GPS 測(cè)繪技術(shù)在測(cè)繪工程中的應(yīng)用

錢銳

新時(shí)期，在我國(guó)科學(xué)技術(shù)飛速進(jìn)步的趨勢(shì)下，越來(lái)越多的新興測(cè)繪技術(shù)不斷涌現(xiàn)，也開(kāi)始朝著數(shù)字化智能化的方向發(fā)展，而GPS 作為一種十分先進(jìn)的測(cè)繪技術(shù)，在測(cè)繪工程中得到了廣泛的應(yīng)用，并取得十分理想的效果。對(duì)于傳統(tǒng)效率低精度低的測(cè)繪技術(shù)而言，這種基于GPS 的先進(jìn)測(cè)繪技術(shù)操作更加簡(jiǎn)單，且測(cè)量工作精度更高、時(shí)間短，有著十分理想的應(yīng)用前景，對(duì)于我國(guó)現(xiàn)代化建設(shè)更有著很大的價(jià)值[1]。

1.GPS 概述及原理分析

1.1 概述

GPS 技術(shù)主要是基于地面數(shù)據(jù)傳導(dǎo)設(shè)備和監(jiān)控單位以及衛(wèi)星接收設(shè)備信息傳導(dǎo)渠道，演變而來(lái)的一種定位和導(dǎo)航系統(tǒng)。在此類技術(shù)應(yīng)用的過(guò)程中，一方面能夠有效借助衛(wèi)星高清攝像頭監(jiān)控地表環(huán)境情況；另一方面，也能以數(shù)據(jù)渠道將影像信息傳輸給計(jì)算機(jī)，在更短的時(shí)間內(nèi)獲取更加詳細(xì)的數(shù)據(jù)內(nèi)容[2]。因此，GPS 技術(shù)應(yīng)用在測(cè)繪工程中可以不斷提高工程數(shù)據(jù)采集的效率和質(zhì)量，也能避免數(shù)據(jù)核對(duì)中造成的問(wèn)題，能夠縮短時(shí)間與成本，特別是在與通信設(shè)備相結(jié)合時(shí)，能夠憑借數(shù)據(jù)傳導(dǎo)，使沿途質(zhì)量環(huán)境數(shù)據(jù)變化處于實(shí)時(shí)監(jiān)控的狀態(tài)，能夠降低地表變化等一系列問(wèn)題。對(duì)工程測(cè)繪所產(chǎn)生的影響，更能憑借智能化和自動(dòng)化技術(shù)，使GPS 技術(shù)應(yīng)用得到拓展[3]。

1.2 原理分析

GPS 技術(shù)是基于衛(wèi)星定位系統(tǒng)的一種數(shù)據(jù)的傳導(dǎo)技術(shù)，在該技術(shù)應(yīng)用的過(guò)程中，衛(wèi)星與地面監(jiān)測(cè)站數(shù)據(jù)構(gòu)成三角坐標(biāo)，通過(guò)數(shù)據(jù)處理平臺(tái)進(jìn)行數(shù)據(jù)核算，在此基礎(chǔ)上，憑借基站數(shù)據(jù)傳導(dǎo)確定地區(qū)的具體位置和高程。除此之外，衛(wèi)星系統(tǒng)能利用高清攝像頭第一時(shí)間抓拍并還原現(xiàn)場(chǎng)地貌情況，對(duì)數(shù)據(jù)加以采集，更有利于確定基準(zhǔn)站的位置。這樣也能借助相關(guān)數(shù)據(jù)資料提前擬定可視化地形圖，使測(cè)量數(shù)據(jù)的精確性和科學(xué)性都得到明顯提升[4]。

2.GPS 應(yīng)用價(jià)值及具體應(yīng)用分析

2.1 應(yīng)用價(jià)值

（1）測(cè)量的精度高且效率快。區(qū)別于傳統(tǒng)的水準(zhǔn)儀以及全站儀等設(shè)備，GPS測(cè)量基于數(shù)據(jù)提取與核對(duì)，更加高效準(zhǔn)確，也會(huì)比人工測(cè)量讀取有更大程度的提升，更能從根源上避免數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)過(guò)程中數(shù)據(jù)記錄出錯(cuò)等問(wèn)題，特別是通過(guò)信號(hào)傳導(dǎo)以及電子設(shè)備能將測(cè)量的數(shù)據(jù)儲(chǔ)存到設(shè)備內(nèi)部，并且將相關(guān)信息交流給具體單位，更有利于后續(xù)工作的開(kāi)展。在GPS 技術(shù)測(cè)量過(guò)程中，借助衛(wèi)星數(shù)據(jù)探測(cè)系統(tǒng)能夠適用不同的測(cè)量環(huán)境，減少了傳統(tǒng)的水準(zhǔn)儀以及全站儀測(cè)量設(shè)備的投入，同時(shí)還能核算數(shù)據(jù)，會(huì)顯著提升效率，更滿足高速構(gòu)建工程的需要。

