高精度GPS在野外測繪中的應(yīng)用與優(yōu)化

石小濤

中國人民解放軍32033部隊 海南 海口 570100

當(dāng)前國內(nèi)處于一個非常重要的社會現(xiàn)代化建設(shè)進(jìn)程當(dāng)中，而在這一發(fā)展過程中，對應(yīng)的土地資源充分了解和利用十分重要，其中野外測繪的意義是通過實地勘測和數(shù)據(jù)采集，獲取地形、地貌等自然要素的準(zhǔn)確信息，為土地規(guī)劃、資源開發(fā)、環(huán)境保護(hù)、工程建設(shè)等提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)支撐。從中能夠看出新時期的野外測繪重要意義，并且對于這項工作提出了嶄新且更高的要求，為此就需要注重野外測繪中的高精度GPS技術(shù)的優(yōu)化和完善，這對于國內(nèi)當(dāng)代的土地規(guī)劃、資源開發(fā)、環(huán)境保護(hù)、工程建設(shè)等工作質(zhì)量的提升都是比較重要的，需要保持高度重視，這本身對于高精度GPS技術(shù)的發(fā)展也具有重要現(xiàn)實意義。所以，在接下來的文章中首先對高精度GPS技術(shù)進(jìn)行概述，其次分析高精度GPS在野外測繪中的優(yōu)勢，最后提出針對性的優(yōu)化意見和對策，望對此項技術(shù)應(yīng)用起到一定的借鑒和指導(dǎo)作用。

1 關(guān)于高精度GPS技術(shù)的概述

所謂的高精度GPS技術(shù)，其本質(zhì)上是一種基于全球定位系統(tǒng)的測量技術(shù)，通過專業(yè)級別硬件和軟件算法的配合之下，實現(xiàn)高測量精度的GPS技術(shù)。目前來看，高精度GPS技術(shù)的應(yīng)用范圍十分廣泛，在土地測量、建筑工程、道路設(shè)計、資源開發(fā)、環(huán)境監(jiān)測等領(lǐng)域都具有對應(yīng)的應(yīng)用。其技術(shù)原理在于，利用衛(wèi)星發(fā)射的信號，接收器將其進(jìn)行解碼，從而計算出接收器與衛(wèi)星之間的距離差，在結(jié)合測繪過程中一系列的其他信息（包含地理位置、大氣條件等等），最終得到接收器的三維坐標(biāo)。一般情況下，在高精度GPS技術(shù)的應(yīng)用過程中，需要接受多顆衛(wèi)星的信號，最終才能實現(xiàn)較高的測量精度。另外，為了避免應(yīng)用過程中出現(xiàn)誤差現(xiàn)象和問題，還需要考慮一系列眾多的因素，包含接收器的位置、天線高度和地球自轉(zhuǎn)等等因素[1]。

依據(jù)相關(guān)研究和調(diào)查可以發(fā)現(xiàn)，國內(nèi)外的傳統(tǒng)的野外測繪常使用全站儀等設(shè)備進(jìn)行測量，但是這些設(shè)備通常需要站點設(shè)置、觀測時間等復(fù)雜的操作，且精度相對較低，當(dāng)前已經(jīng)逐漸難以滿足相關(guān)的要求和需求。而高精度GPS技術(shù)可以通過全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)（GNSS）接收衛(wèi)星信號并計算位置坐標(biāo)，具有自動化、高效率、高精度等優(yōu)點[2]，能夠大幅度提升野外測繪的工作效率和數(shù)據(jù)質(zhì)量，因此近年以來，高精度GPS技術(shù)開始廣泛地在野外測繪工作中進(jìn)行應(yīng)用，這也意味著相關(guān)的野外測繪工作團隊和單位對此需要保持高度關(guān)注和重視。

2 高精度GPS在野外測繪中的應(yīng)用優(yōu)勢分析

在國內(nèi)社會現(xiàn)代化建設(shè)和發(fā)展過程中，土地資源規(guī)劃、工程建設(shè)等等方面的工作具有重要現(xiàn)實意義和價值，其中野外測繪是非常重要的一項基礎(chǔ)性質(zhì)工作，并且對于這項工作質(zhì)量、準(zhǔn)確性、效率等等方面的要求越來越高。其中傳統(tǒng)的野外測繪所使用的技術(shù)已經(jīng)逐漸難以滿足相關(guān)的要求和需求，高精度GPS在野外測繪中的應(yīng)用則可以帶來比較大的提升，具體表現(xiàn)在以下幾個方面：

