GPS 技術(shù)在測(cè)繪工程中的應(yīng)用分析

張穎

摘要：近年來(lái)，全球定位系統(tǒng)（GPS）在我國(guó)諸多領(lǐng)域得到應(yīng)用，尤其是測(cè)繪工程領(lǐng)域。GPS技術(shù)可以提高測(cè)繪速度，操作便捷，經(jīng)濟(jì)性好。本文結(jié)合大方縣1∶500地形圖測(cè)繪實(shí)例，分析GPS技術(shù)的應(yīng)用特點(diǎn)，明確數(shù)字地形圖測(cè)繪要點(diǎn)，深入探討無(wú)人機(jī)航拍技術(shù)的具體應(yīng)用，以供業(yè)內(nèi)人士參考。

關(guān)鍵詞：GPS技術(shù)；測(cè)繪工程；應(yīng)用；數(shù)字地形圖測(cè)繪；無(wú)人機(jī)航拍

中圖分類號(hào)：P228.4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1008-9500（2023）11-00-03

DOI：10.3969/j.issn.1008-9500.2023.11.014

Application Analysis of GPS Technology in Surveying and Mapping Engineering

ZHANG Ying

（112 Geological Brigade， Guizhou Bureau of Geology and Mineral Exploration and Development， Anshun 561000， China）

Abstract： In recent years， global positioning system （GPS） has been applied in many fields in China， especially in the field of surveying and mapping engineering. GPS technology can improve surveying speed， facilitate operation， and have good economy. Based on the example of 1∶500 topographic mapping in Dafang County， this paper analyzes the application characteristics of GPS technology， clarifies the key points of digital topographic mapping， and delves into the specific application of UAV aerial photography technology for reference by industry insiders.

Keywords： GPS technology; surveying and mapping engineering; application; digital topographic mapping; UAV aerial photography

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。

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(kāi)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。

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(shuō)明并在控制片上準(zhǔn)確刺點(diǎn)。

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(guò)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。

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。

參考文獻(xiàn)

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5 自然資源部.低空數(shù)字航空攝影測(cè)量外業(yè)規(guī)范：CH/T 3004—2021[S].北京：測(cè)繪出版社，2021.

6 自然資源部.低空數(shù)字航空攝影測(cè)量?jī)?nèi)業(yè)規(guī)范：CH/T 3003—2021[S].北京：測(cè)繪出版社，2021.

7 國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì).數(shù)字航空攝影測(cè)量 空中三角測(cè)量規(guī)范：GB/T 23236—2009[S].北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2009.