GPS 測繪技術在測繪工程中的應用路徑

鄧幫健

（貴州省第二測繪院，貴州 貴陽 550004）

目前，GPS 測繪技術在我國測繪工程中得到了廣泛應用，無論是地形地貌測量，還是房產(chǎn)測量，或者是地質(zhì)工程的勘測，都離不開 GPS 測繪技術的幫助。尤其是在我國目前正在進行的國土資源普查、城市規(guī)劃以及礦山開采等工作中，都離不開 GPS 測繪技術。

相對于傳統(tǒng)的測繪技術而言，GPS 測繪技術具有測量精度高、數(shù)據(jù)處理速度快以及測量范圍廣等特點。比如在對地面上某一點進行定位時，GPS 測繪技術就能夠根據(jù)衛(wèi)星接收到的信號數(shù)據(jù)信息以及信號強度來實現(xiàn)對地面上某一點進行精確定位，而且還能夠結合信號的傳播速度、信號強度以及衛(wèi)星分布位置來對數(shù)據(jù)進行實時更新和處理，從而能夠保證測繪工程的順利進行。另外，在我國測繪工程中應用GPS 測繪技術時，可以對衛(wèi)星信號進行實時跟蹤和控制測量，并且還能夠?qū)ψ鳂I(yè)時間進行有效控制，從而能夠達到實時反饋、實時處理以及實時傳輸數(shù)據(jù)等效果[1]。

通過利用GPS 技術進行測繪工作時，需要針對不同地區(qū)所采用的GPS 定位系統(tǒng)而實現(xiàn)相應的調(diào)整和升級。因此要想提高GPS 測繪技術在測繪工程中的應用水平和效率，就要對GPS 系統(tǒng)中各個模塊、各個功能等進行合理運用，從而有效提高GPS 定位技術的精度和可靠性。為了更好地了解到GPS 測繪技術在我國測繪工程中的實際應用情況以及發(fā)展趨勢等問題，文章將從以下幾個方面對其進行詳細分析和介紹，希望能夠為相關工作人員提供一定的參考依據(jù)。

1 GPS 測繪技術基本原理

GPS 測繪技術的基本原理就是利用衛(wèi)星將測量地區(qū)的三維坐標通過電磁波轉(zhuǎn)換的方式進行傳遞，這樣就能夠?qū)崿F(xiàn)對測量地區(qū)的精確定位，而且還能將測得到的數(shù)據(jù)通過計算機進行處理，最終得到測量地區(qū)的三維坐標。由于衛(wèi)星發(fā)射信號具有一定的時長，所以在進行測量時能夠有效保證測量的及時性，同時還能有效提升數(shù)據(jù)準確性。并且GPS 測繪技術是通過衛(wèi)星來完成對測量地區(qū)信息獲取的，在一定程度上也提高了測繪效率。

另外，GPS 測繪技術還具有一定抗干擾性，在面對各種電磁干擾時仍然能夠保持正常工作。因為GPS測繪技術主要是通過衛(wèi)星信號來實現(xiàn)對測量地區(qū)位置信息獲取，所以在信號出現(xiàn)故障時仍然能夠保證測量工作順利進行。同時相對于傳統(tǒng)的測量技術而言，GPS測繪技術具有很大的優(yōu)勢，比如在測量地區(qū)進行地形測繪時，利用GPS 測繪技術能夠?qū)⒄麄€區(qū)域內(nèi)的地形地貌測繪出來，并且還能通過衛(wèi)星將地形地貌信息直接顯示在屏幕上。在使用 GPS 測繪技術時，首先要對測量地區(qū)進行坐標設置和確定，然后將測得的數(shù)據(jù)傳輸?shù)接嬎銠C中并通過相應的處理方式來完成對數(shù)據(jù)的處理工作，這樣就能夠達到實時處理、實時反饋以及實時傳輸?shù)男Ч鸞2]。

