對于線狀地物的勘測技術的研究

牛紅艷

摘 要：線狀地物的勘測比普通土地勘測的技術要求要高，以得到較為精準的土地勘測信息，而這方面的技術開發也十分廣泛。本文重點從線狀地物勘測的定位技術與線狀地物勘測的地理信息管理技術兩個方面著手，對相關內容進行了分析。

關鍵詞：線狀地物 勘測技術 精準定位 地理信息管理

中圖分類號：P2 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）03（c）-0051-01

1 線狀地物勘測的定位技術

1.1 精密單點定位技術的應用優勢

利用IGS（international GNSS service）提供或自行計算的全球定位系統（global positioning system，GPS）衛星的精密軌道和時鐘差，使用者只需要利用GPS雙頻接收機的觀測數據（含非差分的虛擬距離與載波相位觀勘測），在線狀地物區域任意位置都可以實現即時的或后級處理的高精度定位，這種定位方法稱為精密單點定位（PPP）。相對定位是指最少需要兩部接收機，其中一部接收機，安置在參考站（reference，其坐標已知）；另外一部接收機，安置在活動站上（rover，其坐標待測）。精密單點定位（PPP）與相對定位最大的區別，在于PPP必須處理衛星時鐘差與接收機時鐘差。在相對定位方面，則至少需要兩部接收機同時收集數顆GPS衛星觀勘測，并采取二次差分方式，將衛星時鐘差與接收機時鐘差消除掉。在PPP方面，只需要一部接收機收集GPS衛星觀勘測即可；然而，其無法利用二次差分方式消除系統誤差。所以，為了處理衛星時鐘差，PPP采用IGS分布全球的GPS觀測站資料求解的精密衛星時鐘差加以改正。至于接收機時鐘差方面，PPP則將其視為未知參數，以最小二乘平差法，在求解點位坐標時一并解算。因此，PPP只需要單一測站的GPS資料，就可以求得精密的測站點位坐標。

1.2 精密單點定位技術應用的修正模型

精密單點定位除了必須顧及模型中各項參數外，還需進行下列改正：天線相位中心偏差改正、地球自轉改正、固體潮改正、海潮改正等。天線相位中心偏差改正：精密衛星軌道所提供的是衛星質量中心在空間的位置，而測距時測定的是從衛星發射天線的相位中心到接收機天線相位中心之間的距離。因此，必須對衛星質量中心與發射天線相位中心之間的偏差進行改正。同樣，接收機天線的相位中心與它的幾何中心一般也不一致。天線定心時是以幾何中心為依據的，而定位時確定的是以天線相位中心的位置。所以定位時也必須顧及相位中心和幾何中心間的偏差。地球自轉改正：在地心地固坐標系中進行數據處理時，還必須進行地球自轉改正。固體潮改正：在月球和太陽的萬有引力作用下，彈性地球表面將產生周期性的變化。對精密單點定位的單日解而言，雖然周期性誤差基本上可以消除，但是殘差影響在水平方向可達5 cm，在垂直方向可達2 cm，因此，必須加以改正。海潮改正：海潮改正比固體潮要小一個等級。

1.3 線狀地物勘測中精密單點定位技術應用展望

精密單點定位已經在線狀地物的控制測量中得到了實際的應用。目前，國內外已經開發了一些相關的軟件或者在軟件中增加了精密單點定位功能，如美國JPL的GIPSY/OASIS II軟件，加拿大卡爾加里大學的P3軟件，瑞士的BERNESE 4.2軟件中也增加了精密單點定位功能。國內如武漢大學張小紅博士的Trip軟件等。目前，加拿大的自然資源部（NRCan）開始提供給用戶在線精密單點定位解算服務。相比RTK技術，精密單點定位技術顯示了很大的靈活方便性。不需要建立高等級控制點，也不需建立基站，各個測站之間的距離可以很長。在任意地區就可進行高精度的點位測量和地形圖測繪。在大范圍變形監測中，由于其不像差分定位那樣要進行基線解算，其點位精度不受其他點位的影響，可得到其在統一坐標系下的坐標移動量。另外，由于精密單點定位技術提供的成果是ITRF坐標，在大多數情況下，可視為與WGS84坐標系統等同，這與我國的西安80坐標系和北京54坐標之間的轉換會非常方便。

