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

劉 亮

（西安大地測(cè)繪股份有限公司，陜西西安 710000）

近年來(lái)，我國(guó)GPS控制測(cè)繪技術(shù)得到了迅速發(fā)展，其能夠?yàn)槿藗兲峁┛茖W(xué)、準(zhǔn)確的三維地理信息信息，對(duì)我國(guó)地理信息系統(tǒng)的發(fā)展也能夠起到良好的促進(jìn)作用。因此我國(guó)還需要加強(qiáng)對(duì)GPS控制測(cè)繪技術(shù)的重視力度，促進(jìn)我國(guó)測(cè)繪行業(yè)得到進(jìn)一步發(fā)展。

1 GPS技術(shù)的工作原理以及應(yīng)用特點(diǎn)

1.1 GPS技術(shù)工作原理概述

在GPS的地質(zhì)測(cè)繪工作中，主要通過(guò)載波相位方式開(kāi)展測(cè)繪工作，RTK技術(shù)多偏向于動(dòng)態(tài)定位作用，對(duì)于GPS定位準(zhǔn)確性的提升也有著積極意義。在GPS技術(shù)應(yīng)用過(guò)程中，可以在結(jié)合實(shí)時(shí)測(cè)繪數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上進(jìn)行三維模型的構(gòu)建，幫助測(cè)繪人員進(jìn)行測(cè)繪位置的精準(zhǔn)確定，在具體測(cè)繪過(guò)程中，精準(zhǔn)度最高能夠達(dá)到厘米單位。采用KPT技術(shù)開(kāi)展測(cè)繪工作時(shí)，一方面可以借助于基準(zhǔn)站與測(cè)站之間進(jìn)行數(shù)據(jù)聯(lián)系的構(gòu)建，隨后將測(cè)繪所得數(shù)據(jù)直接傳輸?shù)搅鲃?dòng)站。此外，GPS采集的地理信息數(shù)據(jù)也能夠直接傳輸給流動(dòng)站，借此促進(jìn)地質(zhì)測(cè)繪技術(shù)的全面性和合理性進(jìn)一步提高。GPS技術(shù)可以通過(guò)衛(wèi)星完成定位操作，借助于實(shí)際衛(wèi)星導(dǎo)航形式，實(shí)現(xiàn)對(duì)不同物體以及移動(dòng)情況的準(zhǔn)確監(jiān)測(cè)工作，在地球動(dòng)態(tài)參數(shù)獲取以及實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)檢測(cè)工作中具有重要意義。

1.2 GPS技術(shù)的應(yīng)用特點(diǎn)

相較于傳統(tǒng)測(cè)繪技術(shù)，GPS技術(shù)還具備有操作簡(jiǎn)便以及測(cè)繪精準(zhǔn)度高的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，因此在工程測(cè)繪以及地理信息系統(tǒng)等多個(gè)領(lǐng)域中也獲得了良好的應(yīng)用效果。在GPS技術(shù)應(yīng)用過(guò)程中，通過(guò)與電子技術(shù)充分結(jié)合的方式，能夠通過(guò)相關(guān)信息軟件，在15 min內(nèi)進(jìn)行20 km范圍內(nèi)的測(cè)繪工作。如果不同的移動(dòng)臺(tái)以及基準(zhǔn)站之間的距離控制在1.5 m之內(nèi)，應(yīng)用GPS技術(shù)還可以在2 min內(nèi)完成相關(guān)的工程測(cè)繪內(nèi)容。

此外，GPS控制測(cè)繪技術(shù)在應(yīng)用過(guò)程中具有高效能的特點(diǎn)，能夠一次性針對(duì)物體位置開(kāi)展三維坐標(biāo)以及高程測(cè)量工作。通過(guò)GPS技術(shù)的應(yīng)用能夠在區(qū)域內(nèi)任意位置進(jìn)行選點(diǎn)，不需要進(jìn)行控制點(diǎn)數(shù)量的重復(fù)性測(cè)量，有效減少測(cè)繪工作開(kāi)展過(guò)程中人力、物力以及財(cái)力等方面的消耗。

