GPS在地質(zhì)測繪工作中的應(yīng)用解析

周劍景

（景德鎮(zhèn)市勘察測繪院，江西 景德鎮(zhèn) 333000）

1 GPS 概述

全球定位系統(tǒng)簡稱為GPS，GPS 全球定位系統(tǒng)最開始服務(wù)與軍事，美國建立GPS 定位系統(tǒng)的建立是為了軍事發(fā)展，后來GPS 像民間開放后美國為軍事和民用安排了不同頻段，并且廣播了P 碼和C/A 碼不同精度的位置信息。20世紀(jì)90年代中期，美國為了提升自身的安全系數(shù)，在民用衛(wèi)星上加入了（Selective Availability）簡稱SA，進行人為的擾亂，使得一般民用GPS 接收機的精度只有100 米左右，精度大大被降低。2000年5月2日，SA 干擾被取消,使全球所有GPS 接收機的精度在一夜之間提高了很多，精度可以用米來計算。美國官方之所以停止SA 政策，是由于美國軍方現(xiàn)已開發(fā)出新技術(shù)，可以隨時隨地降低對美國存在威脅地區(qū)的民用GPS 精度，使得想造成威脅的犯罪分子無從下手，所以這種高精度GPS 才可以全球免費開放使用。全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)還包括俄羅斯GLONASS 全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)、歐盟伽利略衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)、北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)等。GPS 導(dǎo)航系統(tǒng)是目前最成熟的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。GPS 導(dǎo)航系統(tǒng)通常情況下利用衛(wèi)星進行精確的測時和測距，具有在海、陸、空全方位實時導(dǎo)航與定位的能力。很大程度的提高了軍事力量和民用便捷性。

2 GPS 測量技術(shù)概述

2.1 GPS 測量技術(shù)分析

GPS 飛速發(fā)展，被廣泛應(yīng)用于工程建設(shè)、地質(zhì)測繪的各個領(lǐng)域，在GPS 測量技術(shù)推廣之前，所有的測量工作都是由人工完成。耗費了更多時間，更多精力，往往無法滿足地質(zhì)工程測量實際需要。通過運用這項技術(shù)在自動化程度方面顯得更高，不僅精度高，可以對數(shù)據(jù)進行快速的分析和處理，而且還能夠自動成圖，成圖速度快，可以充分利用計算機對相關(guān)數(shù)據(jù)做出自動處理，并得到較為精準(zhǔn)的數(shù)字地形圖。應(yīng)用優(yōu)勢明顯。有關(guān)GPS 定位系統(tǒng)、RS 遙感系統(tǒng)和GIS 地理信息系統(tǒng)等方面的應(yīng)用都取得了良好的進展和優(yōu)勢。為GPS 測量技術(shù)的進一步應(yīng)用和發(fā)展奠定了扎實的基礎(chǔ)。GPS 測繪技術(shù)的應(yīng)用，最主要的一點是能夠為地質(zhì)測量工作者提供更加精準(zhǔn)的地質(zhì)勘測信息三維坐標(biāo)和特征屬性。

2.2 GPS 測量技術(shù)應(yīng)用優(yōu)勢

GPS 測量和傳統(tǒng)的測量技術(shù)相比，現(xiàn)在所使用的GPS 測圖技術(shù)更具有先進性、準(zhǔn)確性和便捷性。

2.2.1 測圖精度高

和傳統(tǒng)的測量技術(shù)相比，現(xiàn)在所使用的GPS 測圖技術(shù)更具有優(yōu)勢，結(jié)合GPS定位系統(tǒng)的測量技術(shù)使得工程測圖的準(zhǔn)確性大大提高。GPS 測繪技術(shù)利用儀器誤差值一般控制在±0.5mm，把誤差控制在了該范圍內(nèi)，進而使其點位測量比較準(zhǔn)確。在三維坐標(biāo)數(shù)據(jù)采集工作中，能夠?qū)Φ匦芜M行自動化采集并且可以快速的將其建成三維模型，很大程度的減少測量誤差的出現(xiàn)。不僅精度高，可以對數(shù)據(jù)進行快速的分析和處理，并得到較為精準(zhǔn)的地形圖。隨著我國目前科技的飛速發(fā)展，由于繪圖圖紙的變化，圖紙上呈現(xiàn)出來的信息也會隨著科技發(fā)展而變化，影響到數(shù)字信息的準(zhǔn)確性，所以正確使用GPS 定位系統(tǒng)可以有效的解決此類問題，從而使誤差降低到最小化。

2.2.2 自動化程度高

由于GPS 導(dǎo)航系統(tǒng)是在計算機技術(shù)的發(fā)展中出現(xiàn)的，所以也擁有著計算機技術(shù)的特點，即自動化、高速化。所以GPS 在測繪工程測量的過程中需要結(jié)合計算機技術(shù)，如此才能夠增加其自動化水平。利用人工測量計算地理距離與坐標(biāo)，從而達到自動化，計算機可以對數(shù)據(jù)進行記錄，這樣會減小測繪人員的工作量，提高其效率。

