GPS 在地形測量中的應用及發展

唐 凱

(祁東縣信息測繪中心,湖南 祁東 421600)

伴隨我國的社會經濟不斷進步，應用信息技術已變成提升工作效率最為有效的一個方法。礦山地形的測量當中，使用GPS的測量技術極其關鍵。此技術的操作較為簡便且自動化的水平極高，在地形的測量當中使用此技術，不但能提升測量工作的效率，而且還能提高測量精準，同時測量的范圍比之前擴大極多。所以對GPS 的測量技術充分加以了解與掌握，可以在礦山地形測量當中更好加以使用。

1 GPS測量技術原理及特點

1.1 GPS 測量技術原理

全球的定位系統GPS 是經美國的國防部所設計、建設與維護，于1978 年發射出了首顆GPS 的衛星，系統全部運轉是于20世紀90 年代的中期，形成覆蓋海陸空三維的立體空間新一代的衛星定位及導航的系統。GPS 測量其基本原理就是把兩臺，或超過兩臺的GPS 的接收機于提前規劃完成，同時將測量基線的兩邊分別裝設，一起分別對兩臺GPS 的接收機加以觀測。將GPS與用戶的接收機間距測量好，從而當成測量基礎，來對協議地球的坐標系基線的向量與相對的部位加以確定。將于GPS 平差的軟件當中對獲取的相對部位與基線的向量加以計算。

1.2 GPS 的測量技術特點

（1）定位的精度較高

GPS 的測量技術其定位的精準準程度比較高，只要一講起此技術，人們便能想到其定位的技術，GPS 定位的技術早已深入到人心，這同樣也是其較為成功的一各方面。根據有關的數據顯示，GPS 測量精準的程度和紅外儀測量存在著可比性，一般GPS接收機精度為5mm+1ppm。因距離不斷的增加，GPS 的測量優勢愈發明顯。

（2）操作較簡單且自動化的程度較高

GPS 的測量技術其操作較為簡便且自動化的程度較高這一特征已變成其公認優勢。正是由于此技術對多項現代高新的科技加以綜合，把其綜合的在GPS 的測量技術當中加以使用，促使其自身性能更為明顯。針對此技術操作者而言，自身所負責內容不是很多，僅需采集測量內容相關數據且裝設開關的儀器與量取測量的時候所使用的儀器其高度便可，整體測量的工作比較簡便，均由儀器自動完成。

（3）觀測的時間較短

在使用GPS 的測量技術加以地形測量的時候，這一過程需用較短時間。若選擇控制網布設這一方式，于各個控制點所需觀測時間大約在三十至四十分鐘，若是這時選擇快速靜態的定位方式，則能使觀測時間于很大程度上有所縮減。

（4）對通視的要求較低

在對礦山地形進行測量時，因其在通視方面有著相應的需要，這會給測量造成一定困難，GPS 控制測量的方法在通視方面的需要較低，能有效提升選點可靠性和靈活性，對實施地形的測量技術更為有利。

2 GPS的測量方法

GPS 的測量方法主要分為靜態測量與動態測量兩種，隨著現代科學技術的迅速發展，上述兩種技術也有了各自飛躍式的進步與發展。眾所周知地形測量的工作作為工程項目建設以及地籍變更測量的基礎性工作，其相關技術的發展能夠直接關系到后續整個工程建設的速度與質量。受全球衛星定位科技發展的影響，實時狀態下的地理位置定位技術具有便捷、快速以及實時性強等一系列優勢。以全球衛星定位系統為基礎的靜態相對控制測量技術也有設點靈活、測量準確迅速等優勢。

2.1 靜態測量模式

目前，靜態控制測量技術已有快速靜態相對定位技術，與傳統的靜態相對定位技術相比，現階段的靜態定位技術能夠極大縮短測量過程中的觀測時間與人員，提高了工作效率。其主要應用領域如下：①地籍變更的測量：通過測量地籍來完成土地調查工作，快速靜態控制測量具有測量精度高與測量效率高的特點，廣泛應用于地籍測量工作；②在地質測量中進行控制網的布設：通常情況下在經濟比較發達的地區，動態控制測量方式難以發揮自身優勢，也無法達到測量要求精度，而靜態測量的方式能夠在達到精度要求的基礎上提高施工效率，因而在對礦山地質中的布網測量也常用到快速靜態測量的方式。

但是該方式也有自身局限性，因為快速靜態測量技術無法在測量現場即時獲取控制點處的坐標，所以在測量過程中不能夠及時處理不合精度標準的數據，便捷性與動態控制測量技術相比也沒有特別明顯的優勢，通常在礦山地質較為復雜的地域被廣泛應用。