（2）能夠有效解決視線遮擋的問(wèn)題。由于傳統(tǒng)的水準(zhǔn)儀以及全站儀測(cè)量中需要借助光學(xué)原理對(duì)標(biāo)尺進(jìn)行觀察，以此判定現(xiàn)場(chǎng)的高程以及坐標(biāo)點(diǎn)，但若在這一過(guò)程中存在遮擋物時(shí)，需要想辦法繞開(kāi)，否則會(huì)加劇測(cè)量工作的難度，也會(huì)造成更大失誤，但是應(yīng)用GPS 技術(shù)卻能在借助衛(wèi)星定位系統(tǒng)時(shí)，以數(shù)據(jù)定位等方式明確其經(jīng)典數(shù)據(jù)，徹底實(shí)現(xiàn)了無(wú)障礙測(cè)量方法。

（3）能夠有效簡(jiǎn)化現(xiàn)有的測(cè)量工序。在測(cè)繪工程測(cè)量時(shí)采用GPS 技術(shù)，可以取代原有傳統(tǒng)繁瑣的設(shè)備和架設(shè)，以及調(diào)整等復(fù)雜工作流程，相關(guān)數(shù)據(jù)信息能夠自動(dòng)列入儲(chǔ)存系統(tǒng)中，這類測(cè)量技術(shù)還能簡(jiǎn)化整體測(cè)量工具，使工程的勘測(cè)效率明顯提升，對(duì)工作人員的素質(zhì)要求水平也不高，更方便后續(xù)自動(dòng)化和智能化的發(fā)展。

2.2 具體應(yīng)用

（1）可以進(jìn)行野外觀測(cè)信息記錄。由于控制運(yùn)用存在一定的特殊性，因此要考慮到前期的測(cè)量不空，也要對(duì)后續(xù)所涉及的測(cè)量?jī)?nèi)容進(jìn)行充分考察，在選點(diǎn)時(shí)要注意點(diǎn)，要與大面積的水面保持一定距離，避免受到影響產(chǎn)生多路徑效應(yīng)。除此之外，選點(diǎn)的周圍高度角要保持在15°以上，避免出現(xiàn)障礙物，以免對(duì)信號(hào)的接收產(chǎn)生影響。在進(jìn)行GPS 靜態(tài)測(cè)量時(shí)，GPS 的接收機(jī)保持靜止?fàn)顟B(tài)，不同的接收機(jī)在不同的時(shí)間段內(nèi)進(jìn)行開(kāi)啟時(shí)，每一個(gè)時(shí)間段內(nèi)的接收機(jī)開(kāi)啟之前都要對(duì)測(cè)量現(xiàn)場(chǎng)的衛(wèi)星和天氣等進(jìn)行實(shí)時(shí)記錄。

（2）對(duì)觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理。在采用GPS 進(jìn)行數(shù)據(jù)預(yù)處理時(shí)，要對(duì)原始的觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行編輯和整理，為后續(xù)的計(jì)算分析打好堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)，例如，采用GPS進(jìn)行測(cè)量時(shí)，要提前對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，還要對(duì)各種基線向量加以計(jì)算，與反復(fù)觀測(cè)的數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，以此獲取更加清晰準(zhǔn)確的結(jié)果，再進(jìn)行預(yù)處理，將相關(guān)數(shù)據(jù)作為明確依據(jù)進(jìn)行平差計(jì)算，計(jì)算中也要通過(guò)獨(dú)立的基線組合成閉合圖形，再利用三維基線和相應(yīng)的方差協(xié)作，以一種觀測(cè)信息呈現(xiàn)出來(lái)。采用GPS 網(wǎng)中的三維無(wú)約束平差計(jì)算，在國(guó)家坐標(biāo)系或是城市坐標(biāo)系進(jìn)行二維約束平差。

（3）進(jìn)行水下測(cè)繪地形識(shí)別地質(zhì)測(cè)量中，要提前明確標(biāo)示位置，采用計(jì)算機(jī)進(jìn)行水下測(cè)繪。傳統(tǒng)的水下地形圖測(cè)繪方式相對(duì)繁瑣，往往需要大量的人力、物力和專業(yè)工具。例如，基于超聲波原理的探測(cè)儀，而這些設(shè)備的使用門檻相對(duì)較高，為工作人員的業(yè)務(wù)能力提出很高要求，需要對(duì)操作者進(jìn)行專業(yè)技術(shù)培訓(xùn)。但應(yīng)用GPS 系統(tǒng)以后，使原本十分復(fù)雜的水下測(cè)繪變得很好解決。

