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[摘要]本文阐述了3S技术在地形图测绘应用的必要性与重要性；详细分析了3S技术的概念与先进理论；叙述了地形图测绘的各项依据；重点剖析了基于3S技术测量地形图的总体流程图；细致描述了基于3S技术测量地形图的具体流程；最后，作者对3S技术的应用进行了展望，希望能给广大同行带来一定的理论与实践意义。
[关键词]3S 地形图 测量 RTK
[中图分类号] P2 [文献码] B [文章编号] 1000-405X（2014）-9-252-2
现代科学技术的快速发展，极大的促进了地形测绘技术的更新。随着城市范围的不断扩大以及城乡一体化建设的加快，对城市基础测绘资料的覆盖范围、准
确性也提出了更高的要求。现有的相关资料滞后于城市发展现状、范围的不完整性以及传统信息管理模式已成为城市规划、建设和管理工作的瓶颈。所有这些都迫切需要采用新的技术和管理手段来解决。
3S技术的迅速发展，不断提供新的信息获取、处理、分析和利用手段，在城市规划测量中得到日益广泛的应用，在更新技术手段、提高工作效率、改变工作模式等方面具有重要的作用。此外，测量中采用的RS、GIS、GPS-RTK等3S技术，极大的提高了大比例地形图的测绘效率和精度。本文作者结合自己多年从事地形测绘的亲身经验，对3S技术测绘方法与流程进行了简要分析，对广大从事测绘作业的技术人员有一定的借鉴作用[1]。
1 3S技术
3S技术是遥感技术（Remote Sensing，简称RS）、地理信息系统（Geographic Information System，简称GIS）、和全球定位系统（Global Positioning System，简称GPS）的统称，是空间技术、传感器技术、卫星定位与导航技术和计算机技术、通讯技术相结合，多学科高度集成的对空间信息进行采集、处理、管理、分析、表达、传播和应用的现代信息技术。
1.1 RS
RS是利用飞机、卫星等空间平台上的传感器（包括可见光、红外、微波、激光等传感器），从空中远距离对地面进行观测，根据目标反射或辐射的电磁波，经过校正、变换、图像增强和识别分类等处理，快速地获取大范围地物特征和周边环境信息，获得实时、形象化、不同分辨率的遥感图像。
遥感的主要特点是探测范围广、信息量大，获取信息的手段多、速度快、周期短、受地面条件限制少。在宏观、快速、准确、动态性等方面遥感具有许多其他技术不能替代的优越性。随着遥感技术的不断进步，图像分辨率的不断提高，可用信息源增多，信息可分性增强，遥感技术已广泛用于气象气候观测、资源调查与探测、灾害预测预报、土地利用、资源环境监测及其动态更新等领域。
1.2 GPS
GPS是20世纪70年代由美国陆海空三军联合研制的新一代空间卫星导航定位系统。该系统由地面控制、空间和用户装置等构成，其主要优点有：全天候、全覆盖、高精度三维定位定速定时和快速省时高效[2]。
GPS RTK测量系统主要由GPS接收设备、数据传输系统和软件系统构成。
（1）GPS接收设备。在基准站和用户站上，分别设置双频GPS接收机。由于双频观测值不仅精度高，而且有利于快速准确地解算整周未知数。当基准站为多用户服务时，其接收机的采样率应与用户接收机采用率最高的相一致。
（2）数据传输设备。数据传输设备也称数据链，由基准站的无线电发射台与用户站的接收机组成，其频率和功率的选择主要取决于用户站与基准站的距离、环境质量、数据的传输速度。
（3）软件系统。支持实时动态测量的软件系统的质量和功能，对于保障实时动态测量的可行性、测量结果的可靠性和精确性，具有决定性意义。这种软件系统突出的功能是能够快速解算整周未知数，能选择快速静态、准动态、和实时动态等作业模式，实时完成对解算结果的质量分析和评价。
1.3 GIS
地理信息系统是以地理空间数据库为基础，在计算机软硬件的支持下，运用系统工程和信息科学的理论，科学管理和综合分析具有空间内涵的地理数据，以提供管理、决策等所需信息的技术系统[3]。
地理信息系统强调空问与实体关系，注重空间分析与模拟操作，它具有空间数据处理能力和空间信息分析能力强，属性数据和图形数据并存的特点，可根据用户的要求迅速地获取满足需要的各种信息，并能以地图、图形或数据的形式表示处理的结果。
2 测绘依据
（1）《城市测量规范》（ CJJ 8-1999）；
（2）《国家三、四等水准测量规范》（GB/T 12898-2009）；
