GPS在地質測繪工作中的應用解析

周劍景

（景德鎮市勘察測繪院，江西 景德鎮 333000）

1 GPS 概述

全球定位系統簡稱為GPS，GPS 全球定位系統最開始服務與軍事，美國建立GPS 定位系統的建立是為了軍事發展，后來GPS 像民間開放后美國為軍事和民用安排了不同頻段，并且廣播了P 碼和C/A 碼不同精度的位置信息。20世紀90年代中期，美國為了提升自身的安全系數，在民用衛星上加入了（Selective Availability）簡稱SA，進行人為的擾亂，使得一般民用GPS 接收機的精度只有100 米左右，精度大大被降低。2000年5月2日，SA 干擾被取消,使全球所有GPS 接收機的精度在一夜之間提高了很多，精度可以用米來計算。美國官方之所以停止SA 政策，是由于美國軍方現已開發出新技術，可以隨時隨地降低對美國存在威脅地區的民用GPS 精度，使得想造成威脅的犯罪分子無從下手，所以這種高精度GPS 才可以全球免費開放使用。全球導航衛星系統還包括俄羅斯GLONASS 全球導航衛星系統、歐盟伽利略衛星導航系統、北斗衛星導航系統等。GPS 導航系統是目前最成熟的衛星導航系統。GPS 導航系統通常情況下利用衛星進行精確的測時和測距，具有在海、陸、空全方位實時導航與定位的能力。很大程度的提高了軍事力量和民用便捷性。

2 GPS 測量技術概述

2.1 GPS 測量技術分析

GPS 飛速發展，被廣泛應用于工程建設、地質測繪的各個領域，在GPS 測量技術推廣之前，所有的測量工作都是由人工完成。耗費了更多時間，更多精力，往往無法滿足地質工程測量實際需要。通過運用這項技術在自動化程度方面顯得更高，不僅精度高，可以對數據進行快速的分析和處理，而且還能夠自動成圖，成圖速度快，可以充分利用計算機對相關數據做出自動處理，并得到較為精準的數字地形圖。應用優勢明顯。有關GPS 定位系統、RS 遙感系統和GIS 地理信息系統等方面的應用都取得了良好的進展和優勢。為GPS 測量技術的進一步應用和發展奠定了扎實的基礎。GPS 測繪技術的應用，最主要的一點是能夠為地質測量工作者提供更加精準的地質勘測信息三維坐標和特征屬性。

2.2 GPS 測量技術應用優勢

GPS 測量和傳統的測量技術相比，現在所使用的GPS 測圖技術更具有先進性、準確性和便捷性。

2.2.1 測圖精度高

和傳統的測量技術相比，現在所使用的GPS 測圖技術更具有優勢，結合GPS定位系統的測量技術使得工程測圖的準確性大大提高。GPS 測繪技術利用儀器誤差值一般控制在±0.5mm，把誤差控制在了該范圍內，進而使其點位測量比較準確。在三維坐標數據采集工作中，能夠對地形進行自動化采集并且可以快速的將其建成三維模型，很大程度的減少測量誤差的出現。不僅精度高，可以對數據進行快速的分析和處理，并得到較為精準的地形圖。隨著我國目前科技的飛速發展，由于繪圖圖紙的變化，圖紙上呈現出來的信息也會隨著科技發展而變化，影響到數字信息的準確性，所以正確使用GPS 定位系統可以有效的解決此類問題，從而使誤差降低到最小化。

2.2.2 自動化程度高

由于GPS 導航系統是在計算機技術的發展中出現的，所以也擁有著計算機技術的特點，即自動化、高速化。所以GPS 在測繪工程測量的過程中需要結合計算機技術，如此才能夠增加其自動化水平。利用人工測量計算地理距離與坐標，從而達到自動化，計算機可以對數據進行記錄，這樣會減小測繪人員的工作量，提高其效率。

