試論GPS在測繪中的使用

摘要：GPS技術(shù)從誕生開始就一直被廣泛的運用到各個領(lǐng)域中，在測繪領(lǐng)域中運用GPS技術(shù)便是其中一項十分重要的運用。GPS技術(shù)用于測繪的優(yōu)點非常多，對測繪帶來的變化可以說是革命性的。文章首先對相關(guān)概念進行了簡單的介紹，接著論述了將GPS運用到測繪領(lǐng)域的優(yōu)點所在，然后分析GPS在測繪不同方面的運用，還對GPS在測繪領(lǐng)域發(fā)展提出了展望，最后對全文進行了總結(jié)。

關(guān)鍵詞：測繪；GPS系統(tǒng)；RTK

中圖分類號：P228.4 文獻標識碼：A文章編號：1006-8937（2014）15-0051-02

1GPS概述

美國從20世紀70年代就可以致力于GPS技術(shù)的研究和開發(fā)，在經(jīng)歷了20余年的探索和嘗試之后，終于在1994取得了成功。這樣一個能夠在陸地、海洋、航空進行全面定位的系統(tǒng)很快得到了進一步的發(fā)展，并在短時間內(nèi)風靡全球。GPS問世以來，其廣泛運用的領(lǐng)域除了測繪領(lǐng)域以外，還被廣泛運用于各種交通工具的定位服務(wù)中。

1.1GPS技術(shù)與測繪

隨著我國經(jīng)濟的發(fā)展，大量先進技術(shù)被引進我國的各個部門來為我國經(jīng)濟發(fā)展提供科學技術(shù)的支持，在這樣的背景下GPS技術(shù)很快滲透到我國的各個職能部門。就目前的情況看來，在測繪部門，我國傳統(tǒng)的地面測繪技術(shù)已經(jīng)全面轉(zhuǎn)向采用GPS技術(shù)，它不但測繪速度比傳統(tǒng)的技術(shù)快，而且在測繪精度上也是遠遠好于傳統(tǒng)測繪技術(shù)的。此外，GPS的測繪范圍除了陸地以外，更是延伸到了海洋和航空領(lǐng)域，這是傳統(tǒng)的測繪技術(shù)所無法比擬的。GPS在測繪領(lǐng)域的運用可以說是具有革命性的。

1.2GPS技術(shù)在測繪方面的優(yōu)點

GPS技術(shù)能夠在測繪領(lǐng)域迅速的取代傳統(tǒng)的測繪方法，說明其相較傳統(tǒng)的測繪方法的確有許多過人之處：

①GPS的測繪速度遠遠快于傳統(tǒng)的測繪方法。在當今的經(jīng)濟和社會環(huán)境下，時間就是金錢，效率就是生命，所以GPS以其快速的測繪速度受到普遍的好評。通過布設(shè)控制網(wǎng)的方法在站點上進行觀測僅僅需要半個小時左右的時間即可，而最新的靜態(tài)觀測法的時間則更為短。如此的效率讓GPS很快便成為了測繪領(lǐng)域不可缺少的工具。除了觀測時間短、效率高之外，GPS具有極強的適應(yīng)性，不會因為天氣原因而影響觀測效果，也不受時間和地點的限制，可以說是全方位24 h都可以工作。

②GPS用于測繪的操作過程并不復雜。隨著科技革命的發(fā)展，各個領(lǐng)域的自動化都得到了提升，GPS可謂是自動化的代表之一。一般而言，GPS操作簡便，各個觀測點的工作人員僅僅只需要打開GPS的開關(guān)和設(shè)計其天線，對從GPS中取得的數(shù)據(jù)進行分析即可。而且在傳統(tǒng)的測量中，各個測試點之間都要互相能夠看得見，這樣的通視要求往往使得過去的測繪面臨許多困難。而GPS的簡單方便正好規(guī)避了這一點，無需通視則使得測繪領(lǐng)域有了質(zhì)的飛躍。

③GPS的測繪結(jié)果更加精確。GPS的測繪并沒有因為其速度快而降低測繪精度，對于測繪來說，沒有了測繪精度一切便無從談起。GPS通常的解精度為5 mm+1 ppm。這樣的測繪結(jié)果幾乎和紅外線儀器的不相上下，但是GPS在長距離測繪中會更有優(yōu)勢，當距離越長時，其測繪的結(jié)果會更加的精確。而且用GPS測量還可以得到三維坐標，還能將觀測站的大地高度的數(shù)據(jù)一并呈上。

2GPS在各測繪領(lǐng)域的運用

2.1GPS與大地測量

GPS技術(shù)中的GPS網(wǎng)有兩類，一種的范圍較大，往往是在以全世界或者國家為單位進行運用的；另一種范圍較小，往往是具有地區(qū)性質(zhì)的。前者的作用比較宏觀，主要是為一些前言和高端的科學提供服務(wù)，在普通的定位和測繪中運用得較少；后者則比較常見，用于一般的城市或者工程區(qū)域的定位和測繪，其主要作用是用于經(jīng)濟發(fā)展和滿足居民的生活需求。

