GPS控制測繪技術在地理信息系統中的應用

柴眾

摘要：信息技術的迅猛發展為測繪工作帶來了一定的契機，奠定了有力的基礎技術。將全球定位控制技術應用于地理信息采集中，具有顯著的連續性、全球性、實時性特征，在抵御外部干擾方面作用十分明顯，且具備較強的保密性，定位相當準確。基于此，本文主要以GPS控制測繪技術作為切入點，研究了其在地理信息系統中的應用。

關鍵詞：測繪；地理信息系統；GPS

社會經濟的快速發展同時也直接推動了城市化的建設步伐，各類大型工程、建筑物處于的不斷增加狀態，同樣也對測繪技術提出了更高的要求與標準。當前大部分測繪工程的數字測圖，主要面向對象為工程復雜、比例較大、地下管道較多的各類圖形，同時無法避免實地測繪、野外測圖。基于對外界測繪環境因素的考慮，大部分測繪技術人員均期望能夠在較短的時間內完成精確的測繪工作，提升測繪效率。因此，動態GPS、全站儀等技術迅速涌現，全面提高了測繪效率。以下則首先介紹了GPS控制測繪技術的概況，然后分析了其在地理信息系統中的應用現狀。

1、現代化GPS控制測繪技術概述

1.1 GPS控制測繪技術框架。現代化的GPS控制測繪技術體系是由三維測量控制網與GPS基準站共同構成。在測繪過程中必須保障GPS基準站處于運行狀態。一般可將GPS基準站的運行方式分為三大類型。第一，應用廣播的形式實時發布GPS相位分差的相關信息。利用GPS測繪技術，測繪這能夠通過依托實時動態測量技術（RTK）精準定位待測點坐標。一般所測得的數據精度均比較高，基本可滿足施工放樣及航攝外控測量的要求。且在通訊環境無感染的前提下，可將輻射范圍擴寬到30km左右。第二，采取事后觀測數據反饋的形式。即采樣方式。它屬于GPS基準站數據記錄與采集的最為常用的方式之一，主要通過在設定的時間范圍內，上傳所觀測到的數據，并經由數據中心處理后確定待測點的三維坐標，能夠準確獲取所測點的空間及位置信息。第三，以廣播的形式向測繪人員發布全球定位偽距差分更正信息。即測繪人員可以偽距差分技術實時定位待測點坐標，能夠滿足導航及車載定位系統的測繪要求，一般測量精度約為5m。

1.2實時動態差分GPS技術介紹。實時動態差分GPS技術對比傳統測繪技術而言，優勢較多。其所需測量時間相對來說比較短，同時精度十分高，能夠快速反饋地理信息與坐標，測繪、操作方式簡單且快捷。通常可將實時動態差分GPS技術分為三大板塊。即基準站接收機、流動站接收機、數據鏈。其中流動站接收是由實時動態差分軟件所構成。通常情況下，基準站接收機能夠持續接受可觀察到的全球定位信息系統的衛星信號，同時獲取相關的地理坐標。接收機則能夠以數據鏈作為媒介將測繪數據發送于流動站接收機中，此外，流動站接收機在接受數據信息的過程中同樣可實現對GPS信號的追蹤。能夠為測繪人員提供準確的技術支持。

2、GPS控制測繪技術在地理信息系統中的應用

2.1任務與測區地理情況概述。測繪內容具體包括1：500地形圖與1：2000地形圖，岳城水庫河道斷面的測繪圖。位于磁縣西部，處于滏陽河上游區域，距離該縣城距離為35km左右，與相鄰城鎮相距11km，水庫主要是為邯鄲市及相鄰城鎮居民飲水與產業發展供水的源泉。所控制流域面積超過18100km2，該水庫為新建中型水庫，屬海河流域漳衛河控制工程。測繪地區地形起伏相對比較多，地勢險峻。地面植被較為茂盛，交通方便，但通視條件一般，具有較高的測繪難度，綜合測繪難度分級為4級。

2.2數字測繪系統應用。以計算機技術為中心，將動態GPS、全站儀作為地理信息數據的采集工具，外接相關輸入與輸出設備，并在相關軟硬件的支撐下，對地形數據進行采集，在GIS系統上進行數據處理、繪圖、空間分析與管理。

2.2.1地形數據采集。地形測繪儀器是定位野外地理信息數據的基本裝備，基于地形因素的考慮，本次應用的設備為全站儀。圖形數字化輸入設備則為將紙質圖像轉化為數字化地形信息的主要設備，主要為掃描儀與數字化儀。在本次工程的測繪中主要應用GPS控制測繪數據處理軟件對地形進行測繪，選用預報星歷，設定基線193條，定位待測區域控制網絡平面起測點分別為H413與H414，對高程的測量則選用8個水準點實施聯合平差。

選用數字測繪系統對待測水庫進行測繪，具體坐標應用北京坐標系標準，應用高斯3°投影設備，設定子午線為105°，將起始測算控制點設定為H413與H414。對平面的控制則選用國家標準C級點作為起始點，從水庫下壩與下壩部分各定位4個不同的GPS控制點，設置不同庫區的間隔距離在2到3km之間。以閉合網狀為主要形態，以河道為中心，建設28個平面控制點，覆蓋整個河道區域。選用靜態定位測繪方案對水庫進行測繪，控制觀測時間為1h左右，設定測繪等級為E級。

2.2.2數據的轉換與處理。首先通過輸入到GIS系統的數據進行編輯，對數據進行拓撲建模，將獲取的測量圖形與GIS圖層中相同的區域進行疊加分析。GIS系統通過識別各屬性在數字化空間數據的空間關系，關聯復雜的空間實體，進行相應的數學建模和分析。對于控制測量中出現的線與交叉點分離的情況以及原地圖上污點等可能影響結果精確度的因素進行針對性的處理，如選擇性清除等。同時對得到的數據進行數據重構，轉換成GIS系統可以識別的數據格式，從而實現不同數據源之間的兼容。由于不同需求側重的對象屬性是不相同的，因此要求數據在分析之前，進行一系列的投影與坐標變換整合處理，得到精度要求不同、復雜度不同的數學模型，從而實現其合適的用途。

2.3空間分析。數據處理完成后，便可以利用GIS進行空間分析，從空間物體的空間位置以及相互關聯去對空間事物進行研究以及定量描述。空間分析是GIS的核心和重要功能之一，使用戶可以通過與系統交互而將地理數據經過分析轉換為對自己有用的信息。同時，利用空間分析技術，通過對原始數據模型的觀察和實驗，用戶可以獲得新的經驗和知識，并以此作為空間行為的決策依據。空間分析主要涉及查詢、量算、描述和總結、推理、優化模擬、假設和驗證等6個方面的操作。隨著空間分析技術的不斷發展，GIS也將從一般的空間事物處理向分析型空間決策支持方向邁進。

參考文獻

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