浅谈现代GPS测绘技术的应用

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摘要：GPS测量技术的出现和不断发展，极大地促进了测绘工作的进步，不仅使测绘的工作方式发生了根本性的变革。也大大提高了工程测绘的工作效率、拓广了工程测绘的服务范围。文章对GPS在工程测绘中的应用进行了分析。

关键词：GPS；测绘；技术应用

Abstract: GPS measurement of the appearance and development of the technology, will greatly promote the surveying and mapping work progress, not only make the surveying and mapping work has undergone a fundamental change. Also greatly improve the working efficiency of engineering surveying and mapping, engineering surveying and mapping extension of the scope of services. The paper analyzes the application of GPS in engineering surveying and mapping.

Key words: GPS; mapping; technology application

中图分类号：P25

1、认识现代信息测绘技术

现代信息测绘技术主要包括数字化地图技术、地理信息系统技术、全球定位系统技术、遥感系统技术以及数字摄影测量技术，以下将分别给予详细的说明。

第一、数字化地图技术。所谓的数字化地图技术就是实现纸制地图的数字化处理，对于精度和比例尺能满足具体要求的纸质地图，就可以利用当前比较常用的数字化地图处理仪将即扫描矢量化仪器和手扶跟踪数字化仪器的处理后，将处理生产的数字信息输入到计算机，经过编辑完善后就可以生成相应的数字地图。而且数字化地图技术具有便捷、高效、保真的特点。

第二、地理信息系统技术。地理信息系统即GIS，它是集计算机技术、空间科学技术、遥感测绘技术于一体的一项现代信息测绘技术。该技术已广泛的应用到相关领域的基础平台的搭建，并成为了地理学空间信息显示的重要手段。地理信息系统技术的显著特点就是它可以实现地理数据信息资源采集、存储、管理、分析、可视化立体显示的流程化操作，同时该技术还具有实现信息预测、空间提示以及辅助决策等功能的特点。

第三、全球定位系统技术。地理信息系统即gps，该技术可以为全球的所有GPS使用者提供实时的、高精度的三维速度和三维坐标等其他一些相关信息。该技术当前广泛的应用在陆地上的车辆导航、地质勘探、市政规划以及航空航天中的飞机和导弹导航中。

第四、遥感系统技术。所谓的遥感系统就是充分利用目标物体的几何形态、空间位置以及其他物理特性进行测绘的一种传感技术。遥感系统技术是根据目标物体可以发射电磁波的原理来探测地表物体的。

第五、数字摄影测量技术。数字摄影测量技术是以数字影像和摄影测量技术为基础的，并结合一些计算机技术、数字影像匹配和处理以及模式识别技术来实现的。数字摄影测量技术广泛的应用于大比例尺地形测图、大面积测量中，利用该技术可以获得数字化的影像地图产品。

2、GPS 测量技术的工作原理

根据定位方式不定，GPS 可分为相对定位和绝对定位两种。其中绝对定位是通过海拔高、精度以及纬度来定位三维坐标，从而确定定位结果的。相对定位则是基于地心固定点坐标的两个测点之间的基线向量确定结果的。根据空间几何理论，如果此时GPS 测定站点与三颗卫星之间的距离可以确认，同时三颗卫星的位置是已知的，则可以通过特定的算法算出该点的真实位置来。相对定位的核心思想就是分别在不同观测点安置至少两台GPS，和4 颗及以上的同步观测卫星，然后根据求差法原理，将信号减弱传播和接收钟差消除，从而结算出站点之间的基线向量。这一原理得到的定位精度可以达到几个ppm 以上。以上两种观测方式都必须根据同步观测求得站星距离。相对定位采用载波相位测量的方法获得站星距离，而单位定位采用测距码信号实现测距。由于载波波长很短，再加上求差法消除误差，所以测距精度还是十分高的。

3、GPS 测量技术在工程测绘中的具体应用

目前，GPS 测量技术被广泛地应用在各类工程测绘之中。其中不但包括工程的勘察设计、旋工和验收等方面，而且还包括各种大型设备的安装相关的测绘等。其具体运用主要包括以下几个方面。

3.1 GPS 定位技术在工程测绘中的应用

在工程测绘过程中使用GPS 定位技术，主要是把数学中的几何原理与物理学科中的原理进行完美结合，同时使用GPS系统中分布在空间的各个卫星进行遥感测量，然后将测量的数据传递到地面的接收设备，并在接收设备内进行处理，从而实现对测绘工程相关数据的多角度定位测量。现阶段工程测绘过程中使用的GPS 测量技术主要包括两大类，即静态相定位、实时相对定位。静态相对定位操作起来相对简单，一般只需使用数台地面接收设备，并将地面接收设备按照测量规程排成一条或者多条基线，然后进行同步观测，观测时间通常在45 分钟左右。测量结束后，测量结果交由专业技术人员进行处理。实时动态相对定位的基本依据是载波相对观测量。在测量工作进行时，通常要求选取点位相当精确的控制点，并将这些控制点作为整个测量工作过程中的控制基站，然后使用一台或者数台地面接收装置连续接收来自于不同角度的实时动态数据。在测绘过程中，一台地面接收装置必须同时完成对4 颗卫星传输过来的数据才可以进行三维定位。如果实时定位的精度较高，达到实时厘米级的定位精度，那么就需要同时完成对5 颗卫星传输过来的数据。从理论上来讲，在水平角达到1O度或者10 度以上，一般都能接收7 颗卫星传输过来的数据，但是，如果在观测点的周围有高大的障碍物，那么能接收到数据的卫星数目相对就会减少，这样就造成地面接收设备的定位困难。在这种情况下，为了提高测量的精度就必须和惯性导航技术配合使用。