2 測繪工作準備

在進行測繪工程前，需要準備相應的儀器設備，保證儀器設備處于良好的工作狀態(tài)。首先，需要對測量點進行確認，在進行測繪時，需要將地形進行仔細的調(diào)查，確定測量點的坐標和高程；其次，需要在進行測量前對測區(qū)內(nèi)的建筑物和樹木等進行觀察，同時還需要對地形進行詳細分析，并結合實際情況確定測量點的具體位置。此外，還需要在測區(qū)內(nèi)選擇適宜的觀測時段，從而為完成測繪工作奠定堅實的基礎。

然后，在測量前需要進行數(shù)據(jù)處理和數(shù)據(jù)采集，需要在數(shù)據(jù)采集之前對儀器設備進行檢查和校準，確保各項功能都處于良好的工作狀態(tài)。其次在進行數(shù)據(jù)采集時需要保證所采用的數(shù)據(jù)格式一致，而且需要利用電子手簿以及軟件系統(tǒng)等來對相應數(shù)據(jù)進行處理。最后需要在測量過程中對測量誤差進行分析，并采取相應措施來解決測量誤差問題。

另外，在數(shù)據(jù)采集時還應該保證數(shù)據(jù)的完整性和有效性。此外，在進行數(shù)據(jù)采集時還要確保數(shù)據(jù)的完整性，例如數(shù)據(jù)記錄、控制點以及碎部點等。最后，在進行GPS 衛(wèi)星定位時，需要對所選地區(qū)的高程進行處理，并利用衛(wèi)星定位功能確定每個測站的三維坐標位置。

最后，還需將其轉(zhuǎn)換為二維坐標系統(tǒng)：在進行二維坐標轉(zhuǎn)換時，一般會采用加權平均法對其進行轉(zhuǎn)換，具體操作為：一是將被測的坐標轉(zhuǎn)換成大地坐標；二是將大地坐標轉(zhuǎn)換到距離原點、距離、水平向的中點坐標；三是需要利用二維坐標系統(tǒng)來完成坐標系統(tǒng)的變換。所以在進行測繪工作之前需要做好相應的準備工作，同時在測繪過程中還需要及時了解所選地區(qū)的地理信息資料和地形圖等，進而為測繪工作提供有利條件。

3 選擇合適的測量模式

由于GPS 技術的測量模式具有多樣性，所以需要根據(jù)具體情況來選擇合適的測量模式，從而保證測繪工程順利進行。具體的測量模式包括靜態(tài)GPS 測量模式、動態(tài)GPS 測量模式以及 RTK 測量模式等。不同的測量模式所適用的范圍也不同，并且還有可能存在一定的差異，比如在靜態(tài)GPS 測量模式下，不需要對控制點進行設置，并且能夠通過動態(tài)GPS 接收機來獲取坐標信息，從而保證了測繪結果的準確性和可靠性。但是動態(tài)GPS 測量模式是無法保證測繪結果的準確性和可靠性的。而 RTK 測量技術則是通過衛(wèi)星來實時得到數(shù)據(jù)，然后對數(shù)據(jù)進行處理和分析，并計算出每個點位的誤差值。但RTK 技術不能保證測繪結果的準確性。在接收機和衛(wèi)星之間有一定距離時，不能對其測量精度進行判斷。同時，還需要根據(jù)所處地理位置來選擇不同的模式，例如在測設界址點時，可以選擇圖根點和控制點配合進行測量。這是因為在設置界址點時，通常會對地物進行測量，而控制點則是根據(jù)地物分布來布設的。因此，在這種情況下，可以利用界址點和控制點配合來進行測量，而且還能夠?qū)崿F(xiàn)測繪結果和控制點之間的無縫連接。當然，在控制測量中還可以選擇RTK 技術和全站儀配合進行測量。具體情況則需根據(jù)實際情況進行選擇。

