地質(zhì)測(cè)繪中GPS技術(shù)的運(yùn)用路徑探究

宋劍飛

（遼寧省地質(zhì)勘查院有限責(zé)任公司，遼寧 大連 116100）

GPS技術(shù)在經(jīng)過(guò)了漫長(zhǎng)的發(fā)展后，已經(jīng)逐漸的完善，應(yīng)用的范圍也十分的廣泛。GPS技術(shù)不僅能夠提供更高的自動(dòng)化水平，還能提高定位的精準(zhǔn)度，提高效率，并且GPS技術(shù)可以提供全天候的定位信息[1]。GPS技術(shù)的原理是實(shí)現(xiàn)對(duì)已知的地理位置衛(wèi)星到接受距離的位置間的基本向量。在兩端安裝相應(yīng)的位置定位接受裝置，通過(guò)衛(wèi)星的同步觀測(cè)，將觀測(cè)的數(shù)據(jù)記錄并分析，以達(dá)到明確兩點(diǎn)間基本向量的目的。目前GPS技術(shù)已經(jīng)得到了進(jìn)一步的優(yōu)化，目前的GPS技術(shù)能夠做到在實(shí)際測(cè)量的過(guò)程中，不會(huì)受到通視條件的限制，提高了信號(hào)傳輸?shù)馁|(zhì)量，對(duì)于定位時(shí)的精準(zhǔn)度也明顯照以前的技術(shù)更高，在短時(shí)間內(nèi)就可以對(duì)目標(biāo)完成觀察并做出相應(yīng)的處理獲得一個(gè)清晰的三維坐標(biāo)圖，同時(shí)依然是可以全天候的進(jìn)行操作，也更加方便快捷[2]。目前的GPS技術(shù)應(yīng)用的測(cè)量設(shè)備也有著良好的使用價(jià)值，使得GPS技術(shù)能夠服務(wù)于更多的領(lǐng)域，同時(shí)也為地質(zhì)測(cè)繪領(lǐng)域的發(fā)展趨勢(shì)提供幫助。

1 GPS技術(shù)的路徑數(shù)據(jù)獲取與分析

目前GPS技術(shù)的數(shù)據(jù)獲取形式主要分為兩種，一種是二進(jìn)制格式，一種是十進(jìn)制格式。通過(guò)GPS接收機(jī)能夠清晰的識(shí)別和使用獲取到的數(shù)據(jù)[3]。

目前十進(jìn)制中的語(yǔ)句格式高達(dá)數(shù)十種，只要根據(jù)系統(tǒng)所要完成的任務(wù)，從對(duì)應(yīng)的語(yǔ)句中找出定位的數(shù)據(jù)信息，再將數(shù)據(jù)信息轉(zhuǎn)換到高斯平面坐標(biāo)系中，以此就完成了坐標(biāo)系的統(tǒng)一。

為了能夠使數(shù)據(jù)滿足GPS技術(shù)的測(cè)量和定位需求，還要根據(jù)GPS三維地形將數(shù)據(jù)制作成電子地圖，這就需要對(duì)GPS獲取的數(shù)據(jù)進(jìn)行坐標(biāo)的變換?？梢赃x用GPS技術(shù)中的天球坐標(biāo)系統(tǒng)以及地球坐標(biāo)系統(tǒng)進(jìn)行變換。天球坐標(biāo)系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是不會(huì)受到地球自轉(zhuǎn)的影響，通常被用于衛(wèi)星的定軌以及標(biāo)記衛(wèi)星的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。

而地球坐標(biāo)系統(tǒng)是將坐標(biāo)系固定在地球上，與地球的自轉(zhuǎn)同步，以此這個(gè)系統(tǒng)也被稱(chēng)之為地固坐標(biāo)系。其優(yōu)點(diǎn)是對(duì)于數(shù)據(jù)的處理簡(jiǎn)便，通常被用于只關(guān)心測(cè)量結(jié)果在地球上應(yīng)用的農(nóng)業(yè)當(dāng)中。

2 GPS技術(shù)的路徑數(shù)據(jù)處理

通過(guò)GPS技術(shù)獲得的路徑數(shù)據(jù)信息存在著誤差，還要通過(guò)特殊的處理方法才能開(kāi)始規(guī)劃。GPS在測(cè)量數(shù)據(jù)時(shí)產(chǎn)生的誤差會(huì)受到多方面的影響，例如儀器產(chǎn)生的誤差、人為操作產(chǎn)生的誤差以及外界環(huán)境因素產(chǎn)生的誤差等，其中人為操作產(chǎn)生的誤差可以通過(guò)安置基準(zhǔn)測(cè)量站進(jìn)行消除。