3 GPS 在地質測繪工作中的應用

3.1 GPS 在地質測繪工作中的應用

如今GPS 已經成為當今世界上最實用，也是應用最廣泛的導航、指揮和調度系統。GPS 可以為測量人員提供精確的三維定位，隨時可以提供坐標的三維空間，能夠進行厘米級甚至毫米級精度的靜態相對定位。在傳統的地質測繪工作中，先要建立控制點，然后進行碎步測量，繪成大比例尺地形圖。這些方法工作量大、成本高、速度慢、花費時間長。將GPS 和測繪工作相結合就可以完全可以克服這個缺點，運用GPS 動態測量，在需要在測的控制點上停留一兩分鐘，就可以獲得每個點的坐標和高程。再結合輸入控制點的編碼和特征以及其他屬性信息。就可以形成一套完整的控制點數據，內業使用相對應的成圖軟件就可輕松的完成成圖工作。由于使用這種方法只需要控制點的坐標和特征以及屬性信息，大大程度的降低了成本和工作時間，所以GPS 的應用在測繪行業得以普及。

3.1.1 GPS 靜態控制測量

測繪是較早推廣使用GPS 技術的領域之一，在最開始GPS 主要運用于控制測量，變形觀測和高精度的大地測量。利用靜態控制測量的方法，建立各種等級的控制網和變現觀測網。隨著動態定位系統的發展和完善，GPS 導航系統也廣泛運用與測圖、施工放樣、地理信息采集等方面，在這些工作中取得廣泛的應用。在GPS 動態測量的發展中，靜態測量依然是測繪工作的重要方法。

3.1.2 GPS 控制點的選點和埋石

由于GPS 是通過衛星信號傳輸實現了定位測量，不需要觀測點之間通視，這就可以解決傳統測量過程中必須滿足測站點之間通視的問題，而且GPS 精度主要受到衛星的影響，和地面點狀態無關，選點和埋石也相對簡單、方便。

3.1.3 GPS 水準測量

利用GPS 可以實現水準測量，GPS 相對定位可以精確的得到基線向量，平差得到高精度的大地高程。在實際測量工作中，大多數情況是使用正常高系統，找出GPS 點的大地高程和正常高的關系，用模型進行轉換，得到準確的一套數據。GPS 的精度大概在（2-3）*10^-6，如果在計算和觀測過程中采用有效的誤差處理方法，可以將誤差降低到允許誤差之下。但是將GPS 觀測的大地高轉換為正常高時，會產生明顯的誤差。

3.1.4 GPS 測量數據內業處理

GPS 的處理方式就是接收機和衛星之間偽距、載波相位和衛星星歷等數據的計算和處理。GPS 的觀測值中包含衛星的觀測數據和地面氣象觀測數據等。GPS通過數據傳輸、格式轉換、基線解算和網與地面網聯合平差四個階段的相互配合完成數據處理。

3.2 RTK 在測繪中的應用

3.2.1 RTK 應用概述

RTK 測量技術是現如今地質勘查工作中重要的數字化測繪技術之一。RTK 測量技術的應用給我國數字化測圖提供了強有力的基礎。RTK 技術實際上也就是，載波相位差分技術。在測繪工作中，各個測繪移動站都會從GPS 定位系統中獲取坐標位置和三維坐標，并快速形成相位差分觀測值，從而完善三維坐標點。RTK測量技術應用便捷、精準度高、能夠解決傳統方法中必須通視的問題。所以RTK測量技術在測繪領域得到廣泛應用。不僅提高了工作人員工作效率，降低了成本而且也提高了數據的精準度。

3.2.2 RTK 平面控制測量

RTK 平面控制測量主要技術要求應符合規定，合理利用GPS 定位系統。RTK平面控制測量時移動站采集觀測數據，通過接受基準站傳輸的數據處理差分觀測值，通過坐標轉換法把地心坐標轉換為指定坐標得到相對于的平面坐標。

3.2.3 RTK 高程控制測量

RTK 高程控制測量主要技術要求應符合規定，RTK 控制點的高程測定通過移動站測得大地高減去移動站的高程異常獲得。

4 結語

綜上所述，本文從GPS 的發展、GPS 定位系統和測繪技術相結合的優點分析入手，對GPS 測量在地質工程測量中的應用進行了詳細分析，并在最后重點研討了和GPS 有關儀器在測繪工作中的應用，這對推動地質測量的發展具有十分重要的意義。