GPS控制測繪技術(shù)在地理信息系統(tǒng)中的應(yīng)用

柴眾

摘要：信息技術(shù)的迅猛發(fā)展為測繪工作帶來了一定的契機(jī)，奠定了有力的基礎(chǔ)技術(shù)。將全球定位控制技術(shù)應(yīng)用于地理信息采集中，具有顯著的連續(xù)性、全球性、實(shí)時(shí)性特征，在抵御外部干擾方面作用十分明顯，且具備較強(qiáng)的保密性，定位相當(dāng)準(zhǔn)確?；诖?，本文主要以GPS控制測繪技術(shù)作為切入點(diǎn)，研究了其在地理信息系統(tǒng)中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：測繪；地理信息系統(tǒng)；GPS

社會經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展同時(shí)也直接推動了城市化的建設(shè)步伐，各類大型工程、建筑物處于的不斷增加狀態(tài)，同樣也對測繪技術(shù)提出了更高的要求與標(biāo)準(zhǔn)。當(dāng)前大部分測繪工程的數(shù)字測圖，主要面向?qū)ο鬄楣こ虖?fù)雜、比例較大、地下管道較多的各類圖形，同時(shí)無法避免實(shí)地測繪、野外測圖?；趯ν饨鐪y繪環(huán)境因素的考慮，大部分測繪技術(shù)人員均期望能夠在較短的時(shí)間內(nèi)完成精確的測繪工作，提升測繪效率。因此，動態(tài)GPS、全站儀等技術(shù)迅速涌現(xiàn)，全面提高了測繪效率。以下則首先介紹了GPS控制測繪技術(shù)的概況，然后分析了其在地理信息系統(tǒng)中的應(yīng)用現(xiàn)狀。

1、現(xiàn)代化GPS控制測繪技術(shù)概述

1.1 GPS控制測繪技術(shù)框架。現(xiàn)代化的GPS控制測繪技術(shù)體系是由三維測量控制網(wǎng)與GPS基準(zhǔn)站共同構(gòu)成。在測繪過程中必須保障GPS基準(zhǔn)站處于運(yùn)行狀態(tài)。一般可將GPS基準(zhǔn)站的運(yùn)行方式分為三大類型。第一，應(yīng)用廣播的形式實(shí)時(shí)發(fā)布GPS相位分差的相關(guān)信息。利用GPS測繪技術(shù)，測繪這能夠通過依托實(shí)時(shí)動態(tài)測量技術(shù)（RTK）精準(zhǔn)定位待測點(diǎn)坐標(biāo)。一般所測得的數(shù)據(jù)精度均比較高，基本可滿足施工放樣及航攝外控測量的要求。且在通訊環(huán)境無感染的前提下，可將輻射范圍擴(kuò)寬到30km左右。第二，采取事后觀測數(shù)據(jù)反饋的形式。即采樣方式。它屬于GPS基準(zhǔn)站數(shù)據(jù)記錄與采集的最為常用的方式之一，主要通過在設(shè)定的時(shí)間范圍內(nèi)，上傳所觀測到的數(shù)據(jù)，并經(jīng)由數(shù)據(jù)中心處理后確定待測點(diǎn)的三維坐標(biāo)，能夠準(zhǔn)確獲取所測點(diǎn)的空間及位置信息。第三，以廣播的形式向測繪人員發(fā)布全球定位偽距差分更正信息。即測繪人員可以偽距差分技術(shù)實(shí)時(shí)定位待測點(diǎn)坐標(biāo)，能夠滿足導(dǎo)航及車載定位系統(tǒng)的測繪要求，一般測量精度約為5m。

1.2實(shí)時(shí)動態(tài)差分GPS技術(shù)介紹。實(shí)時(shí)動態(tài)差分GPS技術(shù)對比傳統(tǒng)測繪技術(shù)而言，優(yōu)勢較多。其所需測量時(shí)間相對來說比較短，同時(shí)精度十分高，能夠快速反饋地理信息與坐標(biāo)，測繪、操作方式簡單且快捷。通?？蓪?shí)時(shí)動態(tài)差分GPS技術(shù)分為三大板塊。即基準(zhǔn)站接收機(jī)、流動站接收機(jī)、數(shù)據(jù)鏈。其中流動站接收是由實(shí)時(shí)動態(tài)差分軟件所構(gòu)成。通常情況下，基準(zhǔn)站接收機(jī)能夠持續(xù)接受可觀察到的全球定位信息系統(tǒng)的衛(wèi)星信號，同時(shí)獲取相關(guān)的地理坐標(biāo)。接收機(jī)則能夠以數(shù)據(jù)鏈作為媒介將測繪數(shù)據(jù)發(fā)送于流動站接收機(jī)中，此外，流動站接收機(jī)在接受數(shù)據(jù)信息的過程中同樣可實(shí)現(xiàn)對GPS信號的追蹤。能夠?yàn)闇y繪人員提供準(zhǔn)確的技術(shù)支持。