2.1.1GPS網(wǎng)在大地測量中的發(fā)展和運用

在大地測量中對地球整體上的具體數(shù)據(jù)的研究是必不可少的。但是由于地球的數(shù)據(jù)實在是過于復雜而且宏大，該測量一直是相關(guān)科研人員工作的重點和難點。在GPS之前，科研人員一般采用射電天文技術(shù)，全球性的地域網(wǎng)絡(luò)得以建立。雖然這對于該領(lǐng)域的科研來說已經(jīng)是有了巨大的幫助和進步，但是其造價昂貴也阻礙了該技術(shù)的運用和推廣。隨著我國經(jīng)濟的發(fā)展和GPS技術(shù)在我國范圍更廣、深度更深的運用，在大地測繪中，我國逐步建立了GPS網(wǎng)，使大地測量的科研人員可以更加高效的進行工作。隨后我國建立了GPS技術(shù)A、B兩種網(wǎng)絡(luò)，該兩種網(wǎng)絡(luò)各司其職，相互補充，使我國的大地測量工作的精確度更上一層樓。

而我國同樣也建立了區(qū)域性的測量網(wǎng)絡(luò)，稱之為C、D、E級。這種區(qū)域性的GPS網(wǎng)邊長一般不足20 km，檢測時間更是非常短。

2.1.2對運用GPS進行大地測量的一些建議

雖然我國從20世紀70年代開始就建立了一些用于大地測量的網(wǎng)絡(luò)，但是隨著時間的推移，這些網(wǎng)絡(luò)要么年久失修面臨老化的問題，要么已經(jīng)遭受到了嚴重的認為損壞，已經(jīng)無法再為我國的社會主義建設(shè)提供支持。所以，筆者認為我國在將來一定要大力推進大地控制網(wǎng)的建設(shè)，且要優(yōu)先考慮運用GPS技術(shù)。除了應(yīng)當大力建設(shè)GPS以外，還應(yīng)當對已經(jīng)建設(shè)或者能夠使用的網(wǎng)絡(luò)進行定期的維護，并且對它們進行加密。

2.2GPS在地形、施工測繪方面的運用

在城市施工和一些礦產(chǎn)施工時需要對地形進行測繪以便進行相關(guān)規(guī)劃和施工單位安排工作。而有時在施工時有需要對地籍等信息進行測繪，明確施工土地的界線和工程目標的面積。GPS突破了常規(guī)的設(shè)置網(wǎng)點的辦法，可以在不設(shè)定控制點的情況下對目標的界線和面積等信息記性測繪。

2.2.1GPS與線路勘測

在通常的工程過程中我們往往需要對線路進行選擇。良好的線路選擇不但可以減少工程單位的工作量節(jié)約大量的人力物力，還可以在線路選擇時選擇占用房屋、良田少的線路，通過減少拆遷量來減少施工的成本，所以精確的線路選擇尤為重要。在GPS技術(shù)中，可以首先選擇一個已經(jīng)知道的點作為參考，再根據(jù)中線從特定的間隔中采集數(shù)據(jù)。最后將已知的數(shù)據(jù)進行計算機分析，將中線在地面進行標注，就可以得到想要的信息。

2.2.2RTK技術(shù)的發(fā)展與運用

RTK技術(shù)的出現(xiàn)對GPS技術(shù)來說也是具有里程碑意義的，其被廣泛的運用到了土地、施工的測量中，以更高的精確度（可以精確到厘米）廣受好評。比起之前的GPS技術(shù)如靜態(tài)、快速靜態(tài)等技術(shù)，RTK技術(shù)對數(shù)據(jù)不需要繁瑣的時候處理，其可以通過自身的求解快速的對目標進行定位，而且可以精確到厘米。這可以在次大大提高測量工作人員的效率，雖然之前的GPS技術(shù)已經(jīng)解決了通視的問題大大的提升了測量人員的工作效率，但是由于如果在后期的數(shù)據(jù)處理中發(fā)現(xiàn)定位精度不足的話，則還是需要重新測量。RTK技術(shù)中正好彌補了這一點，它可以在當時就知道測量的精度，也就避免了由于精度不足造成的事后重新測量。

通常地形測繪需要2名或者3名工作人員組成團隊，在繪圖軟件的輔助下進行測繪，而且要求在一些關(guān)鍵點上必須通視；或者是根據(jù)控制點利用經(jīng)緯儀進行測繪。而RTK技術(shù)在地形測繪方面僅僅只需要一個測量人員攜帶器械在關(guān)鍵點上采集幾秒鐘的數(shù)據(jù)，再通過電子手簿等其他儀器進行紀律。然后再帶著這些數(shù)據(jù)到計算機上進行后期的工作就可以得到最后的結(jié)果，這樣便事半功倍了。