GPS技術(shù)還能夠?qū)崿F(xiàn)三維坐標(biāo)的實(shí)時(shí)讀取，開(kāi)展多樣化設(shè)計(jì)工作，滿足客戶們的實(shí)際測(cè)繪數(shù)據(jù)。應(yīng)用GPS技術(shù)進(jìn)行地理測(cè)繪時(shí)，還可以避免數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程中的人為誤差，保障測(cè)繪數(shù)據(jù)的真實(shí)性。

2 GPS控制測(cè)繪技術(shù)體系

通過(guò)創(chuàng)建三維控制網(wǎng)的方式，能夠促使GPS控制測(cè)繪系統(tǒng)的作用充分發(fā)揮出來(lái)，具備高精密度以及靈活性的應(yīng)用特征。通過(guò)三維網(wǎng)建設(shè)方式的應(yīng)用，可以保障測(cè)繪數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，減少地形以及障礙物等因素對(duì)于測(cè)繪工作造成的影響，最大限度保障測(cè)量數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)性。借助GPS基準(zhǔn)站的構(gòu)建，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)觀測(cè)數(shù)據(jù)的儲(chǔ)存與觀測(cè)，進(jìn)行系統(tǒng)測(cè)繪數(shù)據(jù)的保留與顯示。通過(guò)規(guī)范采樣模式，能夠?qū)蛻魝兯峁┑娜S數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄，間隔一段時(shí)間后能夠直接將數(shù)據(jù)傳輸?shù)较嚓P(guān)處理軟件中，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行三維坐標(biāo)的構(gòu)建。在該測(cè)繪模式中所獲取的數(shù)據(jù)也可以進(jìn)行重復(fù)性使用，對(duì)數(shù)據(jù)處理效率具有積極意義。

此外，通過(guò)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)差分GPS技術(shù)的應(yīng)用，能夠?qū)^(qū)域現(xiàn)場(chǎng)的坐標(biāo)位置進(jìn)行獲取，還能夠?qū)崿F(xiàn)流動(dòng)站接收機(jī)、基準(zhǔn)站接收機(jī)以及數(shù)據(jù)鏈等系統(tǒng)的有效銜接。相較于傳統(tǒng)的測(cè)繪技術(shù)，在建筑工程測(cè)量方面也有廣泛應(yīng)用，測(cè)繪工作的準(zhǔn)確性可以得到有效保障。

3 GPS控制測(cè)繪技術(shù)在地理信息系統(tǒng)中的具體應(yīng)用

3.1 點(diǎn)位測(cè)設(shè)

在地質(zhì)工程勘察測(cè)繪中需要對(duì)地質(zhì)工程所在區(qū)域內(nèi)的各個(gè)布點(diǎn)高程、經(jīng)緯度進(jìn)行明確，在此基礎(chǔ)依據(jù)下實(shí)現(xiàn)各個(gè)點(diǎn)位的有效連接，為目標(biāo)測(cè)繪區(qū)域內(nèi)進(jìn)行空間分布圖的構(gòu)建工作。幫助測(cè)繪技術(shù)人員對(duì)目標(biāo)區(qū)域的大小以及形狀等因素進(jìn)行綜合分析，為地質(zhì)工程的設(shè)計(jì)和施工工作提供三維空間坐標(biāo)測(cè)繪數(shù)據(jù)。在進(jìn)行測(cè)設(shè)點(diǎn)位過(guò)程中，能夠利用GPS技術(shù)對(duì)測(cè)量目標(biāo)區(qū)域內(nèi)關(guān)鍵點(diǎn)的高程、維度進(jìn)行測(cè)量，對(duì)關(guān)鍵點(diǎn)的三維坐標(biāo)值的精準(zhǔn)獲取。通過(guò)定點(diǎn)測(cè)設(shè)工作的應(yīng)用，能夠?qū)崿F(xiàn)三維坐標(biāo)值的有效獲取，還可以進(jìn)行三維模型的構(gòu)建，為地質(zhì)工程設(shè)計(jì)人員以及施工人員構(gòu)建精準(zhǔn)空間結(jié)構(gòu)模型，在地理信息系統(tǒng)中具有良好的應(yīng)用效果。

