淺談GPS測繪技術在地質測繪中的應用

劉慶，楊宇航，陳侃侃

（中國海警局東海分局，上海,200333；2.中國航海圖書出版社，天津，300450）

1 GPS測繪技術概述

1.1 GPS測繪技術的概念

GPS測繪技術與我們生活中常提及的GPS不是一個概念，簡單而言這兩個都只是GPS系統中的獨立模塊，因此不能混為一談。GPS測繪技術是專業的測量和繪制的定位系統[1]。該系統能夠達到使用后不間斷工作的目的，為整個工作提供了準確有效的保障。在工程測量中使用GPS測繪技術時，可將接收器安裝在固定位置，然后與GPS衛星傳輸的導航信息相結合。在一定時間內定位間距的測量，形成精準定位所需的三維坐標。

1.2 GPS測繪技術的原理

GPS測圖技術充分利用了衛星通信與信息接收系統，二者結合后，形成三維坐標，保證定位精度。GPS測圖技術可以將坐標分為空間坐標和平面固定坐標[2]。這兩個坐標不能互換。使用這兩個坐標可以提高控制點的精度。此外，不同定位方法的使用也存在一些差異。定位方法可分為絕對定位法和相對定位法。相對定位法的原理是空間幾何。用于利用微定位距離計算測量點，絕對定位法利用經緯數據和海拔數據精確定位坐標位置，最終確定測量點的位置。

2 GPS測繪技術的優點分析

2.1 操作過程相對簡單

在以往，工程測量和繪圖需要多名人員參與。然而，使用GPS測繪技術并不需要復雜的操作。只需安裝接收器，信號自動接收，即可在短時間內完成復雜的測量和測繪工作，測繪人員即可導出相關數據，確定精確的測量和測繪數據。在測繪任務完成之后，再由員工關閉設備即可。與過去相比，這項技術的使用相對簡單，可以節省大量的工作人員。

2.2 測繪時間相對更短

GPS技術在許多領域得到了應用，充分發揮了其特性，發揮了良好的作用。這項技術通常用于工程測量和制圖。只要掌握了這項技術的操作藥店，就可以輕松地完成工程測量和測繪工作。其中，GPS接收機是這項技術的核心，能夠準確地接收數據和信息。通常，可以使用GPS設備完成工作。為了更精確更快完成，可以使用多臺設備一起工作，完成相應的工作可以在短時間內完成，特別是靜態定位的工作效率非常高。這項工作可以在幾分鐘內快速完成，獲得的數據也十分精準。

2.3 測量精度相對更高

GPS測繪技術的精度較傳統測繪技術更高，這也是在工程測量和測繪中經常使用的原因。利用這項技術，可以在短時間內獲得精確的數據。過去，測量和繪圖技術需要很長時間，需要更多的工作人員。在數據采集方面，由于一些因素的影響，數據容易產生偏差，進而影響工程測繪的質量[3]。利用GPS技術可以嚴格控制數據偏差，使測圖數據更加準確。

2.4 有效預測地質災害

隨著現代科學技術的發展，自然災害越來越頻繁的發生。快速有效的對地質災害進行預測，對人類生命安全保障來說有著非常重要的意義。隨著GPS測繪技術在地質災害預測中的應用，發揮了重要作用。它可以及時監測氣候的變化情況和地質運動情況，幫助人們提前預測地質災害的到來，給人們的生命安全提供了重要保障。借助GPS測繪技術能夠更直觀的展現地質災害的情況，能夠快速構建出三維圖形，為地質災害的防治提供數據支持。GPS測繪技術構建的三維圖形如圖1所示。

圖1 立體示意圖

3 GPS技術在地質測繪工作中的應用

地質測繪是一項比較復雜的工作，需要注意的環境因素很多。傳統的測繪技術是由相關的專業人員定點測量。不過在GPS測繪技術應用后，測繪過程實現自動化管理，不僅提高了工作質量，減輕了人員壓力，還大大提升了工作效率。