（3）《1：500 1：1000 1：2000 基础数字地形图测绘规范》（DB33/T552-2005 ）；
（4）《国家基本比例尺地形图图式第1部分：1：500 1：1000 1：2000地形图图式》（GB/T 20257.1-2007）；
（5）《全球定位系统（ GPS）测量规范》（GB/T18314-2009）；
（6）《全球定位系统城市测量技术规范》（CJJ 73-97）；
（7）《测绘成果质量检查与验收》（GB/T 24356-2009）；
（8）《数字测绘成果质量要求》（GB/T 17941-2008）；
（9）《数字测绘成果质量检查与验收》（GB/T18316-2008）；
3总体流程图
基于3S的地形图测绘总体流程图如图1所示：
4流程分析
4.1遥感影像图
按照《1：500 1：1000 1：2000 基础数字地形图测绘规范》（ DB33/T552-2005 ）标准，以近期的1：1万航空摄影形成的正射影像图为调查工作底图，在测量区域范围内逐地块查清土地的空间位置、类型、面积、分布等利用状况，最重要的是收集区域空间位置的控制点坐标。 根据已有的控制点坐标，经过一系列的误差纠正与加密操作，得到一套与实地相符合的控制点坐标系统。
4.2 GPS RTK测量
（1）GPS-RTK 工作原理
GPS-RTK技术是基于载波相位观测值的实时动态差分定位技术，能够以厘米级的精度获得测站在指定坐标系中的3维定位结果。
基准站接收机架设在已知参考点位上，连续接收所有可视的GPS卫星信号，并实时将测量的载波相位观测值、伪距观测值、基准站坐标等通过无线电以数据链发射给流动站。流动站接收GPS卫星信号的同时接收来自基准站的信息，将载波相位观测值实时进行差分处理，得到基准站和流动站的基线向量（△ X，△ Y，△ z），基线向量加上基准站点的坐标，就得到流动站每个点的WGS-84坐标，并通过坐标转换参数得出流动站上每个点的平面坐标和高程。RTK的关键技术是载波相位的整周模糊度确定和坐标系统转换参数的确定。
（2）基准站的安置
基准站一般架设在已知点（平面坐标或高程已知）上，点位一般位于测区中间，视野开阔，周围无高大的树木、楼房等建筑物影响，远离强电磁波发射源和大面积的水面，如果事先没有确定地心坐标（WGS-84）与当地坐标系的转换参数，也可以将基准站架设在符合上述条件的未知点上。流动站依次设置在待测点上观测，基准站和流动站同时接收卫星信号，基准站通过连接的电台将测站坐标、伪距观测值、载波相位观测值、卫星跟踪状态和接收机工作状态发送给流动站，流动站接收该信息后与卫星信息进行实时差分平差处理，实时得到流动站的三维坐标及其观钡 精度信息。
系统的显著特点是GPS测量技术与数据传输技术组合而成，其数据传输由无线数据链完成，数据链采用UHF频段，具有可靠、稳定和抗干扰能力的优点。
（3）数据观测
对已知点进行坐标和高程检查，确保系统无误后，应用GPS电子手簿进行地形数据的自动采集和记录，每点采集记录时问只需几秒。参照大比例尺地形测图采集地形点的要求，在地形平坦场地按照方格网法进行数据采集，在地形复杂的沟、渠、坎、土堆、坑、塘等加密测量特征点，特征点最好高低、上下对应，并在现场绘制草图，以便内业数据处理。
4.3 MapGIS内业处理
GPS导出的数据利用GIS处理时，必须保证数据的统一，突出空间数据的分析与应用的特点，才能满足空间地形数据库的技术要求。因此，对地形数据库的空间数据作GIS的编辑与处理是必须的，主要的技术要求如下：
（1）数据合理分层：严格按照制定的空间数据分层标准执行；
（2）拓扑结构的处理：严格保持面状实体（如房屋、水系、植被等）的封闭性，保证线状要素（如道路、水系、境界等）的连续性；线划遇点状符号、注记及其它类型的线时，不得断开；对于跨图幅的面状实体，内廓线被视为封闭边；
（3）实体共线情况处理：面状实体的公共边线段，只数字化1次，其它层拷贝生成；
（4）图形接连处理：图形、属性接边应为无缝接边；
（5）属性信息处理：确保实体的属性信息与拓扑特征信息的有效关联；
（6）图式符号的处理：确保各类图式符号的完整性与可识别性。
5展望
3S技术为城市地形测量提供了新的数据来源和技术手段。灵活性强、精度高的GPS定位技术，多时相、多源的遥感数据，以及GIS的空间分析处理能力及模拟现实能力，已经在城市地形测量中发挥着日益重要的作用。
本文将3S技术作为新技术、新方法应用于地形测量当中，是信息化社会发展的一个必然结果，随着科技技术日新月异的发展，地形测量的要求也越来越高，而3S技术作为地形测量的技术手段，也会发展得越来越成熟。