3.2 虚拟现实技术在工程测绘中的应用

使用GPS 虚拟现实技术进行工程测绘就极大地避免了类似事件的发生。不但这样。GPS 虚拟现实技术还具有逼真和交互作用等优点，极大地方便了在地形复杂地区的工程测量。使用GPS 虚拟现实技术可以在计算机上建立一系列的三维图像。并且能够通过三维图像完整地展示工程测绘过程中的全部过程，还可以对测绘过程中需要注意的重点测量项目、测量过程中的安全问题做出提示，从而既解决了测量中重点项目把握的问题，同时避免了安全事故的发生。测量前建立模型进行分析可以增大测量方案的可操作性. 增强其技术性和安全性。现在，在矿山、矿井等工程的测绘过程中. 使用GPS 虚拟现实技术已经成为不可或缺的一个环节，通过使用CPS 虚拟现实技术，可以快速及时地查找测量方案中的问题，并及时进行纠正，从而使测绘方案更加完整、安全有效，在保证测绘精准度的同时，避免重大事故的发生。

3.3 测绘过程中临时水准点涉及问题的处理

在工程测绘过程中，常常进行水准测量，在传统的测量方式中，对于水准点的距离得出的一般距离都相当大。这种现象发生的主要原因是由于在设计过程中预算不严密或者实地考察实物造成的。一般来讲，设计单位涉及的水准点大约距离为500—1000 米. 这样的设计方式使测量非常不方便。而使用GPS 进行测量则避免了这个问题。使用GPS 进行水准点的确定与测量同样是使用GPS 接收装置接收并采集GPS 卫星信号，其操作过程主要包括设备的安装、接收数据和观测记录等。在外业观测过程中，首先必须制定详细的测量计划，然后严格按照技术标准实施计划，这样不但能保证外业观测正常进行，还能确保测量结果的精准度，同时大大提高了工作的效率。

4、GPS 技术在工程测绘方面上的发展

GPS 对于经典的测绘领域是一次重大的技术突破。一方面，它使经典的测量理论与方法产生了深刻的变革，另一方面，也进一步加强了测量学科与其它学科之间的相互渗透，从而促进了测绘科学技术的现代化发展。在工程测量方面，建立区域性的GPS 网，包括城市或矿区GPS 网，各种GPS 工程网以及GPS 综合服务网等，这类网是指国家C、D、E 级GPS 网或专为工程项目布测的工程GPS 网，即应用GPS 静态相对定位技术，布设精密工程控制网，用于城市和矿区油田地面沉降监测、大坝变形监测、高层建筑变形监测、隧道贯通测量等精密工程。GPS 用于工程测量的主要目的是测取观测点的坐标，根据精度要求不同、作业模式不同和仪器不同，有静态作业模式和动态作业模式。但是，不同工程项目起算点的基本情况不同，计算过程中应剔去粗差部分并力求灵活应用。

5、现代信息测绘技术在工程测量中的应用改进意见

(一)提高现代信息测绘技术的实时性

就当前现代信息测绘技术在工程测量中的应用现状来看，测绘技术处理的数字信息在传输和处理的过程中还存在很大的延时，可见测绘技术的实时性还有待进一步改进。因此，为了能有效提高测绘技术的实时性，需要不断的提高数据传输和处理的准确性、快捷性、实用性、及时性等，实现现代信息测绘技术所使用的各仪器数据处理的同步，从而有效提高现代信息测绘技术的实时性。

(二)改进现代信息测绘技术的水下数据测量方法

到目前为止，还没有一种独立的技术和设备可以用来实现水下数据的获取，当前现代信息测绘技术的水下数据获取还往往是通过一系列的技术和设备组合来实现的。然而这种方法由于实施起来比较复杂，影响因素比较多，所以最终获取的水下数据的精确性得不到充分的保障。为此，有必要改进现代信息测绘技术的水下数据获取方法，尽可能实现一种利用独立的一种技术或设备就可以获取水下数据的方法，从而来有效提高水下数据测量的精确度。

(三)改进现代信息测绘技术的地下数据测量方法

当前利用现代信息测绘技术来获取地下数据的方法还往往是一些平面控制测量方法，由于平面控制测量方法所获得的地下数据多是表面的一些数据，显然该方法的测量结果是不准确的。因此，我们有必要在使用平面控制方法测量之前，进行各方面的精度设计，以此来确保地下数据测量的精度。

6、结语

现代信息测绘技术在工程测量中的拓展和应用，有效的提高了工程测量数据的精确度，进而保证了工程最终的施工质量，然而现代信息测绘技术在工程测量的应用中还有一些问题亟待改进，只有解决好这些问题才能更好的发挥现代信息测绘技术在工程测量中的各种作用。