試論GPS測繪技術在測繪工程中的應用

梅 煒

（貴州省有色金屬和核工業地質勘查局五總隊，貴州 安順 561000）

1 GPS測繪技術的系統組成、基本原理和技術優勢

1.1 GPS系統組成

GPS系統主要由以下三部分組成：衛星星座（空間部分）、地面監測系統（地面部分）和GPS接收機（用戶設備部分）。根據測繪工程要求選擇某一位置設定信號接收裝置，這樣一來地上信號接收裝置就會接收到來自GPS衛星系統的數據信息，并且信號接收裝置會處理所得信息，分析不同地區信息和位置，獲得詳細的地理坐標系信息。

1.2 GPS系統的衛星定位原理

單點定位：單點定位也稱作絕對定位。單點定位指的是在一個待測點上，通過應用一臺接收機跟蹤GPS衛星，對待測點的地心坐標進行測定。因為很多用戶只單純的了解C/A碼（粗碼），但是不熟悉P碼（精確碼），使得導航電文測量的衛星位置存在一定的誤差。同時由于空氣會影響電波的傳播，使得測量結果出現誤差，所以，單點定位法的精度相對較低，通常是30m左右。此種方式的定位精度無法滿足工程測量的需求，不過在飛機導航、船舶航行等領域應用較為普遍。

相對定位：相對定位指的是利用測量衛星將電波傳輸到兩臺接收機，會出現時間差，從而實現待測點的定位。通過兩臺同一型號的接收機對相同的4顆衛星信號進行實時跟蹤，合成處理兩臺接收機接收的電波，這樣就能計算出兩臺接收機之間的相對位置，此時只要給定一個接收機位置就能計算出另一個站點坐標。若是兩臺接收機坐標距離在10公里以內，因為兩臺接收機同時觀測同一個衛星時產生的衛星星歷誤差、時鐘誤差和電波空氣傳播誤差大體相同，所以，在進行相對定位時，就能夠有效抵消（或削弱）上述誤差的影響，提升定位精度。通常情況下，相對定位精度±（5mm+1ppm.D）。這種測量定位方式主要在大地測量以及工程測量中使用。相對定位方法確定一個點大概觀測時間為0.5h～1h。

差分定位：差分定位指的是在定位過程中使用2臺以上的GPS接收機，把其中一臺接收機安裝在地面已知坐標點位置上作為基準點，剩余的接收機安裝在待測電商。所有的接收機在同一時間實施單點定位，按照基準站測量所得坐標以及已知的坐標就能計算得出定位結構的位置差分或者是偽距差分。借助基準點以及接用戶站之間的數據鏈，把基準站的改正值同步傳輸到用戶站，同時改正用戶接收機的定位結果，提升定位精度。差分定位融合了單點定位以及相對定位的優勢，而且克服了上述兩種方法的不足。不過需要注意的是，在使用差分定位方法時，必須保證所有接收機型號一致，同時觀測相同的4顆衛星。載波相位實時差分技術（即RTK）是差分定位法當中的一項典型技術。使用差分定位法測量僅需幾十秒就可以測得一個點的位置。

1.3 GPS測繪技術的優點

精確度高：和傳統測繪技術相比，GPS測繪技術具有良好的準確性以及精度。GPS測繪技術直接和衛星相連接，因此可以直接獲得點的三維坐標位置。并且，很多傳統測繪技術由于條件限制而不能完成的測繪任務都可以經由GPS技術快速、準確的完成。從總體來說，在測繪工程領域，GPS測繪技術屬于現代測繪技術的一個高峰，這是很多傳統測繪技術不能達到的。

節省測量時間，提高測量效率：傳統測繪技術往往需要較長的時間，同時對人力、物力具有較大的需求，隨著現代化科學技術的日趨成熟，測繪技術的相關軟件得到了很大程度的改進，能夠有效的提升測繪工作效率，節約測繪時間。在應用GPS測繪技術時，應用改進的軟件對收集的信息進行計算和整理，行之有效的節約了測量時間，提升了測量效率，減少了人力、物力的浪費。

2 GPS測量具體應用策略

2.1 選點與建立標志

在GPS測量選點環節，需要符合以下條件：GPS測量點的位置應該優選交通便利、方便安裝接收機的位置，而且測點視場需要有良好的開闊性；選點位置還需要遠離對電磁波具有干擾性的物體，例如電視臺、高壓線等等。

2.2 外業觀測

GPS測量的外業觀測工作內容主要是天線安置、觀測作業以及觀測數據記錄等。天線安置。在進行天線安置時，主要是：對中、整平、定向和測量天線高。對中是指在靜態相對定位過程中，需要把天線安置在三角架上，同時將其安裝在標志中心上方位置，直接對中，并且必須保證天線基座上的圓水準氣泡居中。而所謂的定向就是保證天線定向標志線直接指向正北，定向誤差應該不高于±（3°～5°）；觀測作業。此項工作的主要任務就是捕捉GPS衛星信號并且進行信號的追蹤、接收以及處理，從而獲得相應的定位信息以及觀測數據。在做好天線安置以后，還需要把GPS接收機放置在離天線不遠的安全位置，將接收機、電源、天線的連接電纜接通，在經過仔細檢查無誤后，在約定的時間將電源和接收機啟動，開展觀測；觀測記錄主要包含兩種方式，其一是通過接收機自動形成，同時將觀測結果儲存到接收機存儲器當中，以便隨時查詢、應用以及處理；其二，觀測人員填寫的測量手冊。觀測記錄代表的是GPS定位的最初數據，也是之后開展后續數據處理的唯一的依據，需要保證數據真實、準確。

2.3 成果校核與數據處理

需要對觀測成果進行校核，這樣能夠保證外業觀測質量，達到預期定位精度要求。在完成觀測工作后，需要第一時間校核觀測數據質量，并且根據《規范》要求檢查、分析外業預處理成果。若是發現成果不合格，則需要進行重測或者是補測。成果校核合格，就需要開展內業數據處理。內業數據處理主要是進行數據的預處理、平差計算，坐標系統的轉換或與已有地面網的聯合平差。

綜上所述，為了保證各項工程的順利開展，就需要做好測繪工作。隨著現代化測繪技術的發展，測繪技術的準確性和便捷性越來越高。GPS測繪技術由于其良好的準確性，節約測量時間，測量工作方便快捷，因此GPS測繪技術在測繪工程當中得到了普遍的應用。在今后，還應該充分發揮GPS測繪技術的優勢，提升測繪工程的精準性與工作效率，促使測繪工程順利進展，為測繪工程的進步提供助力。