2.1 觀測站之間無需通視

高精度GPS技術(shù)設(shè)備所接收的是GPS衛(wèi)星信號，信號的強度、穩(wěn)定性會對具體的技術(shù)應(yīng)用成效產(chǎn)生一定的影響。其中，高精度GPS在野外測繪中的應(yīng)用過程中，只需要觀測站的上空保持開闊，保持接收設(shè)備能夠持續(xù)穩(wěn)定收到良好的衛(wèi)星信號，就可以為野外測繪提供對應(yīng)的支持和支撐。因此，在高精度GPS在野外測繪中的應(yīng)用過程中，觀測站之間無需保持同視，并且可以大大減少測量工作所消耗的時間、成本和勞動強度。除此之外，還可以使得觀測站的點位選擇更加靈活，可以在很大程度上提升野外測繪工作的效率，這也是現(xiàn)階段野外測繪工作的主要目標(biāo)之一[3]。

2.2 定位精度比較高

目前來看，諸多行業(yè)工作的開展都需要涉及到野外測繪工作，并且對于野外測繪工作定位精度方面的要求越來越高。譬如，在水利工程項目的施工過程中，其在野外的概率比較高，并且涉及到大壩、水庫、閘門等重要設(shè)施的建設(shè)，這些設(shè)施建設(shè)對于定位精度方面的要求就比較高。其中實現(xiàn)高精度GPS在野外測繪中的應(yīng)用，就可以保障野外測繪工作的精度和準(zhǔn)確性，進(jìn)而為不同的工作內(nèi)容提供對應(yīng)的支持和支撐，這些都是傳統(tǒng)的野外測繪工作所難以實現(xiàn)的，因此在野外測繪工作過程中，需要意識到不同領(lǐng)域工作對于此項工作質(zhì)量方面提出了更高的要求，并且加強高精度GPS技術(shù)的應(yīng)用，從而促進(jìn)相關(guān)的一系列工作質(zhì)量得到全面提升[4]。

2.3 觀測時間比較短

在傳統(tǒng)的野外測繪工作當(dāng)中，需要投入大量的人力資源成本，而人為工作本身就不如一系列高新設(shè)備的工作效率高。其中，由于傳統(tǒng)野外測繪主要以人工為主，導(dǎo)致其需要的觀測時間比較長，尤其是在復(fù)雜的地形環(huán)境當(dāng)中，在觀測方面需要花費的時間更長，從而影響到了具體的野外測繪工作效率。而實現(xiàn)高精度GPS在野外測繪工作當(dāng)中的運用，由于高精度GPS技術(shù)具有更高的定位精度和更快的數(shù)據(jù)收集速度，這使得具體的野外測繪工作的觀測時間比較短，大大縮短了測量時間和減少了錯誤率。同時，高精度GPS還能夠?qū)崟r記錄地理位置信息并將其導(dǎo)入到數(shù)字地圖中，進(jìn)一步簡化了數(shù)據(jù)處理和分析過程，提高了測繪效率，這一點對于野外測繪工作質(zhì)量的提升具有重要現(xiàn)實意義。

3 高精度GPS在野外測繪中的具體應(yīng)用

目前來看，國內(nèi)的高精度GPS技術(shù)已經(jīng)比較成熟，開始在各個領(lǐng)域中進(jìn)行應(yīng)用，野外測繪就是其中之一。具體來看，其應(yīng)用內(nèi)容如以下所示：

3.1 在控制測量中的應(yīng)用

在實際的野外測繪工作當(dāng)中，測量崗位工作人員需要先進(jìn)行對應(yīng)的控制測量，簡單來說就是測量項目的區(qū)域范圍，由于野外測繪工作的環(huán)境相對惡劣，容易遭遇地下管線損毀的情況和問題，除此之外，測量點的自然因素?fù)p壞和人為破壞，經(jīng)常導(dǎo)致實際的野外測繪中的控制測量工作受到比較大的負(fù)面影響。傳統(tǒng)的控制測量工作中，由于主要以人工為主，導(dǎo)致其耗時耗力，同時還難以達(dá)到理想的工作質(zhì)量，在精度方面的分布并不均勻[5]。

其中，高精度GPS技術(shù)在野外控制測量中的應(yīng)用已經(jīng)十分常見，這項技術(shù)可以提供高精度的控制點的地理位置信息，可以支持當(dāng)下坐標(biāo)系建立或者是糾正已有的坐標(biāo)系，為測繪全流程工作提供支持。同時，在控制測量應(yīng)用中應(yīng)用高精度GPS技術(shù)時，需要在天空中能夠看到至少4顆衛(wèi)星，并通過計算衛(wèi)星信號的時間差來確定接收機的位置。由于衛(wèi)星信號會受到大氣層等因素的影響，為了獲得更高的測量精度，還需進(jìn)行一系列誤差校正，例如大氣延遲、多徑效應(yīng)等，這是相關(guān)工作人員在應(yīng)用過程中需要高度重視的。最后，高精度GPS在控制測量中的運用，還可以實時記錄野外控制測量的數(shù)據(jù)，并將其導(dǎo)入到數(shù)字地圖或GIS軟件中進(jìn)行分析。這使得野外控制測量工作變得更加高效和自動化，對于野外測繪工作的自動化、智能化都是比較重要的。