3.1 在野外地質測繪中的應用

野外進行測繪的場地顧名思義自然是野外，因此在野外進行地質測繪是測繪工作中的一項重要內容，在測量和測繪中發揮著不可替代的作用[4]。在測繪領域，GPS測繪技術以其獨特的優勢具有非常高的應用價值。對于野外測量和測繪，可以通過GPS測繪技術出色的定位、導航功能來幫助勘測人員快速尋找到合適的觀測點。不僅操作簡單、舒適、快捷，而且在很大程度上降低了勘測人員的工作難度，提高了在野外進行測繪的效率。不僅如此，在對地形更為復雜的地區進行測繪時，一般情況下，測繪人員都可以優先考慮GPS測繪技術。利用衛星系統來輔助完成測繪工作，特別是大霧天氣，人眼能見度比較低的情況，使其測量和測繪過程不受天氣影響，同時測量和測繪的結果也會更加準確可靠，同時GPS測繪技術對現場會進行數據收集，不僅能夠收集靜態環境數據，還能收集動態環境的數據，如此便可以有效地對測繪環境實時進行監測，以此防止現場意外事故的發生，最大程度上保障測繪工作的穩定和安全，最終順利完成測繪工作。此外，GPS測繪技術能夠及時預測野外環境氣候變化，防止某些自然災害的發生，保證地質測繪數據信息的準確性，總之，GPS測繪技術在野外測繪中起著重要作用。它不僅能夠提高測繪成果的準確性，而且提高了測繪的作業效率，對于地質測繪的強勁發展有一定的推動作用。

3.2 在水下地形測繪中的應用

地質調查一般也會涉及到水下進行地質勘探，因此，GPS測繪技術在水下地形的測繪中也能夠發揮非常重要的作用。GPS流動站上安裝有天線以及聲學傳感器，兩者保持在同一水平面上；因此，PTK和探頭的數據能夠同步發送到計算機中進行處理[5]。在執行測繪操作的時候，移動站在接收到無線電臺發送的信號后并對測量數據進行校正，接收點的厘米精度和平面坐標，并將其實時發送給計算機。同時，數字探測器接收水深數據。然后將數據發送給計算機。計算機在收到數據之后，這時計算機就會根據獲取到的水深深度形成垂直坐標，并與PTK接收到的平面坐標進行組合，以此形成三維坐標。然后將數據導入數字地圖軟件，生成必要的水下地形圖。工作原理如圖2所示。

圖2 工作原理圖

隨著GPS繪測技術的普及，與其他探測儀相結合的方法已被用于水下地形測繪。與傳統的測量和測繪方法相比，GPS測繪技術的優勢十分明顯，尤其是在大型復雜的水下和深水區域，GPS測繪技術依然能夠保持簡單、高效、方便和快速的特點。GPS測繪技術還具有要好的穩定性，這隊測量結果精度的提升至關重要。

3.3 在處理數據文件中的應用

在地質測繪過程中，GPS測繪技術在采集地質數據的同時,還能夠及時處理已經采集到的數據,修補這些數據中存在的錯誤信息，以此保證獲取的數據信息有較高的準確性，GPS測繪技術進行數據處理的方式就是利用GPS網絡進行調整，并通過基線矢量坐標解決坐標的差異。在差異消除之后才可對相關數據進行分析。在預處理階段，相關數據將是主要的依據，然后再計算觀測數據的平均差值。將獨立基線組合成封閉的圖形，以三維基線及相應方差作為觀測信息，確保無限制，建立二維坐標系，在坐標系的水平面進行投影，然后以測量范圍的子午線為坐標系中心[6]，而這些數據都是通過GPS測繪技術收集和處理所得到的。整個數據處理的過程保證了數據的準確性，并相應提高了測繪的速度。

4 結束語

隨著中國經濟以及科技的不斷發展，地質測繪也正在逐步的融入到社會的發展之中來。GPS測繪技術在地質測繪領域已經取得了非常豐碩的成果。在很大程度上降低了地質測繪的工作強度，而且也使得測繪工作的效率更高。GPS測繪技術在地質測繪中的應用，不僅對于我國地質測繪的水平有很大的提高，而且對于地質測繪的進一步研究也有很大的幫助。今后還需要積極加大GPS測繪技術在地質測繪中的投入，確保地質測繪的長遠發展。