3.2 在空間分析方面的應(yīng)用

空間分析也是地理信息系統(tǒng)的重要內(nèi)容，通過(guò)空間分析技術(shù)的應(yīng)用，能夠?qū)Φ厍蚩臻g的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)信息進(jìn)行還原，在此基礎(chǔ)上提取出相應(yīng)的數(shù)據(jù)。例如，在天氣監(jiān)測(cè)中通過(guò)空間分析技術(shù)的應(yīng)用，可以促進(jìn)天氣預(yù)報(bào)的精準(zhǔn)性進(jìn)一步提高。但是僅憑借地理信息系統(tǒng)進(jìn)行空間數(shù)據(jù)分析，對(duì)于一些細(xì)微的實(shí)物也無(wú)法進(jìn)行精準(zhǔn)測(cè)量。通過(guò)GPS控制測(cè)繪技術(shù)的應(yīng)用，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)信息的收集工作，在此基礎(chǔ)上展開(kāi)更詳細(xì)、明確的空間分析工作。此外，在采用GPS控制測(cè)繪技術(shù)時(shí)，可以借助計(jì)算機(jī)技術(shù)實(shí)現(xiàn)空間模型的構(gòu)建工作，為用戶的數(shù)據(jù)查詢提供良好依據(jù)，例如在無(wú)人機(jī)領(lǐng)域中可以將GPS控制測(cè)繪技術(shù)融入空間分析工作，為無(wú)人機(jī)提供決策方案。

3.3 工程控制測(cè)量中的應(yīng)用

在地質(zhì)工程勘察測(cè)繪工作中，控制測(cè)量能夠?qū)こ趟趨^(qū)域內(nèi)地形、地貌等特征進(jìn)行測(cè)繪，在此基礎(chǔ)上完成三維刻畫(huà)工作。工程控制測(cè)量工作可以幫助地質(zhì)工程設(shè)計(jì)人員以及施工人員，更好地了解目標(biāo)區(qū)域內(nèi)的地形和地貌條件，還能夠?yàn)楣こ虉D紙?jiān)O(shè)計(jì)工作以及施工組織安排工作提供良好的參考依據(jù)。在以往的勘察測(cè)繪工具應(yīng)用過(guò)程中，其在面對(duì)復(fù)雜地形進(jìn)行精準(zhǔn)高程跟坐標(biāo)獲取時(shí)，還存在獲取難度比較大的問(wèn)題，針對(duì)一些工作人員無(wú)法涉及的區(qū)域，采取的數(shù)據(jù)精度也難以得到有效保障。

通過(guò)GPS控制測(cè)繪技術(shù)的應(yīng)用，能夠?qū)鹘y(tǒng)測(cè)繪技術(shù)中存在的弊端進(jìn)行妥善解決和控制。例如，通過(guò)GPS-RTK技術(shù)的應(yīng)用，具體包含有基準(zhǔn)站、數(shù)據(jù)鏈以及流動(dòng)站等構(gòu)成，在采用該技術(shù)進(jìn)行工程測(cè)繪工作時(shí)，首先需要在目標(biāo)區(qū)域內(nèi)已知的三維坐標(biāo)控制點(diǎn)上進(jìn)行GPS接收器的安裝工作，隨后通過(guò)GPS衛(wèi)星進(jìn)行持續(xù)的跟蹤、觀測(cè)以及調(diào)試工作。通過(guò)將衛(wèi)星獲取的數(shù)據(jù)傳送到基準(zhǔn)站的方式，地質(zhì)工程勘察測(cè)繪工作人員只需要通過(guò)接收器來(lái)對(duì)目標(biāo)區(qū)域內(nèi)的GPS衛(wèi)星信號(hào)進(jìn)行定點(diǎn)檢測(cè)，隨后通過(guò)時(shí)差分處理的方式，對(duì)移動(dòng)接收器所處位置的高程以及經(jīng)緯度進(jìn)行精準(zhǔn)計(jì)算，借此獲得良好的地質(zhì)測(cè)繪效果。

