GPS 控制測繪技術在地理信息系統中的應用

王春臨

（三和數碼測繪地理信息技術有限公司，甘肅 天水 741000）

引言

GPS 在我國社會運行中的仍承擔著不可替代的作用，不僅為國防、刑偵等領域提供了精確的定位、導航等服務，對于地理隱私信息的保護也十分重要。而地理信息系統是采集、管理、分析、顯示地球表層有關地理數據的技術系統，因此，廣泛地應用了GPS 衛星系統，GPS 控制測繪技術與地理信息系統更為完善、廣泛的融合，推動地理信息系統在各領域更加完善的發展。

一、概述

（一）地理信息系統概述

地理信息系統的主要組成結構是由硬件、軟件平臺以及基礎支撐數據庫構成，通過簡潔化的用戶界面，登錄授權用戶可以對地理數據進行查看下載以及修改操作。地理信息系統GIS 能夠主要實現數據采集存儲、空間分析以及可視化表達輸出三類核心功能體系。GIS 的基礎支撐數據庫可以實現將地理位置的經度緯度、高度深度、幾何拓撲關系以及三維立體分布模型進行參數化表達，支持結構化數據和非結構化數據的輸入、存儲、處理分析以及輸出功能。GIS 系統基于數學、幾何學、空間拓撲學、統計學原理，對一定區域內的三維立體模型進行可視化分析，虛擬化設計地理信息模型，通過GPS全球衛星定位系統，完善地球表面和地底地質分布情況的數字化模擬能力。此外，GIS 系統還可以通過用戶的多元化選擇模式，將所需地域內的地理信息模型進行可視化分析與結果輸出，支持二維圖表和三維立體模型的建立與輸出，將不同空間與時間維度的地理信息模型實現分層次輸出。根據相關地球地理科學和信息技術原理，GIS 系統能夠實現強大的數據存儲和處理分析功能，可以將復雜的數據信息進行高效率整合標準化輸出，實現強大地理數據處理能力。

（二）GPS 原理

GPS 的空間部分是由24 顆GPS 工作衛星組成，這些GPS 工作衛星共同組成了GPS 衛星星座，其中21 顆為可用于導航的衛星，3 顆為活動的備用衛星，這24 顆衛星分布在6 個傾角為55°的軌道上繞地球運行。衛星的運行周期約為12 恒星時，每顆GPS 工作衛星都發出用于導航定位的信號，GPS用戶正是利用這些信號來進行工作的。GPS 的控制部分由分布在全球的若干個跟蹤站所組成的監控系統所構成，根據其作用的不同，這些跟蹤站又被分為主控站、監控站和注入站。主控站的作用是根據各監控站對GPS 的觀測數據，計算出衛星的星歷和衛星鐘的改正參數等，并將這些數據通過注入站注入衛星；監控站的作用是接收衛星信號，監測衛星的工作狀態；注入站的作用是將主控站計算出的衛星星歷和衛星鐘的改正數等注入衛星。GPS 的用戶部分由GPS 接收機、數據處理軟件及相應的用戶設備如計算機氣象儀器等所組成。它的作用是接收GPS 衛星所發出的信號，利用這些信號進行導航定位等工作。以上這三個部分共同組成一個完整的GPS 系統。

二、GPS 控制測繪技術在地理信息系統中的應用

（一）點位測設

在地質工程勘察測繪中需要對地質工程所在區域內的各個布點高程、經緯度進行明確，在此基礎依據下實現各個點位的有效連接，為目標測繪區域內進行空間分布圖的構建工作。幫助測繪技術人員對目標區域的大小以及形狀等因素進行綜合分析，為地質工程的設計和施工工作提供三維空間坐標測繪數據。在進行測設點位過程中，能夠利用GPS 技術對測量目標區域內關鍵點的高程、維度進行測量，對關鍵點的三維坐標值的精準獲取。通過定點測設工作的應用，能夠實現三維坐標值的有效獲取，還可以進行三維模型的構建，為地質工程設計人員以及施工人員構建精準空間結構模型，在地理信息系統中具有良好的應用效果。

（二）導航系統和地理系統的融合

測繪得到的數據應重視其比對過程，整合數據庫的前提下，對組織要素與結構進行分類，集中有用信息內容。除此之外，通過GPS 和GIS 的作用，可以在二維和三維技術的輔助下，呈現實際降雨情況，呈現出相應繪制圖形。舉例來說，在一些城市濕地公園周圍，往往會成為工廠建設廠址，導致河水之中排放了很多廢物，也使環境受到污染的程度愈演愈烈。為了解決相關問題，工作人員應當依據實際GIS 數據特征，模擬工廠污染擴散的實際情況，通過速度、管道等數據的支持，使模擬畫面完整程度更高，進一步增加其精度。鑒于GPS 應用本身自帶的空間定位功能，可以實現和地理信息系統相互融合的目的，綜合描述并分析收集到的各種精確數據，正確呈現現代數字管理特征。而城市科技水平在不斷發展中，信息技術的價值也逐漸被凸顯，人們對于測繪數據精準性的要求也逐漸提升，這也是GPS 與GIS 技術相互結合發展，應用愈發廣泛的原因。

（三）在野外中的具體運用

在野外測繪中，應用GPS 控制測繪技術，可構建一個全面覆蓋的三維測量控制網絡，不受目標區域地形地貌限制，迅速獲取精準的數據信息，突破了傳統測繪技術在野外測繪中的困境，無論測繪面積大還是小，測繪地形是復雜還是簡單，都不會對測繪工作產生太大的干擾，工作人員可以根據測繪區域的實際情況，設計科學可行的技術方案，在合理的位置設置接收器，即可接收目標點的位置信息，再實時傳輸到地理信息系統中，效率極高。由此可見，在野外測繪工作中，可合理科學地應用GPS 控制測繪技術。