2、GPS控制測繪技術(shù)在地理信息系統(tǒng)中的應(yīng)用

2.1任務(wù)與測區(qū)地理情況概述。測繪內(nèi)容具體包括1：500地形圖與1：2000地形圖，岳城水庫河道斷面的測繪圖。位于磁縣西部，處于滏陽河上游區(qū)域，距離該縣城距離為35km左右，與相鄰城鎮(zhèn)相距11km，水庫主要是為邯鄲市及相鄰城鎮(zhèn)居民飲水與產(chǎn)業(yè)發(fā)展供水的源泉。所控制流域面積超過18100km2，該水庫為新建中型水庫，屬海河流域漳衛(wèi)河控制工程。測繪地區(qū)地形起伏相對比較多，地勢險(xiǎn)峻。地面植被較為茂盛，交通方便，但通視條件一般，具有較高的測繪難度，綜合測繪難度分級為4級。

2.2數(shù)字測繪系統(tǒng)應(yīng)用。以計(jì)算機(jī)技術(shù)為中心，將動態(tài)GPS、全站儀作為地理信息數(shù)據(jù)的采集工具，外接相關(guān)輸入與輸出設(shè)備，并在相關(guān)軟硬件的支撐下，對地形數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，在GIS系統(tǒng)上進(jìn)行數(shù)據(jù)處理、繪圖、空間分析與管理。

2.2.1地形數(shù)據(jù)采集。地形測繪儀器是定位野外地理信息數(shù)據(jù)的基本裝備，基于地形因素的考慮，本次應(yīng)用的設(shè)備為全站儀。圖形數(shù)字化輸入設(shè)備則為將紙質(zhì)圖像轉(zhuǎn)化為數(shù)字化地形信息的主要設(shè)備，主要為掃描儀與數(shù)字化儀。在本次工程的測繪中主要應(yīng)用GPS控制測繪數(shù)據(jù)處理軟件對地形進(jìn)行測繪，選用預(yù)報(bào)星歷，設(shè)定基線193條，定位待測區(qū)域控制網(wǎng)絡(luò)平面起測點(diǎn)分別為H413與H414，對高程的測量則選用8個水準(zhǔn)點(diǎn)實(shí)施聯(lián)合平差。

選用數(shù)字測繪系統(tǒng)對待測水庫進(jìn)行測繪，具體坐標(biāo)應(yīng)用北京坐標(biāo)系標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)用高斯3°投影設(shè)備，設(shè)定子午線為105°，將起始測算控制點(diǎn)設(shè)定為H413與H414。對平面的控制則選用國家標(biāo)準(zhǔn)C級點(diǎn)作為起始點(diǎn)，從水庫下壩與下壩部分各定位4個不同的GPS控制點(diǎn)，設(shè)置不同庫區(qū)的間隔距離在2到3km之間。以閉合網(wǎng)狀為主要形態(tài)，以河道為中心，建設(shè)28個平面控制點(diǎn)，覆蓋整個河道區(qū)域。選用靜態(tài)定位測繪方案對水庫進(jìn)行測繪，控制觀測時(shí)間為1h左右，設(shè)定測繪等級為E級。

2.2.2數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換與處理。首先通過輸入到GIS系統(tǒng)的數(shù)據(jù)進(jìn)行編輯，對數(shù)據(jù)進(jìn)行拓?fù)浣＃瑢@取的測量圖形與GIS圖層中相同的區(qū)域進(jìn)行疊加分析。GIS系統(tǒng)通過識別各屬性在數(shù)字化空間數(shù)據(jù)的空間關(guān)系，關(guān)聯(lián)復(fù)雜的空間實(shí)體，進(jìn)行相應(yīng)的數(shù)學(xué)建模和分析。對于控制測量中出現(xiàn)的線與交叉點(diǎn)分離的情況以及原地圖上污點(diǎn)等可能影響結(jié)果精確度的因素進(jìn)行針對性的處理，如選擇性清除等。同時(shí)對得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)重構(gòu)，轉(zhuǎn)換成GIS系統(tǒng)可以識別的數(shù)據(jù)格式，從而實(shí)現(xiàn)不同數(shù)據(jù)源之間的兼容。由于不同需求側(cè)重的對象屬性是不相同的，因此要求數(shù)據(jù)在分析之前，進(jìn)行一系列的投影與坐標(biāo)變換整合處理，得到精度要求不同、復(fù)雜度不同的數(shù)學(xué)模型，從而實(shí)現(xiàn)其合適的用途。

2.3空間分析。數(shù)據(jù)處理完成后，便可以利用GIS進(jìn)行空間分析，從空間物體的空間位置以及相互關(guān)聯(lián)去對空間事物進(jìn)行研究以及定量描述?？臻g分析是GIS的核心和重要功能之一，使用戶可以通過與系統(tǒng)交互而將地理數(shù)據(jù)經(jīng)過分析轉(zhuǎn)換為對自己有用的信息。同時(shí)，利用空間分析技術(shù)，通過對原始數(shù)據(jù)模型的觀察和實(shí)驗(yàn)，用戶可以獲得新的經(jīng)驗(yàn)和知識，并以此作為空間行為的決策依據(jù)?？臻g分析主要涉及查詢、量算、描述和總結(jié)、推理、優(yōu)化模擬、假設(shè)和驗(yàn)證等6個方面的操作。隨著空間分析技術(shù)的不斷發(fā)展，GIS也將從一般的空間事物處理向分析型空間決策支持方向邁進(jìn)。

參考文獻(xiàn)

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