在建設(shè)用地勘測定界測量中，RTK技術(shù)可實時地測定界樁位置，確定土地使用界限范圍、計算用地面積。利用RTK技術(shù)進行勘測定界放樣是坐標的直接放樣，建設(shè)用地勘測定界中的面積量算，可由GPS軟件中的面積計算功能直接計算并進行檢核。避免了常規(guī)的解析法放樣的復雜性，簡化了建設(shè)用地勘測定界的工作程序。

在土地利用動態(tài)檢測中，也可利用RTK技術(shù)。傳統(tǒng)的動態(tài)野外檢測采用簡易補測或平板儀補測法。如利用鋼尺用距離交會、直角坐標法等進行實測丈量，對于變通范圍較大的地區(qū)采用平板儀補測.這種方法速度慢、效率低。而應(yīng)用RTK新技術(shù)進行動態(tài)監(jiān)測則可提高檢測的速度和精度，省時省工，真正實現(xiàn)實時動態(tài)監(jiān)測，保證了土地利用狀況調(diào)查的現(xiàn)實性。

2.3GPS在航空攝影測繪中的應(yīng)用

傳統(tǒng)的航空攝影測繪對通視程度的要求非常高，一般是運用經(jīng)緯儀、全站儀等測量工具。但是我國地形又極為復雜，尤其是中西部地區(qū)山地較多，要滿足較好的通視條件比較困難。所以在傳統(tǒng)的測量中，為了解決這些困難，測量人員不得不耗費極多的時間和極多的經(jīng)費進行測量。有時候，為了會在航空攝影上花上一年的時間，再在野外控制聯(lián)測和最后的成圖上話費非常長的時間。如此時間漫長、消耗巨大的方法給測量人員的工作帶來了極大的困難。

GPS技術(shù)的引入大大解決了航空測量的問題。在上文中筆者已經(jīng)對GPS在測繪方面的優(yōu)點進行了論述，其中GPS技術(shù)不需要通視就是其十分重要的優(yōu)點之一。此外，GPS打破了傳統(tǒng)航空測量周期漫長的致命弱點，并且以其超高的準確性傲視群雄。因此，GPS在航空測量方面得到了廣泛的運用。

3發(fā)展與展望

GPS技術(shù)在我國得到了越來越廣泛的運用，其地位也變得越來越重要。GPS技術(shù)也在與時俱進的不斷發(fā)展之中。利用多基站網(wǎng)絡(luò)RTK技術(shù)建立的連續(xù)運行衛(wèi)星定位服務(wù)綜合系統(tǒng)（Continuous Opcrxtionxl Reference System）縮寫為CORS已成為測繪GPS應(yīng)用的發(fā)展熱點之一。幾年來，國內(nèi)不同行業(yè)已經(jīng)陸續(xù)建立了一些專業(yè)性的衛(wèi)星定位連續(xù)運行網(wǎng)絡(luò)，為滿足國民經(jīng)濟建設(shè)信息化的需要，一大批城市、省區(qū)和行業(yè)正在籌劃建立類似的連續(xù)運行網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，一個連續(xù)運行參考站網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的建設(shè)高潮正在到來。時代是變化發(fā)展的，雖然GPS技術(shù)有著許多的優(yōu)點并且已經(jīng)被廣泛運用，但是如果GPS技術(shù)也需要不斷的革新和發(fā)展，GPS技術(shù)在未來可以為測繪領(lǐng)域提供更多的支持。

4結(jié)語

我國經(jīng)濟建設(shè)取得目前的成就與GPS技術(shù)的運用是分不開的。當今時代，經(jīng)濟全球化帶來了信息化的高速發(fā)展，而信息的準度和速度則成為判斷信息是否有用不可缺少的標尺。大力加強信息化建設(shè)有助于我國社會主義建設(shè)，用信息化去促進經(jīng)濟社會的可持續(xù)發(fā)展。測繪就是一項提供信息的工作，而GPS以其快速性和準確性正好契合了信息化的兩點最重要的要求。所以GPS在測繪領(lǐng)域的運用可以說是歷史的必然選擇，他們結(jié)合在一起可以為社會主義建設(shè)快速的提供準確的信息。GPS有點眾多，在測繪領(lǐng)域運用廣泛，對我國的測繪工作來說是具有革命性的科技進步，希望我國在將來能夠加大GPS在測繪方面的建設(shè)，并在GPS領(lǐng)域進行發(fā)展和創(chuàng)新，爭取在該領(lǐng)域后來居上，走到GPS在測繪領(lǐng)域運用的前沿。

參考文獻：

[1] 張銘政.淺析GPS在地形測量中的應(yīng)用[J].城市建設(shè)理論研究，2012，(19).