通過(guò)使用傳感器可以對(duì)GPS的天線進(jìn)行一定程度的數(shù)據(jù)校正，但通過(guò)實(shí)際操作發(fā)現(xiàn)，傳感器對(duì)GPS定位誤差的消除效果明顯，但對(duì)高程測(cè)量中的誤差消除效果有限[4]。因此通過(guò)傳感器校正后的數(shù)據(jù)還應(yīng)該進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)方法中的區(qū)間估計(jì)法進(jìn)行最后校正，將極大和極小值以及與實(shí)際情況相差很大的數(shù)據(jù)修正。再用另一種移動(dòng)加權(quán)平均法的方式對(duì)已經(jīng)排除極大、極小值和嚴(yán)重不符合實(shí)際的數(shù)據(jù)剩下的誤差較小的數(shù)據(jù)進(jìn)行校正。

3 GPS技術(shù)的路徑規(guī)劃

通過(guò)GPS技術(shù)獲得的數(shù)據(jù)信息經(jīng)過(guò)處理后，要走進(jìn)行最后一步的路徑規(guī)劃，GPS技術(shù)的路徑規(guī)劃在實(shí)際的操作中會(huì)受到很多因素的影響，例如施工車(chē)輛的動(dòng)力、路程、彎道、費(fèi)用等都會(huì)對(duì)路徑規(guī)劃產(chǎn)生影響。通過(guò)對(duì)這些因素進(jìn)行分析找出解決問(wèn)題的方法，路徑規(guī)劃要滿足施工車(chē)輛運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)向的要求，同時(shí)還要考慮道路的寬度以及重復(fù)平地的次數(shù)[5]。在遵循路徑規(guī)劃要求的基礎(chǔ)上，GPS技術(shù)主要的目的是根據(jù)需求規(guī)劃出最佳的行駛路徑，不論是在何種的平底方式，行駛路徑都會(huì)對(duì)平底的效果產(chǎn)生影響。

GPS技術(shù)在平地上進(jìn)行路徑規(guī)劃中，農(nóng)田覆蓋區(qū)域的效率是判定路徑是否最優(yōu)的主要原因。在農(nóng)田區(qū)域內(nèi)的作業(yè)，行駛路徑一般規(guī)劃為沿直線進(jìn)行，當(dāng)施工車(chē)輛的速度以及施工寬度不發(fā)生改變時(shí)，平地作業(yè)的長(zhǎng)度是農(nóng)田區(qū)域和道路作業(yè)寬度的比值，這表示規(guī)劃的路徑總長(zhǎng)度為定值。

對(duì)于GPS技術(shù)的路徑規(guī)劃中的不同彎道類(lèi)型在平地作業(yè)過(guò)程中的成本消耗也大有不同，通常情況下，施工車(chē)輛的最小轉(zhuǎn)彎決定著轉(zhuǎn)彎的類(lèi)型。大多數(shù)GPS測(cè)量的數(shù)據(jù)間隔為6m～8m，為了滿足轉(zhuǎn)彎要求，在每行之間的間隔要按照施工車(chē)輛需要進(jìn)行施工的寬度取值為3m～6m。地頭緩沖區(qū)的計(jì)算公式如下：

公式中，C代表地頭的寬度，A代表設(shè)備寬度，R代表施工車(chē)輛轉(zhuǎn)彎時(shí)的半徑，b為出線長(zhǎng)度。

GPS路徑規(guī)劃是以有規(guī)則的平滑地面行駛路線為主，通過(guò)上述路徑的規(guī)劃方法可以按照不同的類(lèi)型對(duì)路徑進(jìn)行規(guī)劃，總共規(guī)劃出了四種路線分別為連續(xù)路線、旋轉(zhuǎn)路線、對(duì)角路線以及跨越路線，對(duì)這四種路線進(jìn)行分析，若路線不滿足GPS路徑規(guī)劃條件，則可以將這種路線排除在外。

4 結(jié)語(yǔ)

本文對(duì)于GPS技術(shù)的運(yùn)用路徑的研究已經(jīng)有了一定的進(jìn)展，但還是存在一些難以解決的問(wèn)題，例如在研究是土地區(qū)域類(lèi)型主要是規(guī)則的長(zhǎng)方形塊地，但對(duì)于不規(guī)則的塊地，由于研究水平的限制，并沒(méi)有進(jìn)行探究；目前的路徑規(guī)劃系統(tǒng)只針對(duì)土地區(qū)域沒(méi)有爬坡的平整路面進(jìn)行作業(yè)，對(duì)于如何更好的規(guī)劃有坡度的土地平滑路徑仍需要進(jìn)行深入的研究和改良；在土地平滑的區(qū)域作業(yè)，忽略了施工車(chē)輛轉(zhuǎn)彎時(shí)消耗的功率因素，因此在實(shí)際的道路規(guī)劃中應(yīng)當(dāng)將影響施工車(chē)輛效率的因素以及影響平地作業(yè)產(chǎn)生費(fèi)用的因素進(jìn)行更具體的分析。