一、引言  

地形测量指通过观测手段获取测区地面点的平面坐标与高程信息，表达地物、地貌的空间分布，绘制地形图、生成数字高程模型（DEM）、数字线划图（DLG）的测绘工作，是工程勘察、国土调查、水利、交通、矿山等项目的前置基础工作。早期地形测量以经纬仪、水准仪、平板仪人工测图为主，外业工作量大、成图周期长、误差累积明显，在高山密林、沟壑区域作业难度很高。  

进入数字化测绘时代，CORS 网络、GNSS 实时动态差分、无人机航测、三维激光扫描等新技术不断落地，地形测量从单点碎部采集转向面状、三维数据获取。但单一测量技术存在局限性：GNSS 在高楼、密林遮挡区容易丢失固定解；无人机摄影测量在植被茂密区域难以穿透冠层获取真实地面高程；全站仪依赖通视，大范围作业效率较低。因此，根据测区条件合理搭配多种测量手段，是当前地形测绘项目的常用思路。本文从基础理论、技术对比、作业流程、精度控制、工程应用等方面展开论述。  

二、地形测量基本原理与作业流程  

地形测量遵循“先控制、后碎部，由整体到局部”的基本原则，以此控制误差传递，防止误差累积超限。完整作业流程分为控制测量、碎部点采集、内业数据处理、成图与精度验收四个阶段。  

2.1 控制测量  

控制测量分为平面控制和高程控制。首先在测区布设一级或二级 GPS 控制点、图根控制点，建立统一坐标系（常用 2000 国家大地坐标系，高程采用 1985 国家高程基准）。控制点优先选在视野开阔、地基稳固、不易被破坏的位置，使用 GNSS 静态观测或者 CORS-RTK 完成控制测量，通过平差计算得到控制点坐标与高程，作为整个测区的基准。  

2.2 碎部数据采集  

碎部测量是采集地物轮廓点、地形特征点（山脊、山谷、坡脚、坎顶、坎底）的坐标与高程。地物包括房屋、道路、水系、管线、围墙等；地貌依靠特征点生成等高线。不同测量设备采集方式不同：全站仪人工逐点采集；RTK 作业员手持移动站采集；无人机通过影像匹配、点云生成批量获取海量点云数据。  

2.3 内业数据处理  

外业数据导入南方 CASS、Pix4D、ContextCapture、ArcGIS 等软件，完成数据清洗、粗差剔除、点云滤波、空三加密、地物矢量化、等高线生成、DEM 构建、图幅整饰。内业需要对照外业草图、影像，修正地物错漏，处理植被遮挡、阴影造成的数据空洞。  

2.4 成果检查与验收  

按照《工程测量规范》《1:500、1:1000、1:2000 地形图图式》开展精度检测，随机抽取一定数量检查点，对比实测坐标，统计平面中误差、高程中误差，成果合格后提交地形图、DEM、成果报告。  

三、主流地形测量技术对比分析3.1 全站仪测量技术

全站仪集测角、测距功能于一体，采用极坐标法采集碎部点。其优点是不受卫星信号遮挡影响，在室内、隧道、密林下方及高大建筑阴影区仍可稳定测量，点位精度稳定；缺点是必须保证测站与棱镜之间通视，搬站频繁，且为单点采集，大面积测区效率低，外业劳动强度大，适合局部补测和隐蔽区域补盲作业。

3.2 GNSS-RTK（CORS-RTK）测量技术

RTK利用载波相位差分技术，实时获取厘米级定位结果。依托本地CORS连续运行基准站网络，无需架设电台基准站，单人即可完成碎部采集。优点：无需通视、定位速度快、平面与高程精度高，是城镇、开阔平地、缓坡丘陵地区1:500、1:1000地形测绘的主流手段；缺点：高层建筑物、茂密树林、峡谷内卫星信号遮挡严重，易出现浮点解，高程精度下降，甚至无法固定解，此类场景需全站仪配合补测。

3.3 无人机摄影测量技术

无人机搭载航测相机，按规划航线自动飞行拍摄，依靠运动恢复结构SfM、光束法区域网平差完成空三解算，生成密集点云、正射影像DOM、三维模型及DEM。优点：作业速度快，适合大面积测区，山区及交通困难区域优势突出，可同时获取影像和地形数据；缺点：高程精度受像控点布设、飞行参数、植被影响较大，植被覆盖区获取的是树冠表面高程，并非真实地面，需地面RTK或激光雷达修正；大雾、大风天气无法作业。

3.4 机载激光雷达（LiDAR）测量

机载激光雷达发射激光脉冲，可穿透部分植被，获取林下地面点云，经地面滤波分离地面点与非地面点，生成真实地形DEM。在林区、灌木覆盖山区的地形测量中优势明显；但设备成本较高，数据量大，后处理流程复杂，多用于复杂山地、林业、水库流域等大区域地形普查。

