应用过程中出现没电情况。在测量时需要尽可能避开高压电线以及变电器周边，防止这些障碍物对卫星信号的接收准确度产生影响。尤其是在读数时，尽可能在空阔的地方读数。在测量距离比较短的情况下，需要对干扰问题进行全面把握，必须在有障碍物的地方进行定点时，需要尽可能确保GPS机处于相对空旷的区域，提高信号接收的准确度。高压电产生的磁场会直接干扰GPS信号，因此，在有电磁干扰的区域进行定点时，需要利用差位定点，将地点位置平移几米，降低电磁干扰，并在图纸中注明，在正式绘图时需要复位。

四、结语

综上所述，在林业面积测量过程中对GPS技术进行应用可以大大提高林业面积测量结果的精准度。在林业面积为3.4公顷以上时，GPS面积测量精度可以达到90%以上。在GPS应用过程中，可以将GPS面积测量与罗盘仪导线测量进行综合应用，从而保证林业面积测量结果的精准度。需要注意在GPS面积测量过程中受游移误差的影响比较大。因此，测量面积越大，其测量结果的精准度也高。GPS面积测量在应用过程中需要绕测量范围一周，这样能够获取测量结果，操作过程比较简单，并且投入的成本比较低，测量效率相对较高，可以确保林业面积测量工作的整体水平。

参考文献：

[1]李江朋.GPS在林业生产面积测量中的应用[J].地矿测绘，2021，4（1）：59-60.

[2]步少立.GPS技术在林业测绘中的应用探讨[J].农业与技术，2020，40（20）：2.

[3]蒋东云.GPS测绘技术在测绘工程中的整合应用实践探寻[J].科学咨询，2021（29）：1.