GPS技術(shù)在測(cè)繪工程中的應(yīng)用分析

張 穎

（貴州省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局一一二地質(zhì)大隊(duì)，貴州 安順 561000）

大方縣位于貴州省西北部，隸屬于畢節(jié)市，縣城距省會(huì)貴陽(yáng)市150 km，全縣面積約為3 500 km2。大方縣自然資源局提供24 個(gè)規(guī)劃鄉(xiāng)鎮(zhèn)內(nèi)進(jìn)行1∶500地形圖測(cè)繪的區(qū)域信息，本期控制測(cè)量在相應(yīng)區(qū)域布點(diǎn)。根據(jù)需要，測(cè)圖面積不小于1 km2時(shí)，每個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)布設(shè)3～4 個(gè)全球定位系統(tǒng)（GPS）四等網(wǎng)點(diǎn)。本測(cè)區(qū)測(cè)圖面積小于1 km2，因此直接布設(shè)一級(jí)控制點(diǎn)與二級(jí)控制點(diǎn)。根據(jù)測(cè)圖以及后續(xù)規(guī)劃定線、工程放樣等需要，采用GPS 結(jié)合全站儀的測(cè)量模式[1-2]，應(yīng)在測(cè)圖區(qū)域每平方千米布設(shè)16 個(gè)一級(jí)控制點(diǎn)與二級(jí)控制點(diǎn)。然后，據(jù)此布測(cè)一級(jí)圖根控制網(wǎng)與二級(jí)圖根控制網(wǎng)。GPS 工作原理如圖1所示。

圖1 GPS 工作原理

1 GPS 技術(shù)的應(yīng)用特點(diǎn)

1.1 測(cè)繪速度快

在現(xiàn)代信息技術(shù)支持下，GPS技術(shù)得到很大發(fā)展，廣泛應(yīng)用于測(cè)繪工程。傳統(tǒng)測(cè)量技術(shù)缺點(diǎn)比較明顯，測(cè)量時(shí)間較長(zhǎng)，投入的人力、物力較大，測(cè)量數(shù)據(jù)處理比較煩瑣。在進(jìn)行動(dòng)態(tài)測(cè)量作業(yè)時(shí)，測(cè)量技術(shù)人員可在幾分鐘內(nèi)完成測(cè)量定位及數(shù)字化處理。為了提高工作效率，測(cè)繪人員開始全面運(yùn)用GPS 技術(shù)。測(cè)繪單位可建立測(cè)繪標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)的全覆蓋，提升測(cè)繪效率。

1.2 操作便捷

當(dāng)前，科學(xué)技術(shù)迅速發(fā)展，各種測(cè)繪軟件的信息化與智能化水平不斷提升，GPS 接收機(jī)技術(shù)日漸成熟，從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化、信息化與智能化。GPS 技術(shù)的發(fā)展為測(cè)繪人員提供便利，使儀器操作變得更簡(jiǎn)單、更方便、更快捷，從而實(shí)時(shí)采集數(shù)據(jù)。

1.3 經(jīng)濟(jì)性好

在測(cè)繪工程中，與傳統(tǒng)測(cè)量技術(shù)相比，GPS 技術(shù)顯示出更為強(qiáng)大的應(yīng)用功能[3-4]。運(yùn)用GPS 技術(shù)進(jìn)行定位測(cè)量，其測(cè)量時(shí)間短，工作效率高，測(cè)量數(shù)據(jù)精準(zhǔn)。GPS 技術(shù)的應(yīng)用可大大減少人力物力投入，降低測(cè)繪成本。

2 數(shù)字地形圖測(cè)繪要點(diǎn)

項(xiàng)目1∶500 地形圖的基本等高距為2.0 m，采用40 cm×50 cm 的矩形分幅，航拍區(qū)域面積為3.0 km2，共有1 個(gè)獨(dú)立測(cè)繪區(qū)。測(cè)繪區(qū)域編號(hào)為GS01，具體信息如表1所示。1∶500 地形圖測(cè)繪采用航空攝影測(cè)量成圖，采用自行采集的無(wú)人機(jī)低空航空攝影影像，航空攝影相機(jī)為索尼A6000 全畫幅數(shù)碼單反相機(jī)，鏡頭標(biāo)稱焦距為25 mm，地面影像分辨率為5 cm。項(xiàng)目1∶500 地形圖測(cè)繪主要包括像片控制測(cè)量、像片調(diào)繪等外業(yè)工序和數(shù)字空中三角測(cè)量、數(shù)字線劃地形圖生產(chǎn)、其他4D 數(shù)字測(cè)繪成果生產(chǎn)等內(nèi)業(yè)工序。