3 GPS 在地質(zhì)測繪工作中的應(yīng)用

3.1 GPS 在地質(zhì)測繪工作中的應(yīng)用

如今GPS 已經(jīng)成為當(dāng)今世界上最實用，也是應(yīng)用最廣泛的導(dǎo)航、指揮和調(diào)度系統(tǒng)。GPS 可以為測量人員提供精確的三維定位，隨時可以提供坐標(biāo)的三維空間，能夠進行厘米級甚至毫米級精度的靜態(tài)相對定位。在傳統(tǒng)的地質(zhì)測繪工作中，先要建立控制點，然后進行碎步測量，繪成大比例尺地形圖。這些方法工作量大、成本高、速度慢、花費時間長。將GPS 和測繪工作相結(jié)合就可以完全可以克服這個缺點，運用GPS 動態(tài)測量，在需要在測的控制點上停留一兩分鐘，就可以獲得每個點的坐標(biāo)和高程。再結(jié)合輸入控制點的編碼和特征以及其他屬性信息。就可以形成一套完整的控制點數(shù)據(jù)，內(nèi)業(yè)使用相對應(yīng)的成圖軟件就可輕松的完成成圖工作。由于使用這種方法只需要控制點的坐標(biāo)和特征以及屬性信息，大大程度的降低了成本和工作時間，所以GPS 的應(yīng)用在測繪行業(yè)得以普及。

3.1.1 GPS 靜態(tài)控制測量

測繪是較早推廣使用GPS 技術(shù)的領(lǐng)域之一，在最開始GPS 主要運用于控制測量，變形觀測和高精度的大地測量。利用靜態(tài)控制測量的方法，建立各種等級的控制網(wǎng)和變現(xiàn)觀測網(wǎng)。隨著動態(tài)定位系統(tǒng)的發(fā)展和完善，GPS 導(dǎo)航系統(tǒng)也廣泛運用與測圖、施工放樣、地理信息采集等方面，在這些工作中取得廣泛的應(yīng)用。在GPS 動態(tài)測量的發(fā)展中，靜態(tài)測量依然是測繪工作的重要方法。

3.1.2 GPS 控制點的選點和埋石

由于GPS 是通過衛(wèi)星信號傳輸實現(xiàn)了定位測量，不需要觀測點之間通視，這就可以解決傳統(tǒng)測量過程中必須滿足測站點之間通視的問題，而且GPS 精度主要受到衛(wèi)星的影響，和地面點狀態(tài)無關(guān)，選點和埋石也相對簡單、方便。

3.1.3 GPS 水準(zhǔn)測量

利用GPS 可以實現(xiàn)水準(zhǔn)測量，GPS 相對定位可以精確的得到基線向量，平差得到高精度的大地高程。在實際測量工作中，大多數(shù)情況是使用正常高系統(tǒng)，找出GPS 點的大地高程和正常高的關(guān)系，用模型進行轉(zhuǎn)換，得到準(zhǔn)確的一套數(shù)據(jù)。GPS 的精度大概在（2-3）*10^-6，如果在計算和觀測過程中采用有效的誤差處理方法，可以將誤差降低到允許誤差之下。但是將GPS 觀測的大地高轉(zhuǎn)換為正常高時，會產(chǎn)生明顯的誤差。

3.1.4 GPS 測量數(shù)據(jù)內(nèi)業(yè)處理

GPS 的處理方式就是接收機和衛(wèi)星之間偽距、載波相位和衛(wèi)星星歷等數(shù)據(jù)的計算和處理。GPS 的觀測值中包含衛(wèi)星的觀測數(shù)據(jù)和地面氣象觀測數(shù)據(jù)等。GPS通過數(shù)據(jù)傳輸、格式轉(zhuǎn)換、基線解算和網(wǎng)與地面網(wǎng)聯(lián)合平差四個階段的相互配合完成數(shù)據(jù)處理。

3.2 RTK 在測繪中的應(yīng)用

3.2.1 RTK 應(yīng)用概述

RTK 測量技術(shù)是現(xiàn)如今地質(zhì)勘查工作中重要的數(shù)字化測繪技術(shù)之一。RTK 測量技術(shù)的應(yīng)用給我國數(shù)字化測圖提供了強有力的基礎(chǔ)。RTK 技術(shù)實際上也就是，載波相位差分技術(shù)。在測繪工作中，各個測繪移動站都會從GPS 定位系統(tǒng)中獲取坐標(biāo)位置和三維坐標(biāo)，并快速形成相位差分觀測值，從而完善三維坐標(biāo)點。RTK測量技術(shù)應(yīng)用便捷、精準(zhǔn)度高、能夠解決傳統(tǒng)方法中必須通視的問題。所以RTK測量技術(shù)在測繪領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。不僅提高了工作人員工作效率，降低了成本而且也提高了數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)度。

3.2.2 RTK 平面控制測量

RTK 平面控制測量主要技術(shù)要求應(yīng)符合規(guī)定，合理利用GPS 定位系統(tǒng)。RTK平面控制測量時移動站采集觀測數(shù)據(jù)，通過接受基準(zhǔn)站傳輸?shù)臄?shù)據(jù)處理差分觀測值，通過坐標(biāo)轉(zhuǎn)換法把地心坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為指定坐標(biāo)得到相對于的平面坐標(biāo)。

3.2.3 RTK 高程控制測量

RTK 高程控制測量主要技術(shù)要求應(yīng)符合規(guī)定，RTK 控制點的高程測定通過移動站測得大地高減去移動站的高程異常獲得。

4 結(jié)語

綜上所述，本文從GPS 的發(fā)展、GPS 定位系統(tǒng)和測繪技術(shù)相結(jié)合的優(yōu)點分析入手，對GPS 測量在地質(zhì)工程測量中的應(yīng)用進行了詳細分析，并在最后重點研討了和GPS 有關(guān)儀器在測繪工作中的應(yīng)用，這對推動地質(zhì)測量的發(fā)展具有十分重要的意義。