4 導(dǎo)航系統(tǒng)與地理系統(tǒng)的融合

在地理信息系統(tǒng)中，進(jìn)行測(cè)繪數(shù)據(jù)結(jié)果的對(duì)比也具有重要意義，在確保數(shù)據(jù)庫(kù)整合的基礎(chǔ)上，進(jìn)行組織架構(gòu)和組織要素的合理分類(lèi)，實(shí)現(xiàn)信息內(nèi)容的高效集中，使GPS控制測(cè)繪技術(shù)的作用得以充分發(fā)揮。在GPS及GIS作用下，可以借助二維以及三維技術(shù)的應(yīng)用，將實(shí)際測(cè)繪情況繪制成相應(yīng)圖形。例如，在部分城市的濕地公園附近會(huì)進(jìn)行工廠的建設(shè)，導(dǎo)致大量廢水被排放到河水中，周?chē)h(huán)境污染程度進(jìn)一步加重。通過(guò)GPS控制測(cè)繪技術(shù)的應(yīng)用，可以對(duì)具體工程污染擴(kuò)散圖進(jìn)行模擬。

GPS控制測(cè)繪技術(shù)中的空間定位功能，可以確保該技術(shù)和地理信息系統(tǒng)的有效融合，對(duì)采集的精準(zhǔn)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行空間描繪以及綜合分析工作，借此促進(jìn)現(xiàn)代化數(shù)據(jù)管理水平充分發(fā)揮出來(lái)。近年來(lái)隨著我國(guó)城市化進(jìn)程的不斷加快，信息技術(shù)的作用也充分彰顯出來(lái)，為了保障空間數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)性，還需要通過(guò)GPS控制測(cè)繪做好地理信息的有效測(cè)繪，滿足人們的導(dǎo)航需求。

4.1 RTK定位技術(shù)的應(yīng)用

RTK定位技術(shù)作為GPS控制測(cè)繪技術(shù)中的重要技術(shù)，能夠借助快速動(dòng)態(tài)及快速靜態(tài)，實(shí)現(xiàn)連續(xù)性的定位操作工作，針對(duì)測(cè)站點(diǎn)的三維定位功能也可以起到良好的保障效果，促進(jìn)空間定位的精準(zhǔn)度達(dá)到厘米級(jí)別。

目前，在進(jìn)行GPS控制測(cè)量數(shù)據(jù)的應(yīng)用過(guò)程中，多是以傳輸流動(dòng)站為主，隨后進(jìn)行全面的數(shù)據(jù)連接操作，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)基準(zhǔn)站的全面接收和管理工作。借助實(shí)際RTK控制測(cè)繪技術(shù)的應(yīng)用，可以將觀測(cè)值與基準(zhǔn)站坐標(biāo)信息與GPS數(shù)據(jù)一起傳輸?shù)搅鲃?dòng)站中，實(shí)現(xiàn)GPS數(shù)據(jù)和RTK數(shù)據(jù)資料的存儲(chǔ)、分析工作，對(duì)于測(cè)繪技術(shù)水平的提升具有積極意義。

4.2 定界勘測(cè)中的應(yīng)用

在通過(guò)GPS控制測(cè)繪技術(shù)應(yīng)用過(guò)程中，工作人員還可以將其融入城鎮(zhèn)地籍測(cè)量工作中，對(duì)于城鎮(zhèn)建設(shè)的開(kāi)發(fā)以及利用工作具有重要作用。將GPS控制測(cè)繪技術(shù)作為定界手段，為后續(xù)測(cè)繪工作提供良好的地理參考數(shù)據(jù)?；趯?shí)際地籍勘測(cè)角，還會(huì)遇到復(fù)雜地形以及勘測(cè)面積比較大的特征，在GPS技術(shù)幫助下可以對(duì)測(cè)量難度起到良好的控制效果，促進(jìn)地籍定界準(zhǔn)確性的提高。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，GPS控制測(cè)繪技術(shù)作為一種比較成熟的現(xiàn)代化測(cè)繪技術(shù)，在多個(gè)領(lǐng)域中均獲得了良好的應(yīng)用效果，對(duì)我國(guó)社會(huì)發(fā)展也有著積極的促進(jìn)作用。通過(guò)將GPS控制測(cè)繪技術(shù)與地理信息系統(tǒng)進(jìn)行融合的方式，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)測(cè)繪工作模式的優(yōu)化，促進(jìn)我國(guó)測(cè)繪水平進(jìn)一步提高，對(duì)于測(cè)繪行業(yè)的發(fā)展也具有積極意義。本文主要就GPS控制測(cè)繪技術(shù)在地理信息系統(tǒng)中的應(yīng)用進(jìn)行了深入探究，為相關(guān)測(cè)繪工作人員提供理論幫助。