Application of 3S technology in the surveying of topographic map
Tian Fanglian Shi Yi
（Nuclear Industry Geological Bureau of Qinghai Province，Xining City， Qinghai Province， 810008）
Abstract： This article introduce the application of 3 s technology in topographic map surveying and mapping of the necessity and importance； Detailed analysis of the concept of 3 s technology and advanced theory； Describes the topographic map surveying and mapping the basis； It analyzes the measured topographic map based on 3 s technology flow chart of the overall； Detailed describes the measurement of topographic map based on 3 s technology specific process； Finally， the author of the application of 3 s technology is discussed， the hope can give the general peer bring certain theoretical and practical significance.
Key Words：3 s；Topographic map； Measurement； RTK
参考文献
[1] 罗名海.3S技术的发展趋势与在城市规划中的应用前景，地理空间信息.2004，8，Vo1.2No.4
[2] 陈琳.GPS RTK 技术在地籍、地形测量中的运用[J].城市建设理论研究（电子版），2011年19期
[3] 郑杨琳、唐秀蓉、黄裕雄，数字测图软件应用技巧与制图质量控制山西建筑，2010，36（25）.
[关键词]3S 地形图 测量 RTK
[中图分类号] P2 [文献码] B [文章编号] 1000-405X（2014）-9-252-2
现代科学技术的快速发展，极大的促进了地形测绘技术的更新。随着城市范围的不断扩大以及城乡一体化建设的加快，对城市基础测绘资料的覆盖范围、准
确性也提出了更高的要求。现有的相关资料滞后于城市发展现状、范围的不完整性以及传统信息管理模式已成为城市规划、建设和管理工作的瓶颈。所有这些都迫切需要采用新的技术和管理手段来解决。
3S技术的迅速发展，不断提供新的信息获取、处理、分析和利用手段，在城市规划测量中得到日益广泛的应用，在更新技术手段、提高工作效率、改变工作模式等方面具有重要的作用。此外，测量中采用的RS、GIS、GPS-RTK等3S技术，极大的提高了大比例地形图的测绘效率和精度。本文作者结合自己多年从事地形测绘的亲身经验，对3S技术测绘方法与流程进行了简要分析，对广大从事测绘作业的技术人员有一定的借鉴作用[1]。
1 3S技术
3S技术是遥感技术（Remote Sensing，简称RS）、地理信息系统（Geographic Information System，简称GIS）、和全球定位系统（Global Positioning System，简称GPS）的统称，是空间技术、传感器技术、卫星定位与导航技术和计算机技术、通讯技术相结合，多学科高度集成的对空间信息进行采集、处理、管理、分析、表达、传播和应用的现代信息技术。
1.1 RS
RS是利用飞机、卫星等空间平台上的传感器（包括可见光、红外、微波、激光等传感器），从空中远距离对地面进行观测，根据目标反射或辐射的电磁波，经过校正、变换、图像增强和识别分类等处理，快速地获取大范围地物特征和周边环境信息，获得实时、形象化、不同分辨率的遥感图像。
