基于GPS技術的遙感測繪方法及實踐重點

趙依夢 趙彪

摘 要：在科技水平不斷提高的背景下，GPS技術逐漸與遙感測繪技術結合起來，在道路橋梁的建設、氣候變化的測量、地質環境測量等實踐中進行了廣泛的應用，并且在實際應用中都取得了較為顯著的效果，已經逐漸成為當前應用較為普遍的技術類型。因此，本文首先分析了GPS技術和遙感測繪技術的內涵，詳細分析了基于GPS技術的遙感測繪方法及實踐重點，希望能夠對該項技術的實踐應用提供幫助。

關鍵詞：GPS技術;遙感測繪;道路橋梁;氣候變化;地質環境

GPS技術是Global Positioning System（全球定位系統）的簡稱，是當前比較先進的導航技術。GPS具有高定位精準度、較快的觀測速度、小巧靈活、價格低廉等優點，使地質工作者將其廣泛地應用到了地質領域。GPS在地質領域涉及的領域主要有：地質勘查、礦產資源勘查、環境地質調查與研究、巖土工程勘察與施工、地基沉降的觀測等[1]。GPS技術在區域地質調查與研究方面的應用大大提高了其工作質量和工作效率，而GPS技術在礦產資源勘察領域的應用也促進了礦產資源勘查數字化和網絡化的實現。GPS技術具有全天候、高精度、自動測量等優勢基本可以實現自動化、智能化測量，極大減輕了工作強度。將GPS技術的優勢之處與遙感測繪進行結合，有助于整體測量水平的提升，但在實際應用中為發揮出較好的效果，關鍵還需把握各項應用的重點。

一、GPS的概述

GPS的構成包括：衛星星座監測器、監控系統和信息接收器三個方面，衛星星座監測器位于太空，檢測系統和信息接收器位于地面，GPS的衛星監控工作是由運行軌道上的三顆備用衛星和處于工作狀態的二十一顆衛星來實現的。衛星在空間內的各個平面都是以固定的范圍和順序進行排列的，這樣保證了各個運行軌道都有對應的衛星來進行信號的接收并實現定位工作。有數據指出，衛星高度平均都在20200千米的高空，呈55°的傾斜角。控制衛星的中樞系統是監控系統，主要包括：5個檢測系統、1個主控制站點和3個型號注入站，主要工作是整合監測到的信號資料，并形成GPS衛星控制信號，以實現各衛星之間的信息數據的整合與共享。信號接收器主要是由電源、主機和天線組成的，位于用戶的設備系統中，信號接收器主要是監控、捕捉和跟蹤衛星信號，以實現對監測站的時空三維數據信息的測量[2]。

二、遙感測繪的概述

遙感Remote Sensing（簡稱RS），在不接觸的情況下利用傳感器對目標物體實施遠距離探測的方法，再結合探測到的目標數據對目標物體的特征和性質等方面的研究與分析。對于遙感的定義有廣義與狹義兩種說法，狹義上的遙感測繪技術就是在遙感設備的作用下收集目標物體的相關數據，并且進行必要的分析，而廣義上的遙感指的是遠距離探測的一種方式。遙感測繪技術的應用中，對于設備的要求是要能夠比較敏感的識別電磁波，電磁波在觸及目標物體時，目標物會隨著電磁波共同產生反射和散射等反應，在這一過程中探測設備會對與目標相關的電磁波進行收集，結合計算機的特殊運算對目標的相關屬性進行分析。遙感測繪技術隨著時代發展的需求在進行著演變，從發展初期的航空拍攝到地質測繪。如今，人們應用遙感測繪都是利用衛星來進行的，這一測繪方式可以對該地區的大量數據進行同步收集，再通過計算機進行數據的計算，相比傳統的GPS技術，無論是數據的同步程度，還是工作效率都得到了大大提高，遙感測繪節省了不少的人力及物力。

三、基于GPS技術的遙感測繪方法及實踐重點

為了進一步發揮遙感測繪的作用，使其在不同地質環境中表現出更高的適應性，在實際應用中應高度關注GPS技術的應用，基于該項技術來提升定位精度、提升測量可靠性，同時降低遙感測繪應用成本，從而全面提升遙感測繪技術的應用水平。

（一）雙頻GPS技術對橋梁變形的遙感測繪方法及實踐重點

在實際的應用中，對于橋梁變形方面的遙感測繪方法比較常用的是雙頻GPS的定位測繪。面對不同特征的監測對象就要選擇不同的GPS測量技術作業方式，以下幾種是比較常用的作業方式：連續的固定GPS測繪排列、周期性的重復監控、實時動態監控。對于橋梁變形的動態監控要對樣本進行高頻率的采集，使每個單歷元的變化數據的測算都能夠具備較高的準確性，便于掌握橋梁變形的具體位置，最后總結出基于雙頻GPS技術的遙感測繪計算公式。這一計算法則中涉及到的觀測對象和觀測值主要是利用雙頻的P碼間距來確定的，而單歷元的計算數值是確定寬度頻段模糊度的重要基礎，隨后才能對各個頻段的模糊度動態定位數值進行確立。由于這一計算方式在針對初始定位坐標的數值的精準性方面的要求不是十分嚴格，故此方式現已被廣泛應用到高動態的遙感測繪中。