2.2 動態測量模式（RTK）

動態控制測量技術憑借其測量快捷、操作簡單等優點被廣泛推廣與應用。其中該技術通過構建三維可視化的地理模型，實現實時動態的測量與控制。實時動態測量技術通過對載波相位的觀測數據為基準完成實時差分的GPS 控制測量，其優勢具體體現在：對工作環境及條件的要求比較低，環境局限性小。適用場合廣泛，在無人干涉的情況下可以自主的完成多項任務的測量，減少測量工作中的人為誤差，確保了測量精度，坐標生成的速度快，工作效率較高，因此該項技術被廣泛的應用于國家與地形規劃、地質資源管理和水利等工程項目中。其主要工作流程為：測量工作者在結束外業采集數據以后，應把每天所獲取的第一手原始的出具傳送到相應數據的儲備電腦當中，根據數據的處理需要來對控制點加以兩遍聯測，其坐標與高程的誤差小于2cm、3cm，把與要求相符的控制點的坐標求出平均值當成最終坐標，把其它的數據傳輸到電腦上保存。在獲取到最后測繪的數據信息以后，需仔細核查所以測繪的數據信息，保證無誤以后加以測繪數據成圖的處理，主要有下面幾方面：①把RTK 與控制點有關聯數據信息導至CASS 的軟件當中，生成dat 格式，逐漸將控制點展繪的工作完成。②用CASS 的軟件作平臺來加以碎步測量的處理，憑借外業輔助繪制出草圖，建立DWG 格式數字的地圖。③在相應比例尺地形圖生成以后，抽檢測繪的成果，可選取測繪區里有著突出標志的地貌與地形及地物加以檢測比較，如果檢測的結果可達到地形測繪精準度的需要，表明此次測繪獲得的數據與地形圖可達到基本的要求。④在上面流程完成以后，測繪者對地形圖當中還沒有表示出的地形點與地物加以查漏與補缺且對地形圖全方位加以修正、調整與完善[1]。

圖1 礦山地質測量測繪圖形

綜上所述，靜態與動態的測量方式均有各自優勢和自身所適用的領域范圍，所以在對測量方式進行選擇時，要結合實際應用情況，綜合考量，最終選用最佳測量方式，另一方面，各種測量方式也隨著科學技術的進步在不斷改良，逐漸打破自身局限性拓寬應用領域范圍。

3 GPS在地形測量中存在的問題

GPS 技術目前在地形測量中有著廣泛的應用,能夠有效解決由人工和機械不準確的問題,但其在碎步測量中的應用仍然飽受質疑。GPS 的地形測量要依賴于衛星系統之間的相互轉換,所以為了取得精確的效果,我們要把GPS 點設置在信號不被干擾到的地方,同時保證我們的工作人員在測量過程當中,保持絕對的嚴肅性,不能掉以輕心,選擇視野良好、空曠的地方作為觀測地點。

4 GPS技術發展完善及其便捷性

4.1 GPS 技術發展的未來趨勢

GPS 的控制測量技術一般被理解為涵蓋類型全面的一種信息地圖，這些管理地理位置的信息能夠在網絡上顯示，通過線下或線上對這些信息的數字化或模擬信息的收集將其轉換成實際需要的信號類型。可以利用數字化、遙感等方式獲得繪制電子地圖所需要的坐標位置、地理信息等，快速準確的進行定位測量。現在已廣泛應用于人們日常生活、軍事行業以及商業領域當中，促進了相關產業的經濟發展。在所有的這些GPS 控制測量技術中，雖然動態定位測量技術仍有目前無法解決的局限性，但是對該技術的不斷完善與發展也是一個趨勢。

現階段對于山區的復雜地形結構，對其地形的測量工作主要是結合動態、靜態GPS 控制測量技術，這樣才能最大程度的確保測量結果的準確性。另外，無論測量技術如何發展，目前收集統計的數據參數必須真實有效，并隨著地理位置標志的變化及時進行更新，這樣才能夠為動態、靜態等控制測量方式提供科學有效的數據基礎。

4.2 GPS 技術的便捷性

GPS 全球定位系統的迅猛發展極大便利了人們的日常生活與工作，同時也在很大程度上保障了我國國土安全。該技術的優勢在于：①測量迅速便捷，極大的提高了工作效率；②目前存在的技術幾乎能夠勝任任何一種情況下的測繪作業，實現各種測量要求；③能夠極大的減少人為誤差，確保測量的精度；④勞動力投入與強度較傳統工作模式大大減小，降低了經濟投入；⑤受環境的干擾小，工作條件簡單[2]。

因此，GPS 全球定位技術的發展與應用使得地理位置測量、確定以及其他相關信息的獲取成為一項非常便捷、可靠并且安全的工作，具有廣闊的應用前景與拓寬發展的空間。

5 GPS的應用前景

隨著科技的發展和社會的進步,GPS 已經充分顯示了其在導航定位領域內的霸主地位,并且由于它的出現,而使許多行業對自身的發展和改革方面都邁出了堅實的一步,實現了大跨越。就對我國而言,其在中國的發展勢頭極為迅猛,短短幾年就已從科研方面的專用固定模式中跳了出來,以及快速的應用到各個領域當中，占領測量市場,改變了人們的生活方式,提高了人們的生活水平,有力的推動了我國社會主義經濟的發展。

同時,以下幾個方面突出的特別明顯:①在礦產的管理方面利用GPS 的定位功能,可對所管轄區內的礦產資源作出準確判斷和精準定位,同時對礦產的邊界問題作出判斷,避免日后的糾紛和矛盾的發生。②在地質調查方面利用GPS 可以有效減少野外工作量,縮短繪圖周期,同時克服并改進傳統方法中的缺點,增強了數據的共享性,能夠對數據進行有效的二次利用。③在遇到地質災害的時候,GPS 可在全球范圍內的監視和板塊運動的方面發揮巨大的優勢,利用GPS 全天候連續不斷的監視的特點做地質災害報告[3]。

6 結束語

伴隨科學技術的迅猛發展，GPS 測量這一技術正不斷得以創新和改善，于地形測量當中的應用亦愈發關鍵。為了確保測量結果精準的程度，在使用GPS 地形的測量時，有關的操作者不僅需按照所測地形切實的狀況來布設控制的網點，而且還需嚴格按照應用GPS 進行外業觀測相關需要來開展工作。經使用GPS 測量的方法來開展地形的測量，能有效推動我國地形測量的事業獲得進一步的發展。