淺析GPS技術(shù)在測繪工程領(lǐng)域中的應(yīng)用

楊旭

摘 要：隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，目前測繪工程中領(lǐng)域也有了新的突破。目前我國的測繪工程行業(yè)，普遍采用了GPS技術(shù)。GPS技術(shù)的應(yīng)用，可以使相關(guān)的工程的測量工作更加精準(zhǔn)。與此同時，GPS技術(shù)的引用，也緩解了相關(guān)工作人員的工作壓力，提高了工程的完成效率。本文將對GPS技術(shù)在測繪工程領(lǐng)域中的應(yīng)用進行簡要分析，希望能對我國測繪工程的發(fā)展做出貢獻。

關(guān)鍵詞：GPS技術(shù)；測繪工程；應(yīng)用

測繪工程工作在完成過程中，主要的工作過程相對比較繁瑣，很容易出現(xiàn)各種錯誤。但是測繪工作又是進行地質(zhì)工作所必須經(jīng)歷的。在實際工作中，由于環(huán)境和地形等條件的影響，測繪工作很可能會出現(xiàn)各種誤差，為了減小誤差、提高工程的完成質(zhì)量和效率，對高新技術(shù)的應(yīng)用就十分有必要。GPS技術(shù)由于其測量數(shù)據(jù)的精確性，和工作不受外界影響特性，在測繪工作中被廣泛應(yīng)用。但是，為了進一步完善測繪工程中存在的誤差問題。相關(guān)技術(shù)工作人員應(yīng)加強對GPS技術(shù)的了解。

1 測繪工程

測繪工程主要開展各種空間信息測量并繪制相關(guān)地形圖等方面的工作，研究對象非常廣泛，不僅包括地球形狀、大小、重力場，還包括地表地貌、地質(zhì)構(gòu)造、水文、房屋、道路、植被等很多方面內(nèi)容。一般情況下，新開發(fā)地塊或工程項目開始建設(shè)前，都要由測繪工程師進行測量后繪制地形圖，才可以根據(jù)提供的信息資料進行項目決策、規(guī)劃設(shè)計，因此可以說測繪是開展其他工作的一項重要基礎(chǔ)性工作。日常生活中的地圖、交通旅游圖都是基于測繪而完成的。隨著近年來GPS技術(shù)的發(fā)展與廣泛應(yīng)用，它在測繪工程上也發(fā)揮著越來越重要的作用。

2 GPS技術(shù)概述

2.1 GPS系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

GPS系統(tǒng)結(jié)構(gòu)包括地面控制系統(tǒng)、空間部分、用戶設(shè)備終端這三個部分。主控制站、監(jiān)測站、地面天線組成地面控制系統(tǒng)，空間部分包括三顆在軌備用衛(wèi)星、二十一顆工作衛(wèi)星以55°軌道傾角在距地表2.02萬公里的六個軌道面均勻分布，用戶設(shè)備部分由接收GPS信號設(shè)備、數(shù)據(jù)處理軟件及其終端三個組件構(gòu)成。

2.2 GPS定位原理

GPS定位基本原理是將衛(wèi)星高速運動的瞬時位置成為已確切了解的起算數(shù)據(jù)，待測點位置利用空間距離后方交會方法進行確定。但由于采用不同原理確定GPS具體位置的計算方法，終端操作者按照不同要求采用的定位操作方法也是不同的。根據(jù)不同分類標(biāo)準(zhǔn)，操作方式可分為四類：一是根據(jù)定位使用的觀測數(shù)值劃分，主要有載波相位和偽距兩種定位方式，載波相位定位式精度優(yōu)于2毫米，相對于定位條件偽距定位式要求較低，數(shù)據(jù)處理比較簡單；二是根據(jù)定位模式劃分，主要有絕對和相對兩種定位方式，絕對定位方式具有簡單的作業(yè)方式，能夠單機進行作業(yè)，相對定位式可以實現(xiàn)對接收機天線間位置關(guān)系的確定；三是根據(jù)獲取定位結(jié)果時間劃分，主要有實時和非實時兩種定位方式，實時定位式能夠?qū)崿F(xiàn)對接收機天線所在位置的實時解算，非實時定位式可以通過處理接收數(shù)據(jù)后進行準(zhǔn)確定位；四是根據(jù)定位時的接收機狀態(tài)劃分，主要有靜態(tài)和動態(tài)兩種定位方式。

2.3 GPS技術(shù)特點

GPS技術(shù)近年來逐漸發(fā)展的較為成熟，并在多個領(lǐng)域得到較為廣泛的應(yīng)用，其主要優(yōu)勢還是在于定位功能，一是各種掃描地形圖、傳統(tǒng)矢量圖、遙感影像圖都可以任意進行加載，并進行自動接邊以實現(xiàn)縮略圖的智能生成；二是資源調(diào)查屬性庫具有自定義、定義管理點線面圖層等功能；三是可實現(xiàn)任意兩點間距離及面積的高精度測量精度測量；四是對野外測點進行高精度配準(zhǔn)；五是可相互轉(zhuǎn)換多種數(shù)據(jù)格式及各種坐標(biāo)，使資源調(diào)查實現(xiàn)無紙化與自動化。