2 線狀地物勘測的地理信息管理技術

2.1 技術應用與系統構成

勘測信息管理資料庫系統大致上可分為管理信息系統（Management Information System，MIS）與地理信息系統兩大部分，前者為管理資料庫，后者為管理相關地理空間信息。地理信息系統是一門科技整合下的科學，其可進行系統資料的獲取、儲藏、復原、分析、圖形展現與空間資料等，并以電腦為基礎，進行空間資料的建立、存取、管理、分析、輸出及展示，且可依據不同的決策環境及目的，在線狀地物的勘測中發揮著重要作用。在線狀地物的勘測中，地理信息管理系統應包括以下6項技術內容：線狀地物基礎信息圖庫和線狀地物信息圖庫；線狀地物空間數據格式和圖式圖例標準；較為完備的線狀地物地理信息數據庫框架；線狀地物樁號編碼管理模式，實現樁號和線狀地物信息的雙向快速查詢，提高信息查詢效率；分級用戶分級功能管理編制的專用線狀地物數字信息管理平臺，包括工程信息管理、線狀地物環境管理和線狀地物變化管理3個子系統；線狀地物地理信息管理系統，包括收集和整理相關資料、建立動態地理信息數據庫、構建數據標準和信息模式及編制信息管理專用平臺等。

2.2 系統建設

一是就硬件而言，目前難度較低的線狀地物勘測，將全部信息存放在普通的個人電腦中已足夠使用，且不致造成極大的問題。但對于難度較高的線狀地物勘測而言，則需要配置較高等級的GIS管理系統軟件，這也會帶來使用上的難度。就目前的GIS操作來說，其最有效率的操作環境仍會受到勘測層級、資料庫大小與屬性資料多少、資料管理方式擬定、使用者數量、電腦設備，以及軟件需求等因素的影響，最后的決策將根據視其勘測者的選擇，來有效運用GIS技術來整合內部的資料。

二是以軟件來說，由于GIS操作的高度復雜性，使用者界面應該盡可能的清晰、精致、簡潔、直接，并且其指令的輸入以及操作方式應采用下拉式菜單或是對話框及鼠標按鍵予以輔助。就GIS軟件功能來說，大致上可分為五類。一是圖形資料制作與編修：傳統的圖形資料制作，均以人工繪制方式編制，不僅常出現錯誤、耗時且不易修改，以至于漸漸由電腦所取代。但將圖紙數字化成電腦檔案仍是一件相當費時且費力的工作，而這項工作也是GIS建置中的重要部分。二是資料庫管理：早期的圖形資料管理，往往是使用各種的圖紙，以至于一段時間后，常會面臨紙張多而雜亂，無法輕松地做有效率的搜尋或查閱，并且需要占據空間來做擺放位置。使用GIS系統可以有效的運用資料庫管理技術，進行多方位的整合性。三是查詢與顯示：對于GIS的圖形展示，是最基本的一項功能。該項功能可以顯示出平面甚至是立體的圖形，且可與資料庫相互連結，進行多重條件且重復查詢的動作。四是決策與分析：借助GIS分析功能，可以利用資料庫做各種數據的分析及決策（如統計回歸分析），并且可將其結果以立體空間來進行展示。

參考文獻

[1] 徐宗秋，徐愛功，高揚，等.精密單點定位中對流層延遲參數的相關性研究[J].測繪科學.

[2] 杜紅飛，謝劭峰，孫昌瑜.最小二乘配置法在GPS高程異常值推估中的應用[J].河南科學，2013（2）.endprint