表1 項(xiàng)目1∶500 地形圖測(cè)繪區(qū)域信息

2.1 像片控制測(cè)量

項(xiàng)目1∶500 地形圖測(cè)繪的像片控制測(cè)量包括像片控制點(diǎn)技術(shù)設(shè)計(jì)、像片控制點(diǎn)外業(yè)測(cè)量、像片控制點(diǎn)數(shù)據(jù)處理、像片控制點(diǎn)資料整理與提供等作業(yè)工序。項(xiàng)目1∶500 地形圖測(cè)繪的像片控制測(cè)量信息如表2所示。項(xiàng)目像片控制點(diǎn)布設(shè)采用區(qū)域網(wǎng)方案設(shè)計(jì)，執(zhí)行《低空數(shù)字航空攝影測(cè)量外業(yè)規(guī)范》（CH/T 3004—2021）[5]。為了避免測(cè)量人員現(xiàn)場(chǎng)選點(diǎn)或測(cè)量差錯(cuò)，避免返工，像片控制點(diǎn)布設(shè)采用主輔雙點(diǎn)位設(shè)計(jì)，即在數(shù)字空中三角測(cè)量作業(yè)時(shí)一點(diǎn)作為控制點(diǎn)，另一個(gè)點(diǎn)作為檢查點(diǎn)。像片控制外業(yè)測(cè)量設(shè)備采用華測(cè)雙微M5 GNSS 接收機(jī)，測(cè)量方法為全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)（GNSS）-實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)測(cè)量（RTK）技術(shù)，測(cè)量等級(jí)為五等?，F(xiàn)場(chǎng)外業(yè)測(cè)量使用奧維互動(dòng)地圖規(guī)劃作業(yè)路線，觀測(cè)人員現(xiàn)場(chǎng)詳細(xì)記錄像片控制點(diǎn)位置說明并在控制片上準(zhǔn)確刺點(diǎn)。

表2 項(xiàng)目1∶500 地形圖測(cè)繪像片控制測(cè)量信息

2.2 數(shù)字空中三角測(cè)量

項(xiàng)目數(shù)字空中三角測(cè)量采用Inpho 8.0 軟件的ApplicationsMaster 模塊，主要包括影像數(shù)據(jù)預(yù)處理、構(gòu)建區(qū)域網(wǎng)、自動(dòng)內(nèi)定向、自動(dòng)選點(diǎn)和自動(dòng)相對(duì)定向、多影像匹配自動(dòng)轉(zhuǎn)點(diǎn)、控制點(diǎn)的半自動(dòng)量測(cè)、絕對(duì)定向、攝影測(cè)量區(qū)域網(wǎng)平差等工序，作業(yè)執(zhí)行《低空數(shù)字航空攝影測(cè)量?jī)?nèi)業(yè)規(guī)范》（CH/T 3003—2021）[6]、《數(shù)字航空攝影測(cè)量 空中三角測(cè)量規(guī)范》（GB/T 23236—2009）[7]。

3 無(wú)人機(jī)航拍技術(shù)應(yīng)用

本項(xiàng)目采用無(wú)人機(jī)航拍技術(shù)進(jìn)行低空航空攝影，UAV 航空攝影面積為68.5 km2。航空攝影相機(jī)為五鏡頭相機(jī)（型號(hào)賽爾102s V2），單鏡頭傳感器的有效像素不小于2 430 萬(wàn)（像幅規(guī)格7 952×5 304），總像素不小于1.2 億，鏡頭標(biāo)稱焦距為35 mm，地面影像分辨率為0.024 m。UAV 航空攝影范圍如圖2所示。UAV 航空攝影飛行平臺(tái)采用大疆經(jīng)緯M300-RTK 系列無(wú)人機(jī)，無(wú)人機(jī)通過遙控器4G 網(wǎng)卡連接網(wǎng)絡(luò)RTK服務(wù)，獲取實(shí)時(shí)差分?jǐn)?shù)據(jù)，機(jī)載GNSS 輔助航空攝影解算軟件為大疆智圖測(cè)繪版。結(jié)合航攝區(qū)域、航攝期間天氣、航空攝影設(shè)備等具體情況，根據(jù)大方縣馬場(chǎng)鎮(zhèn)規(guī)劃紅線，本項(xiàng)目劃分1 個(gè)航空攝影區(qū)，飛行作業(yè)3 架次，獲取影像14 225 張，航空攝影區(qū)基本情況如表3所示。

表3 項(xiàng)目航空攝影區(qū)基本情況

圖2 大方縣馬場(chǎng)鎮(zhèn)規(guī)劃紅線UAV 航空攝影范圍

4 結(jié)語(yǔ)

在測(cè)繪工程中，GPS 技術(shù)展示出方便快捷、數(shù)據(jù)精度高、接收數(shù)據(jù)快、測(cè)繪時(shí)間短、不受場(chǎng)地限制等特點(diǎn)，大大減輕測(cè)繪人員的工作強(qiáng)度，縮短工作時(shí)間，可高效地完成測(cè)繪任務(wù)。同時(shí)，可結(jié)合無(wú)人機(jī)航拍技術(shù)，制作三維視圖，建立空間立體圖像，更加直觀地反映測(cè)區(qū)地形地貌特點(diǎn)，更好地指導(dǎo)生產(chǎn)，為工程施工提供極大便利。為更好地服務(wù)測(cè)繪工程，測(cè)繪人員還需要關(guān)注軟硬件的升級(jí)、北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的應(yīng)用。