3.GPS 測(cè)繪技術(shù)在測(cè)繪工程中的應(yīng)用前景分析

3.1 GPS 測(cè) 繪技術(shù)應(yīng)用的發(fā)展前景

若想從根本上提高GPS 應(yīng)用在測(cè)繪工程中的效果，并提高其效率，需要加速GPS 測(cè)繪技術(shù)的創(chuàng)新和開(kāi)發(fā)力度，而未來(lái)GPS 測(cè)繪技術(shù)應(yīng)用具有幾點(diǎn)發(fā)展前景。

（1）可以實(shí)施動(dòng)態(tài)映射方法。在開(kāi)展測(cè)繪工作時(shí)，技術(shù)人員可以根據(jù)原始監(jiān)控點(diǎn)，適當(dāng)建立檢測(cè)基站，安裝GPS，并將其放置在具體基站中，確保能夠順利進(jìn)行測(cè)繪，為測(cè)繪工作提供幫助，還要時(shí)時(shí)調(diào)動(dòng)數(shù)據(jù)。此外，在測(cè)繪項(xiàng)目中，也可以通過(guò)無(wú)線傳輸?shù)姆绞竭M(jìn)行傳輸數(shù)據(jù)的測(cè)量，相關(guān)數(shù)據(jù)會(huì)進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示。相關(guān)負(fù)責(zé)人務(wù)必根據(jù)實(shí)際的測(cè)量情況以及其他因素來(lái)確定最佳測(cè)量點(diǎn)，以便更快、更有效地測(cè)量，獲得更加精準(zhǔn)的測(cè)量數(shù)據(jù)。

（2）GPS 網(wǎng)絡(luò)設(shè)置分析。通過(guò)上述分析，GPS 定位技術(shù)在現(xiàn)代測(cè)繪過(guò)程中占據(jù)十分重要的位置。主要是因?yàn)檫@類測(cè)繪技術(shù)使綜合測(cè)量數(shù)據(jù)變得更加精確，可以采用這種方法獲得更高質(zhì)量的數(shù)據(jù)內(nèi)容，而測(cè)量結(jié)果也能實(shí)時(shí)展現(xiàn)。發(fā)展多源遙感影像復(fù)合式的立體測(cè)圖也成為一種必然發(fā)展趨勢(shì)，能夠有效解決單行傳感器測(cè)繪時(shí)遇到的問(wèn)題，提高立體測(cè)量的精確度和有效度。

3.2 GPS 測(cè)繪技術(shù)未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)

目前，國(guó)內(nèi)外主要采用高分辨率的衛(wèi)星測(cè)繪影像進(jìn)行研究，或是在少控制點(diǎn)以及無(wú)控制點(diǎn)的情況下進(jìn)行高精度的立體測(cè)繪，研究人員會(huì)通過(guò)幾點(diǎn)探究GPS 測(cè)繪技術(shù)未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)。

（1）對(duì)高精度的測(cè)繪相機(jī)設(shè)計(jì)進(jìn)行研究，對(duì)其制造方法和使用方法進(jìn)行分析。

（2）要加強(qiáng)研究衛(wèi)星的重訪周期，建立高分辨率立體測(cè)繪時(shí)，確保其工作穩(wěn)定性能夠獲得持續(xù)性的效率和數(shù)據(jù)內(nèi)容。

（3）加強(qiáng)精密化技術(shù)的研究。

4.結(jié)論

總而言之，在新時(shí)期工程測(cè)繪過(guò)程中，引入先進(jìn)的GPS 技術(shù)已經(jīng)成為一種必然選擇。在具體測(cè)繪時(shí)，務(wù)必以現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況為指導(dǎo)，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)和工作條件制定切實(shí)可行的測(cè)繪計(jì)劃，有利于促進(jìn)測(cè)繪工作的圓滿完成。在這個(gè)過(guò)程中，要明確GPS 技術(shù)應(yīng)用的原理和優(yōu)點(diǎn)，才能維持應(yīng)用，提供更多具有可行性的平臺(tái)，憑借衛(wèi)星定位技術(shù)或是清攝像頭實(shí)時(shí)監(jiān)控地表數(shù)據(jù)變化，為后續(xù)的測(cè)繪項(xiàng)目提供全面的技術(shù)支撐。