4 GPS 數(shù)據(jù)處理

GPS 數(shù)據(jù)處理，首先要做好坐標系的轉(zhuǎn)換。因為在測繪工程中所涉及的是全國或者是全球范圍內(nèi)的坐標系統(tǒng)，所以需要借助國家坐標系統(tǒng)，實現(xiàn)坐標轉(zhuǎn)換，這就需要轉(zhuǎn)換參數(shù)的確定。首先要做好基準站的設置工作，基準站設置和普通的測繪工作沒有任何差異，只需要保證基準站距離衛(wèi)星位置在5km 之內(nèi)即可。其次是做好不同衛(wèi)星系統(tǒng)間的坐標轉(zhuǎn)換。在進行GPS 數(shù)據(jù)處理時，要對兩個以上的衛(wèi)星系統(tǒng)進行同時觀測，這樣能夠保證數(shù)據(jù)采集的連續(xù)性。另外，我國所使用的衛(wèi)星系統(tǒng)有兩種，分別為美國的GPS 系統(tǒng)和中國自主研發(fā)的北斗系統(tǒng)。要保證同一時間至少有一個衛(wèi)星系統(tǒng)能夠正常運行，從而實現(xiàn)不同衛(wèi)星系統(tǒng)間的坐標轉(zhuǎn)換。為了保證各個衛(wèi)星系統(tǒng)之間能夠相互獨立，需要根據(jù)其各自信號特征將其轉(zhuǎn)化成統(tǒng)一的坐標系，同時還要將其坐標轉(zhuǎn)換參數(shù)進行統(tǒng)一[3]。

5 衛(wèi)星定位測量

在GPS 測繪技術中，對衛(wèi)星定位測量是主要的應用之一，使用GPS 技術可以對區(qū)域進行高精度定位，同時可以將測量點精確到厘米級別，因此可以有效提高測量精度。因為我國處于太平洋地區(qū)，所以受到海潮等自然因素影響較大。

因此，在GPS 測繪技術中要采用定位方式為靜態(tài)定位模式。通過設置靜態(tài)定位模式，有效提高GPS 測繪技術的應用效率。在進行靜態(tài)定位時，需要利用固定站和移動站相結合的方式來完成，其中固定站要設置在測區(qū)的中心位置，移動站要設置在測區(qū)范圍內(nèi)。采用GPS 進行靜態(tài)定位時，一般采用同步觀測4 顆以上衛(wèi)星來實現(xiàn)定位，并且還需要使用雙頻接收機來進行測量。為了保證GPS 定位測量的精度，還需要將流動站設置在高緯度地區(qū)，或者是有足夠遮擋物的地區(qū)，并且要對衛(wèi)星的軌道參數(shù)進行合理設置。另外，在進行靜態(tài)定位時需要使用基線解算器，這樣可以保證基線解算結果的正確性和可靠性。為了保證靜態(tài)定位結果精度滿足要求，可以在基線解算器中設置基準站。

同時在進行靜態(tài)定位時，要盡量保證測量點與基準站的距離在30m 以內(nèi)，并且在進行控制網(wǎng)建立時要采用全站儀和水準儀等設備進行控制。為了保證測量精度達到要求，需要在進行動態(tài)定位時采用偽距法來控制。通過在接收機上安裝接收機天線，從而實現(xiàn)對衛(wèi)星的實時跟蹤，可以有效保證數(shù)據(jù)的實時性。

6 實地觀測

實地觀測是GPS 測繪技術在測繪工程中的重要環(huán)節(jié)，其主要內(nèi)容包括對GPS 觀測數(shù)據(jù)進行解算、數(shù)據(jù)處理和地形圖繪制。因為我國地形復雜，所以在進行實際的測繪工作時，需要根據(jù)地形來選擇合適的測站位置，然后利用RTK 對測站進行定位，同時可以對測站和控制點之間的距離進行計算，以此來計算出衛(wèi)星與測站之間的距離。因為GPS 系統(tǒng)的三維定位精度達到了厘米級，所以在實際的測繪工作中無需對衛(wèi)星進行實時跟蹤。但是在實際觀測時，要對觀測時間、觀測方式和測量環(huán)境進行準確的選擇，確保測量數(shù)據(jù)準確可靠。