在橋梁變形的遙感測繪實踐中，GPS技術的定位檢測不會被氣候變化所影響，能夠做到實時測量，當監測站需要數據時，就可以向其傳送實時測繪數值，充分保證各個測量站點獲取數據的一致性。當使用的測算方法是以雙頻率P碼為距離來進行測算時，首先要進行一個完整的運行空間的構建，選擇四顆測量衛星，并利用他們的寬度波段組成雙差值，再計算出模糊空間。在大致確定觀測點的位置后，計算其他寬波頻段的模糊度，前提是在相同歷元的情況下，計算后對其進行排列組合，再計算出每組觀測數值并列出相應的方程式。這項觀測方式將遙感測繪技術和GPS技術緊密結合，與較常規測量技術相比具有更高的精確度，實現了測繪方式的突破，能夠實現對橋梁變形的實時高精度測量，以便及時發現異常狀況，保證橋梁的安全性。因此，在GPS技術支持下的遙感測繪技術在橋梁變形的測繪工程中占據著絕對的優勢和實踐價值，可加大在這方面的研究與應用力度。

（二）雙頻GPS技術對大氣降水量的遙感測繪方法及實踐重點

科學家首次提出利用基于GPS技術的遙感測繪技術來進行大氣可降水量的分析探測是在20世紀80年代以后，隨后，我國也針對基于GPS技術的遙感測繪技術計算大氣可降水量方面進行了諸多的研究與實踐，現階段，我國在這一方面的技術已經漸趨成熟，而且在測繪的精準度方面也已經達到1.5mm左右[3]。另外，基于GPS的遙感測繪技術無論是在精準度、分辨率方面還是在分布范圍、經費預算方面都占據著絕對的優勢。因此，在氣候監控、水文狀況分析、大氣含水量等方面都被廣泛使用。

使用基于GPS的遙感測繪技術對大氣可降水量進行測量時，要先使用GPS數據處理中心對接收機傳送的GPS定位衛星監測到的數據和信號進行處理，再對地面氣壓值和對流層天頂延遲進行測量取得新的大氣參數值，接下來使用信號處理器計算大氣濕度延遲數據，得出可降水量。值得注意的是，對于大氣可降水量的計算，要想使測量出的地理位置的緯度值和海拔高度更加精準、可靠，就要使用專門的軟件精確匯總。而進行濕度延遲轉化為大氣可降水量的計算過程中，測量結果的計算要以加權平均計算法則為主并輔以模型。此外，避開局限性的特殊氣候帶更有利于測繪站點的選擇，這是因為特殊氣候帶會給氣候數值的測量帶來一些誤差值，而這項誤差值會在極大程度上影響GPS的最終遙感測繪數據分析工作，由此可見，在選擇測繪站點時要十分嚴謹，這是影響氣候環境測量準確性的重要因素。

（三）基于GPS技術的遙感測繪方法在地質測量方面的應用

GPS技術的遙感測繪應用還表現在地質環境勘測方面，在這方面表現出較為突出的效果。從具體來看主要表現在兩個方面：其一，GPS技術可應用于區域地質環境分析之中，通過GPS技術的遙感測繪能夠充分掌握區域地質環境狀況，如：地下水分布、地質構造等，從而為工程建設開展奠定基礎，提升施工方案制定的可靠性;其二，利用GPS技術的遙感測繪功能，能夠有效提升測繪的準確性，最終使工程定位放線等能夠更加準確可靠。

四、結語

總之，基于GPS的遙感測繪方法具有諸多的優勢，同時也被廣泛應用到各個領域。本文簡單分析了GPS和遙感測繪技術，從三個領域對基于GPS的遙感測繪方法和實踐重點進行了總結，旨在為相關研究提供一些理論基礎，確保在實踐中對基于GPS的遙感測繪方法進行更好利用。同時，從對該項技術的實踐分析來看，其在測繪領域還有著較大的發展空間，應加強對GPS的遙感測繪方法展開研究，最終拓寬GPS遙感測繪應用領域。

參考文獻：

[1]劉正春，盧玉菡.基于GPS技術的遙感測繪方法及實踐重點分析[J].智能城市，2020，6（02）：46-47.

[2]段彬彬.測繪工作中實施遙感測繪技術的探索與研究[J].世界有色金屬，2019（22）：226-227.

[3]徐茂蒙.GPS遙感測繪方法在土地測繪中的應用探討[J].城市建設理論研究（電子版），2018（21）：102.

作者簡介：趙依夢（1987—），女，蒙古族，本科，測量工程師，測繪工程專業，研究方向：工程測量、遙感;趙彪（1987—），男，漢族，碩士，巖土工程師，建筑與土木工程專業，研究方向：巖土工程。