遥感的主要特点是探测范围广、信息量大，获取信息的手段多、速度快、周期短、受地面条件限制少。在宏观、快速、准确、动态性等方面遥感具有许多其他技术不能替代的优越性。随着遥感技术的不断进步，图像分辨率的不断提高，可用信息源增多，信息可分性增强，遥感技术已广泛用于气象气候观测、资源调查与探测、灾害预测预报、土地利用、资源环境监测及其动态更新等领域。
1.2 GPS
GPS是20世纪70年代由美国陆海空三军联合研制的新一代空间卫星导航定位系统。该系统由地面控制、空间和用户装置等构成，其主要优点有：全天候、全覆盖、高精度三维定位定速定时和快速省时高效[2]。
GPS RTK测量系统主要由GPS接收设备、数据传输系统和软件系统构成。
（1）GPS接收设备。在基准站和用户站上，分别设置双频GPS接收机。由于双频观测值不仅精度高，而且有利于快速准确地解算整周未知数。当基准站为多用户服务时，其接收机的采样率应与用户接收机采用率最高的相一致。
（2）数据传输设备。数据传输设备也称数据链，由基准站的无线电发射台与用户站的接收机组成，其频率和功率的选择主要取决于用户站与基准站的距离、环境质量、数据的传输速度。
（3）软件系统。支持实时动态测量的软件系统的质量和功能，对于保障实时动态测量的可行性、测量结果的可靠性和精确性，具有决定性意义。这种软件系统突出的功能是能够快速解算整周未知数，能选择快速静态、准动态、和实时动态等作业模式，实时完成对解算结果的质量分析和评价。
1.3 GIS
地理信息系统是以地理空间数据库为基础，在计算机软硬件的支持下，运用系统工程和信息科学的理论，科学管理和综合分析具有空间内涵的地理数据，以提供管理、决策等所需信息的技术系统[3]。
地理信息系统强调空问与实体关系，注重空间分析与模拟操作，它具有空间数据处理能力和空间信息分析能力强，属性数据和图形数据并存的特点，可根据用户的要求迅速地获取满足需要的各种信息，并能以地图、图形或数据的形式表示处理的结果。
2 测绘依据
（1）《城市测量规范》（ CJJ 8-1999）；
（2）《国家三、四等水准测量规范》（GB/T 12898-2009）；
（3）《1：500 1：1000 1：2000 基础数字地形图测绘规范》（DB33/T552-2005 ）；
（4）《国家基本比例尺地形图图式第1部分：1：500 1：1000 1：2000地形图图式》（GB/T 20257.1-2007）；
（5）《全球定位系统（ GPS）测量规范》（GB/T18314-2009）；
（6）《全球定位系统城市测量技术规范》（CJJ 73-97）；
（7）《测绘成果质量检查与验收》（GB/T 24356-2009）；
（8）《数字测绘成果质量要求》（GB/T 17941-2008）；
（9）《数字测绘成果质量检查与验收》（GB/T18316-2008）；
3总体流程图
基于3S的地形图测绘总体流程图如图1所示：
4流程分析
4.1遥感影像图
按照《1：500 1：1000 1：2000 基础数字地形图测绘规范》（ DB33/T552-2005 ）标准，以近期的1：1万航空摄影形成的正射影像图为调查工作底图，在测量区域范围内逐地块查清土地的空间位置、类型、面积、分布等利用状况，最重要的是收集区域空间位置的控制点坐标。 根据已有的控制点坐标，经过一系列的误差纠正与加密操作，得到一套与实地相符合的控制点坐标系统。
4.2 GPS RTK测量
（1）GPS-RTK 工作原理
GPS-RTK技术是基于载波相位观测值的实时动态差分定位技术，能够以厘米级的精度获得测站在指定坐标系中的3维定位结果。
基准站接收机架设在已知参考点位上，连续接收所有可视的GPS卫星信号，并实时将测量的载波相位观测值、伪距观测值、基准站坐标等通过无线电以数据链发射给流动站。流动站接收GPS卫星信号的同时接收来自基准站的信息，将载波相位观测值实时进行差分处理，得到基准站和流动站的基线向量（△ X，△ Y，△ z），基线向量加上基准站点的坐标，就得到流动站每个点的WGS-84坐标，并通过坐标转换参数得出流动站上每个点的平面坐标和高程。RTK的关键技术是载波相位的整周模糊度确定和坐标系统转换参数的确定。
（2）基准站的安置
基准站一般架设在已知点（平面坐标或高程已知）上，点位一般位于测区中间，视野开阔，周围无高大的树木、楼房等建筑物影响，远离强电磁波发射源和大面积的水面，如果事先没有确定地心坐标（WGS-84）与当地坐标系的转换参数，也可以将基准站架设在符合上述条件的未知点上。流动站依次设置在待测点上观测，基准站和流动站同时接收卫星信号，基准站通过连接的电台将测站坐标、伪距观测值、载波相位观测值、卫星跟踪状态和接收机工作状态发送给流动站，流动站接收该信息后与卫星信息进行实时差分平差处理，实时得到流动站的三维坐标及其观钡 精度信息。