3.2 在碎部測量中的應(yīng)用

在實際的野外測繪工作當(dāng)中，地形碎部測量是一種常用的測量方式，測繪的效率和質(zhì)量都比較高，因此受到了野外測繪工作人員的青睞，地形碎部測量在野外測繪中的優(yōu)勢在于可以對地形進(jìn)行更加精細(xì)和準(zhǔn)確的測量，特別是在地形復(fù)雜、起伏較大或有局部變化的區(qū)域。此外，它可以提供更多的地形數(shù)據(jù)，例如坡度、高程和傾斜角等，這些數(shù)據(jù)對于土地利用規(guī)劃、自然資源管理和環(huán)境保護(hù)等方面都非常有用。強化高精度GPS技術(shù)在地形碎部測量中的運用，可以提供更加精準(zhǔn)的三維平面坐標(biāo)，測量成果的精度可以達(dá)到厘米級別。例如，在具體的運用過程中，將高精度GPS技術(shù)同平板測量工具銜接之后，可以實現(xiàn)高水平的數(shù)字測量，與傳統(tǒng)的碎部測量相較，不需要先進(jìn)行對應(yīng)的控制，現(xiàn)場就可以立刻成圖，這對于相關(guān)的野外測繪工作人員和單位來說，相當(dāng)于省去了諸多非必要的麻煩，工作質(zhì)量和效率都比較高。除此之外，高精度GPS技術(shù)在野外碎部測量中的應(yīng)用，對于相關(guān)的一線操作技術(shù)人員的綜合素養(yǎng)要求比較低，無需投入過多的人力成本。與之相較，傳統(tǒng)上的全站儀測量方式在測量工作中需要不斷調(diào)整測量地點，這項工作既耗費人力又耗費時間，對測量進(jìn)度也會有所影響，相比之下，高精度GPS技術(shù)在野外碎部測量中的應(yīng)用要更加合理和有效。

3.3 在線路測量中的應(yīng)用

在實際的野外測繪工作當(dāng)中，線路測量是非常常見的一項技術(shù)和方法，線路測量當(dāng)中主要就是建筑物的放樣測量。實現(xiàn)高精度GPS技術(shù)在野外線路測量中的運用，需要注重設(shè)置好對應(yīng)的測量路線基本參數(shù)，包含線路的起點坐標(biāo)和線路的終點坐標(biāo)、曲線轉(zhuǎn)角，半徑等數(shù)據(jù)信息輸入到RTK控制器當(dāng)中，便可以完成放樣工作。。并且目前來看，以下的諸多測繪工作內(nèi)容都可以進(jìn)行高精度GPS技術(shù)的運用：

①定位導(dǎo)線、桿塔等測量對象的位置；

②測量導(dǎo)線、桿塔等物體之間的距離和角度；

③收集地形數(shù)據(jù)，例如海拔高度、坡度等；

④通過實時動態(tài)定位，對移動式測量設(shè)備進(jìn)行位置校正。

依據(jù)長期的實踐工作效果上來看，利用高精度GPS技術(shù)，在野外線路測量中可以大幅提高測量效率和準(zhǔn)確性，并降低測量成本和風(fēng)險，這也是野外測繪測量工作的主要目標(biāo)之一。例如相關(guān)的野外測繪工作人員和單位，在運用高精度GPS技術(shù)過程中，可以通過安裝高精度GPS接收器在輸電線路上，可以實時獲取線路的位置以及溫度、濕度等環(huán)境參數(shù)數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)可以幫助電力公司快速檢測和解決線路故障，并且可以用于對線路進(jìn)行定期的維護(hù)和監(jiān)測。

3.4 在土地測繪中的應(yīng)用

在國內(nèi)社會現(xiàn)代化建設(shè)和發(fā)展過程中，最為重要的一項工作就是土地資源的規(guī)劃和利用，其中，由于土地資源的有限性和不可再生性，保護(hù)和合理利用土地資源已成為當(dāng)今全球可持續(xù)發(fā)展的重要議題之一。高精度GPS在土地測繪工作中，可用于評估煤炭儲量，通過測量礦區(qū)面積，精確定位鉆探點位等信息，令評估更為準(zhǔn)確。