四种技术对比简表：

表格

测量技术 精度 效率 适用场景 主要短板

全站仪 高 低 遮挡区、局部补测 需要通视，速度慢

GNSS-RTK 厘米级 较高 开阔地、城镇、丘陵 信号遮挡失效

无人机航测 中高 很高 大面积、山区裸地 植被区高程失真

机载LiDAR 高 高 茂密林区、山地 设备昂贵、数据量大

四、工程应用案例：山区复杂测区联合地形测量

4.1 测区概况

某山区工程测区面积约1.2km²，地形起伏较大，包含农田、村庄、林地、冲沟，测图比例尺为1:1000。测区南部山谷和林区树木茂密，GNSS信号差；北部村庄楼房密集，RTK固定解不稳定；山坡开阔区域条件良好。

方案设计：开阔区域采用CORS-RTK采集；房屋密集、林下遮挡区域采用全站仪补测；整体采用无人机航测获取正射影像，辅助地物判读。

4.2 实施过程

控制测量：在测区周边布设6个图根控制点，采用CORS静态观测，统一转换为2000国家大地坐标系、1985高程基准。

外业分工：开阔坡地、农田由2名测绘人员使用RTK采集地形特征点和地物拐点；房屋后方、林下、峡谷等不通视点位，架设全站仪设站补采；无人机航飞获取测区影像，作为内业参考。

内业处理：将RTK与全站仪数据导入CASS软件，自动构建三角网生成等高线，对照无人机影像矢量化房屋、道路、水系；剔除明显粗差点，对地物矛盾位置进行外业复核。

精度检验：随机选取50个检查点，使用RTK复测对比，统计平面点位中误差为±3.7cm，高程中误差为±4.9cm，满足1:1000地形图规范要求。

实践证明，单一RTK方案在该测区无法实现全覆盖，全站仪与RTK协同作业，辅以无人机影像，兼顾精度与效率，是复杂地形条件下可靠的测量方案。

五、地形测量精度影响因素与质量控制措施

5.1 主要误差来源

基准与转换误差：坐标转换参数不合适、控制点数量不足、分布不均匀，带来系统性偏差；  

GNSS 观测误差：卫星遮挡、多路径效应、电离层对流层影响，造成 RTK 无法固定解、高程漂移；  

人为误差：特征点取舍不当，山脊、山谷、陡坎漏采，导致等高线失真；  

设备误差：仪器未定期检校、对中整平误差；  

航测误差：像控点布设不合理、重叠度不足、光照阴影造成匹配错误。  

5.2 质量控制对策  

控制点均匀布设在测区外围和内部，避免集中一侧，坐标转换采用多个控制点拟合；  

RTK 作业优先选择卫星信号良好时段，遮挡区域不强行使用 RTK，及时切换全站仪；  

外业重视地形特征点采集，陡坎、台阶、冲沟必须采集上下两点；  

仪器定期检定，作业前做点检；  

无人机航测合理设置航向、旁向重叠度（一般航向 80%，旁向 70% 以上），在地形变化大的位置加密像控点；  

内业设置限差自动剔除粗差，保留一定比例外业抽查复核。  

六、地形测量技术发展趋势  

第一，多源数据融合常态化。GNSS、激光雷达、影像、移动车载扫描数据融合，不再依靠单一设备，形成空地一体化测绘模式；  

第二，自动化、智能化提升。AI 自动点云分类、地物自动识别、粗差自动检测，减少人工矢量化工作量；  

第三，实时三维成果输出。传统二维地形图逐步和实景三维模型、BIM 结合，地形成果直接服务三维规划、数字孪生；  

第四，低成本轻量化测绘普及。消费级 RTK 无人机、便携激光雷达降低中小项目测绘门槛，但同时需要加强作业人员精度管控意识；  

第五，水下地形测量同步发展，无人船多波束测深和岸上地形衔接，实现水陆一体化地形建模。  

七、结论  

地形测量是地理信息获取的基础性工作，技术方案不能一概而论。全站仪稳定可靠、适合遮挡区域补测；GNSS-RTK 是开阔区域高效主流手段；无人机适合大面积快速测绘；激光雷达在植被山区优势突出。在复杂测区，多种技术联合测绘能够扬长避短，是现阶段性价比最高的方案。地形测量工作核心不仅是操作仪器，更要严格遵循“先控制后碎部”原则，做好控制点布设、外业特征采集、内业检核全流程质量管控。未来随着智能测绘装备与算法持续迭代，地形测量将向更高效率、三维可视化、空地一体化方向持续发展，为国土空间规划、工程建设、防灾减灾提供更加可靠的空间地理数据支撑。  

参考文献  

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[2] 王志，车冬燕。几种地形图测绘方法的对比分析 [J]. 勘察测绘.  

[3] 李阳。基于无人机摄影测量的地形图测绘技术与应用 [J]. 土木工程，2026.  

[4] 张磊.GPS-RTK 在地形测量中的应用及精度影响因素分析 [J]. 地矿测绘.  

[5] 刘军。全站仪联合 GNSS-RTK 在山区地形测绘中的应用 [J]. 工程技术研究