而在測量數(shù)據(jù)處理時，則要運用VRS 技術和RTK技術相結合，從而有效提高工作效率。VRS 技術是將GPS 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成VRS 數(shù)據(jù)，然后利用GPS 靜態(tài)數(shù)據(jù)，從而實現(xiàn)對GPS 觀測站的實時控制。VRS 技術不僅能夠有效提高測繪工作效率，同時還能夠?qū)崿F(xiàn)對坐標系、基準站坐標以及高程進行轉(zhuǎn)換，從而能夠?qū)θS坐標進行精確的計算和處理。另外，為了有效提高數(shù)據(jù)的準確性，則要對RTK 技術進行合理運用。最后，在進行實際的測繪工作時，要合理運用RTK 技術，從而能夠有效提高工作效率和精度。尤其是在進行地形圖繪制時，更要充分運用VRS 技術，從而有效提高地形圖的精度和質(zhì)量，保證地形圖的繪制質(zhì)量[4]。

7 精度分析

GPS 技術是一種相對較為先進的測繪技術，所以其應用具有一定的優(yōu)勢，能夠?qū)崿F(xiàn)對測量區(qū)域的精準定位，并且精度較高，測量結果比較準確。但由于GPS 測繪技術也存在一定的不足之處，所以需要在實踐過程中根據(jù)實際情況選擇合適的方法進行處理。

在進行數(shù)據(jù)處理時，需要根據(jù)不同地區(qū)的地理特點進行分析和處理，才能得到最符合實際情況的結果。但由于我國傳統(tǒng)測繪技術具有一定局限性，所以無法滿足GPS 測繪技術在實際應用中需要具有的較高精度要求和標準。比如：在對我國南方某地區(qū)進行測繪時，采用傳統(tǒng)技術對該地區(qū)進行測量，此時由于該地區(qū)所處位置地勢較為復雜，所以無法實現(xiàn)對整個區(qū)域的精確定位。而GPS 測繪技術卻能夠通過對不同地區(qū)GPS測量坐標系進行轉(zhuǎn)換，從而能夠?qū)崿F(xiàn)對整個測量區(qū)域的精準定位。另外，在我國不同地區(qū)，由于所處地理位置不同，所以對于GPS 測繪技術的精度要求也不同，但在對測量區(qū)域進行分析時，由于地理位置比較復雜，所以就需要通過將整個區(qū)域劃分為若干個小區(qū)域，然后利用傳統(tǒng)技術和GPS 測繪技術分別對這些小區(qū)域進行精確定位[5]。

8 結語

隨著科學技術的不斷進步，GPS 測繪技術也得到了快速發(fā)展，隨著GPS 技術在測繪工程中應用越來越廣泛，不僅提高了測繪工作效率，而且提高了工作質(zhì)量，同時也為我國測繪工程提供了更加全面的技術支持。在進行測繪工程中所涉及的數(shù)據(jù)信息比較復雜，而且還會受到很多因素的影響，如果沒有進行合理的處理，很可能會造成一定的偏差，所以需要采用合理的方法和措施來保證數(shù)據(jù)信息的準確性[6]。目前隨著計算機技術和數(shù)字信息技術的不斷發(fā)展以及應用，GPS 測繪技術在我國測繪工程中得到了廣泛應用，不僅提高了測繪工作質(zhì)量和效率，而且有效提升了工作質(zhì)量和精度[7-8]。但是GPS 測量系統(tǒng)在實際工作中也會受到很多因素的影響，因此需要加強對GPS 測繪技術在應用過程中所遇到問題的研究和分析。目前我國在進行測繪工作時主要依靠人工來進行數(shù)據(jù)采集和處理，由于這種方式會受到很多因素的影響，導致數(shù)據(jù)誤差比較大，所以需要對GPS 測繪技術進行研究和分析，從而有效解決由于存在誤差所導致的數(shù)據(jù)偏差問題。