目前來看，野外土地資源的測繪工作至關(guān)重要，對于其準(zhǔn)確性、工作效率等等方面都提出了越來越高的要求和需求，這也是此項工作的一個必然發(fā)展趨勢。其中，高精度GPS可用于記錄道路和鐵路的位置、長度和坡度等信息，以支持路線規(guī)劃和設(shè)計。另外，高精度GPS技術(shù)在野外土地測繪中的運用，可以測量山區(qū)、森林和峽谷等復(fù)雜地形的高程、坡度和曲率，以生成精確的數(shù)字高程模型和地形圖。對于相關(guān)的一系列工作開展具有重要的支持作用。鑒于國內(nèi)當(dāng)前處于社會現(xiàn)代化建設(shè)進(jìn)程當(dāng)中，土地資源的合理規(guī)劃、有效利用都至關(guān)重要，因此需要高度重視高精度GPS技術(shù)在土地測繪中的應(yīng)用發(fā)展。

4 高精度GPS在野外測繪中應(yīng)用優(yōu)化措施

在當(dāng)前的諸多領(lǐng)域工作中，野外測繪都是非常重要和必要的基礎(chǔ)，野外測繪的工作質(zhì)量和效果對于一系列工作內(nèi)容都會產(chǎn)生直接的影響，其中高精度GPS技術(shù)給野外測繪工作所帶來的提升是極為明顯的，但保障這項技術(shù)發(fā)揮出對應(yīng)的價值和作用，還需要注重落實以下幾個方面的優(yōu)化措施，實現(xiàn)野外測繪工作的高質(zhì)量可持續(xù)發(fā)展，具體如以下所示。

4.1 確保良好的信號接收

通過高精度GPS可以獲得更高的定位精度，用于路網(wǎng)、鐵路、河流等交通和水利工程的測繪。在前文已經(jīng)進(jìn)行了一定的提及，在實際的高精度GPS在野外測繪中應(yīng)用過程中，本質(zhì)上都是通過相關(guān)的設(shè)備接收信號實現(xiàn)工作的。因此，在高精度GPS在野外測繪中應(yīng)用過程中的信號接收情況十分重要，因此在具體的技術(shù)應(yīng)用和落實階段，可以選擇開闊的區(qū)域進(jìn)行測繪，避免高建筑物、密林等會遮擋信號的地方。同時，還可以配備天線放大器和信號濾波器等設(shè)備來提高信號接收質(zhì)量，具體需要做到因地制宜，運用合理方法提升信號接收穩(wěn)定性和可靠性。

4.2 注重數(shù)據(jù)處理

高精度GPS在野外測繪中的應(yīng)用，其采集到的原始數(shù)據(jù)需要經(jīng)過有效的處理才能得出精確的測繪結(jié)果。為此，在以高精度GPS技術(shù)為基礎(chǔ)的野外測繪中，需要選擇適合的數(shù)據(jù)處理算法和軟件，以及設(shè)置合理的參數(shù)和校正方法。此外，在數(shù)據(jù)處理過程中還要注意數(shù)據(jù)的質(zhì)量控制，包括誤差分析、數(shù)據(jù)濾波等措施，以保證測繪結(jié)果的可靠性。

4.3 動態(tài)監(jiān)測和糾正

傳統(tǒng)的野外測繪工作之所以難以得到理想的工作效果，主要原因就是野外環(huán)境的影響因素比較多，即便高精度GPS技術(shù)能夠帶來諸多的提升，但是在野外測繪中，具體需要做到以下幾方面的工作；

一方面，綜合條件適宜背景下，不同技術(shù)人員和單位可以使用專業(yè)的GPS數(shù)據(jù)處理軟件來處理和分析接收到的GPS數(shù)據(jù)。這些軟件可以實時計算出位置、速度、方向等參數(shù)，并生成相應(yīng)的報告和圖表。

另一方面，相關(guān)工作人員需要意識到野外測繪環(huán)境的多變，定期檢查GPS設(shè)備和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的運行狀況，并進(jìn)行維護(hù)和校準(zhǔn)，以保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性。

5 結(jié)論

正如文中所言，野外測繪是諸多工作內(nèi)容的一個重要“基礎(chǔ)”，高精度GPS技術(shù)能夠在多項工作中進(jìn)行應(yīng)用，具體包含相關(guān)的三維地形模型建立、地籍測量工作、建筑物測量工作、精準(zhǔn)定位等等，其重要性毋庸諱言，同時相關(guān)的一系列工作環(huán)節(jié)對于野外測繪提出了更高的要求，為此需要重視高精度GPS在野外測繪中的應(yīng)用與優(yōu)化，并且加強實踐，從實踐過程中發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和處理問題，最終實現(xiàn)高質(zhì)量的野外測繪工作質(zhì)量。