3 測繪工程中GPS技術(shù)的重要地位

在實際工作中，GPS技術(shù)可以通過其獨有的衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)對工程所需的數(shù)據(jù)進行測量。在測繪工作進行過程中，運用GPS技術(shù)可以代替?zhèn)鹘y(tǒng)的人工測量手段，這樣就極大的減小了工作人員的工作量，節(jié)約了一定的人力、物力，與此同時，GPS技術(shù)的使用，不受任何地形等外界環(huán)境的制約，也能夠縮短工程完成所需的時間，這就提高了工作的完成效率。另外，GPS技術(shù)還有著人工測量法達到的準(zhǔn)確性，因此，GPS技術(shù)在實際測繪工作中占有重要的、不可替代的地位。

4 測繪工程中GPS技術(shù)的應(yīng)用

4.1 測定大地控制網(wǎng)點

在地質(zhì)測繪中的勘測網(wǎng)絡(luò)一般是由基線和勘探線所組成的，對于地質(zhì)勘測區(qū)域來說，如果沒有大比例尺寸的地區(qū)，則應(yīng)當(dāng)建立起一個勘探區(qū)域控制網(wǎng)絡(luò)，以此作為勘探工程的基本空股指網(wǎng)絡(luò)。

4.2 水下測繪工作中的應(yīng)用

在實際的測繪工程中，難免會遇到水下作業(yè)。水下測量對測繪技術(shù)有著更為嚴(yán)格的要求。測繪工作需要完成對水深和平面位置的準(zhǔn)確測量，之后再將相關(guān)測量數(shù)據(jù)輸入到電子計算機中，通過相應(yīng)的軟件分析，完成工程的相關(guān)要求。傳統(tǒng)法測繪工程中，水下作業(yè)主要通過經(jīng)緯儀的器材進行人工測量。整個測量過程十分復(fù)雜，而且可能存在安全隱患。并且人工測量所得的數(shù)據(jù)并不精確，這對整個工程都會造成不良的影響。而GPS技術(shù)可以不受水下環(huán)境的限制，精準(zhǔn)且快速的完成測量工作。這極大的促進了水下工程的開發(fā)。

4.3 野外觀測的應(yīng)用

4.3.1 選點。GPS的運用也是存在一定的特殊性，不僅要考慮到前期的測量布控，同時也要對其后續(xù)測量進行充分的考慮，具體的說，在進行選點時需要考慮以下問題：第一，點位要與大面積水面具有一定的距離，避免受到影響而產(chǎn)生多路徑效應(yīng)；第二，在選點周圍的高度角15°以上，不能存在障礙物，以免對信號的接收產(chǎn)生影響。

4.3.2 觀測。在進行GPS靜態(tài)測量時，整個測量過程中GPS接收機都處于一個靜止的轉(zhuǎn)臺，而不同的接收機應(yīng)該在不同的時間段內(nèi)進行開啟，在每個時間段進行接收機的開啟之前要對測量現(xiàn)場的衛(wèi)星好、天氣狀況以及實時經(jīng)緯度等進行一次詳細的記錄，并且記錄不同儀器的高度。

4.4 數(shù)據(jù)處理

4.4.1 對于觀測數(shù)據(jù)的預(yù)處理。利用GPS對數(shù)據(jù)進行預(yù)處理，主要是對原始的觀測數(shù)據(jù)進行編輯和整理，為下一步的計算和分析做準(zhǔn)備。利用GPS進行地質(zhì)測量，需要對原始數(shù)據(jù)進行預(yù)處理，然后對各種基線向量進行計算，然后再通過其與重復(fù)觀測的數(shù)據(jù)進行對比，從中獲得最為準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)結(jié)果。

4.4.2 測量數(shù)據(jù)的處理。當(dāng)進行預(yù)處理之后，需要格根據(jù)預(yù)處理的相關(guān)數(shù)據(jù)作為依據(jù)，進行觀測數(shù)據(jù)平差的計算。在計算的過程中，通過獨立的基線組成一個閉合圖形，然后再利用三維基線以及相應(yīng)的方差協(xié)作作為觀測信息，進行GPS網(wǎng)的三維無約束平差，在無約束平差確定的有效觀測量基礎(chǔ)上，在國家坐標(biāo)系或城市坐標(biāo)系下進行二維約束平差。

4.5 GPS定位技術(shù)的其他應(yīng)用

GPS定位技術(shù)在地球動力學(xué)測量方面可以監(jiān)控全球區(qū)域尺度的板塊運動，國內(nèi)有關(guān)專業(yè)研究人員已將該技術(shù)用于對南極洲板塊運動的監(jiān)控，以及用于實時監(jiān)測青藏高原地區(qū)的地殼變動。除此之外，在海洋測量、水下地形測繪等領(lǐng)域GPS技術(shù)應(yīng)用也得到較為長足的進步。科研人員在航空攝影測量方面采用GPS定位系統(tǒng)用于實現(xiàn)高空航測、航空測繪導(dǎo)航等應(yīng)用。

結(jié)束語

GPS技術(shù)較傳統(tǒng)的人工測量方法有著很大的優(yōu)勢，它的精準(zhǔn)度和高效性往往是人工測量難以達到的。GPS技術(shù)的使用，將能夠改善我國測繪行業(yè)中存在的多種不足。為了使我國的測繪工作得到進一步發(fā)展，相關(guān)技術(shù)人員必須加強對GPS技術(shù)的掌握和了解，進而不斷完善測繪工作的完成水平，推動我國建筑工程事業(yè)的科技化發(fā)展。

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