（四）空間分析

GPS 控制技術還能應用在空間分析中，它能提供準確的空間描述、空間推導和模型優化，還能提供準確的數據查詢功能，為空間分析和空間決策提供完整的技術支持。空間分析是中GIS 技術與GPS 技術相結合，通過GPS 技術收集數據，GIS 技術進行空間數據分析，結合收集到的空間數據與空間位置信息，兩者數據進行轉換，從而確定空間信息。在地理信息分析中，空間分析十分重要，客戶可以通過自身需求在信息系統隨意轉換相關信息，獲取需求信息，由此來實現對空間的準確分析。空間分析在實際中最直接的應用就是構建空間模型，通過獲取的信息構建出以信息為基礎的模型框架，然后結合模型和試驗獲取的數據為城市規劃等相關行業提供信息支持，而在科研技術和經濟水平的發展，該技術的發展也必然會為推動城市建設作出貢獻。

（五）GPS 控制測繪技術在勘測定界中的應用

該技術應用于勘測定界中，可以在很大程度上為城鎮建設用地管理帶來較大的益處，同時還能為以下幾個方面提供更為可靠的參考信息：一是城市建設用地的定界；二是城市建設用地的審批。在具體檢測期間，一些地塊的地形存在繁瑣性的特點，同時面積較為廣泛，這個時候借助于該技術就可以令檢測的可靠性與真實性得到有效提升，繼而為地籍定界勘測工作的順利進行指明方向。對傳統勘測定界放樣環節進行分析后，可以發現：其通常對以下幾種方法進行了充分利用：一是分析法；二是關系距離法，不但存在著繁瑣的工作環節，而且也容易致使測量結果的真實性不高，而此時將GPS 控制測繪技術滲透其中就能夠令這些問題得到妥善處理，持續完善放樣流程，繼而促進其工作水平的全面提升。

（六）工程控制測量中的應用

在地質工程勘察測繪工作中，控制測量能夠對工程所在區域內地形、地貌等特征進行測繪，在此基礎上完成三維刻畫工作。工程控制測量工作可以幫助地質工程設計人員以及施工人員，更好地了解目標區域內的地形和地貌條件，還能夠為工程圖紙設計工作以及施工組織安排工作提供良好的參考依據。在以往的勘察測繪工具應用過程中，其在面對復雜地形進行精準高程跟坐標獲取時，還存在獲取難度比較大的問題，針對一些工作人員無法涉及的區域，采取的數據精度也難以得到有效保障。通過GPS 控制測繪技術的應用，能夠對傳統測繪技術中存在的弊端進行妥善解決和控制。例如，通過GPSRTK 技術的應用，具體包含有基準站、數據鏈以及流動站等構成，在采用該技術進行工程測繪工作時，首先需要在目標區域內已知的三維坐標控制點上進行GPS 接收器的安裝工作，隨后通過GPS 衛星進行持續的跟蹤、觀測以及調試工作。通過將衛星獲取的數據傳送到基準站的方式，地質工程勘察測繪工作人員只需要通過接收器來對目標區域內的GPS 衛星信號進行定點檢測，隨后通過時差分處理的方式，對移動接收器所處位置的高程以及經緯度進行精準計算，借此獲得良好的地質測繪效果。

（七）在監測行業當中的具體運用

在環境友好型社會構建過程中，GPS 控制測繪技術被廣泛應用于氣候氣象監測及環境質量監測中，讓相關部門能夠實時獲取目標數據，在短時間內，借助于科學技術的力量，完成大量的監測工作，同時聯合應用地理信息系統，完成數據的處理分析工作，獲取氣象監測工作成果及環境質量監測工作成果，全面提升工作效率。除此之外，GPS 控制測繪技術被廣泛應用于生活領域，尤其是導航中，借助于GPS 導航儀，能夠精確定位用戶當前位置及目標位置，再聯合地理信息系統中的道路、交通信息，合理規劃路線，讓用戶能夠盡可能快地到達指定位置。同時，GPS 技術具有定位功能，常用于車輛、智能設備定位中，在智能終端中，提前設置綁定功能，一旦設備丟失或被竊取，可以遠程操控，鎖定設備，并迅速定位手機位置，將信息提交給相關部門，迅速找回丟失的設備。

（八）GPS 控制測繪技術在城市建設中的應用

基于我國科學技術水平持續上升的大環境下，GPS 系統和GIS 系統的有效結合，在潛移默化當中為我國城市系統的正常運作創造了有利條件，特別是精準的數據信息的有效供應，加快了城市發展的腳步。舉例而言，在道路工程建設期間，GPS 系統可以很好地迎合勘測要求。對以往測量方式進行分析深入分析后，可以得知：其匱乏一定的完善性，且存在諸多薄弱之處，所以隨著時間的流逝而被GPS 控制測繪技術加以替代。結合相關實踐調查可知，該技術的有效運用，可以令綜合效益得到有效強化，且存在著較大的發展空間。

結語

可以說GPS 控制測繪技術同地理信息系統的綜合應用已經是社會發展的趨勢，它對生產生活所帶來的積極作用是有目共睹。但是受到現有的一些技術手段的影響，未來仍需展開對GPS 控制測繪技術和地理信息系統綜合應用的技術創新，為社會可持續發展提供更加強有力的支持。