系统的显著特点是GPS测量技术与数据传输技术组合而成，其数据传输由无线数据链完成，数据链采用UHF频段，具有可靠、稳定和抗干扰能力的优点。
（3）数据观测
对已知点进行坐标和高程检查，确保系统无误后，应用GPS电子手簿进行地形数据的自动采集和记录，每点采集记录时问只需几秒。参照大比例尺地形测图采集地形点的要求，在地形平坦场地按照方格网法进行数据采集，在地形复杂的沟、渠、坎、土堆、坑、塘等加密测量特征点，特征点最好高低、上下对应，并在现场绘制草图，以便内业数据处理。
4.3 MapGIS内业处理
GPS导出的数据利用GIS处理时，必须保证数据的统一，突出空间数据的分析与应用的特点，才能满足空间地形数据库的技术要求。因此，对地形数据库的空间数据作GIS的编辑与处理是必须的，主要的技术要求如下：
（1）数据合理分层：严格按照制定的空间数据分层标准执行；
（2）拓扑结构的处理：严格保持面状实体（如房屋、水系、植被等）的封闭性，保证线状要素（如道路、水系、境界等）的连续性；线划遇点状符号、注记及其它类型的线时，不得断开；对于跨图幅的面状实体，内廓线被视为封闭边；
（3）实体共线情况处理：面状实体的公共边线段，只数字化1次，其它层拷贝生成；
（4）图形接连处理：图形、属性接边应为无缝接边；
（5）属性信息处理：确保实体的属性信息与拓扑特征信息的有效关联；
（6）图式符号的处理：确保各类图式符号的完整性与可识别性。
5展望
3S技术为城市地形测量提供了新的数据来源和技术手段。灵活性强、精度高的GPS定位技术，多时相、多源的遥感数据，以及GIS的空间分析处理能力及模拟现实能力，已经在城市地形测量中发挥着日益重要的作用。
本文将3S技术作为新技术、新方法应用于地形测量当中，是信息化社会发展的一个必然结果，随着科技技术日新月异的发展，地形测量的要求也越来越高，而3S技术作为地形测量的技术手段，也会发展得越来越成熟。
Application of 3S technology in the surveying of topographic map
Tian Fanglian Shi Yi
（Nuclear Industry Geological Bureau of Qinghai Province，Xining City， Qinghai Province， 810008）
Abstract： This article introduce the application of 3 s technology in topographic map surveying and mapping of the necessity and importance； Detailed analysis of the concept of 3 s technology and advanced theory； Describes the topographic map surveying and mapping the basis； It analyzes the measured topographic map based on 3 s technology flow chart of the overall； Detailed describes the measurement of topographic map based on 3 s technology specific process； Finally， the author of the application of 3 s technology is discussed， the hope can give the general peer bring certain theoretical and practical significance.
Key Words：3 s；Topographic map； Measurement； RTK
参考文献
[1] 罗名海.3S技术的发展趋势与在城市规划中的应用前景，地理空间信息.2004，8，Vo1.2No.4
[2] 陈琳.GPS RTK 技术在地籍、地形测量中的运用[J].城市建设理论研究（电子版），2011年19期
[3] 郑杨琳、唐秀蓉、黄裕雄，数字测图软件应用技巧与制图质量控制山西建筑，2010，36（25）.