GPS測繪技術(shù)在測繪工程中的應用實踐探析

付鐘

烏魯木齊市城市勘察測繪院（烏魯木齊市基礎(chǔ)地理信息中心） 新疆 烏魯木齊 830000

GPS測繪技術(shù)可以應用于不同領(lǐng)域和不同場景中，如土地、交通、環(huán)保、農(nóng)業(yè)等。在實際應用中，GPS測繪技術(shù)具有高效、精準、可靠等優(yōu)勢，可以幫助測量工作者更好地規(guī)劃和執(zhí)行工程任務，并為優(yōu)化工程設(shè)計提供重要數(shù)據(jù)參考。然而，GPS測繪技術(shù)也面臨著一些挑戰(zhàn)，如選擇合適的測量設(shè)備和技術(shù)、規(guī)劃和設(shè)計科學的測量任務、定期進行維護保養(yǎng)等等。如何規(guī)避這些挑戰(zhàn)，進行科學規(guī)劃與設(shè)計、選擇合適的技術(shù)路徑，對于提高效率、滿足工程需求、推進測繪事業(yè)的現(xiàn)代化發(fā)展，都具有重要意義。因此，本文將探討GPS測繪技術(shù)在測繪工程中的應用實踐，從而為應用GPS測繪技術(shù)的測繪項目和單位提供支持和借鑒。

1 GPS測繪技術(shù)在測繪工程中的應用價值

1.1 高精度定位

在測繪工程中，“高精度定位”是GPS測繪技術(shù)的一個重要應用價值。由于GPS系統(tǒng)具有全球性，可以提供一個全球性的坐標系統(tǒng)，因此，其具有較高的定位精度，這是傳統(tǒng)測繪技術(shù)所不具備的。GPS測繪技術(shù)可以通過衛(wèi)星與接收器之間信號的測量和計算，實現(xiàn)對于地面物體的高精度定位。在測繪工程中，GPS測繪技術(shù)的“高精度定位”應用主要表現(xiàn)在地面基準點的建立。為了實現(xiàn)測量的標準化和統(tǒng)一化，需要建立地面基準點，以確定建筑物、道路和地形的高程、坐標等參數(shù)[1]。使用GPS技術(shù)進行基準點建立，可以實現(xiàn)全球坐標定位和測量，且精度高，能夠提高基準點的精確度。同時，由于GPS系統(tǒng)本身具有高精度定位的特點，因此可以選擇在GPS系統(tǒng)支持下進行基準點的布設(shè)，以確保布設(shè)的基準點精度高、統(tǒng)一、可靠，有利于后續(xù)的施工和監(jiān)測工作。GPS技術(shù)還可以提供全球坐標定位和測量，因此在測繪工程中，可以將GPS測量數(shù)據(jù)與數(shù)字影像數(shù)據(jù)相結(jié)合，采用GIS（地理信息系統(tǒng)）技術(shù)，構(gòu)建地理信息系統(tǒng)，實現(xiàn)數(shù)字地圖的制作和應用。數(shù)字地圖具有信息量大、更新快、準確性高等優(yōu)點，可以廣泛應用于城市規(guī)劃、航空航天、資源調(diào)查、災害預測等領(lǐng)域。

1.2 地形測量

傳統(tǒng)的地形測量方法需要實地測量，包括利用樁、水準儀等工具，需要進行大量的步測、目視測量、轉(zhuǎn)角測量等操作。這些操作在復雜的地形環(huán)境下顯得十分困難，而且耗時費力。GPS測繪技術(shù)可以克服這些困難，可以通過接收衛(wèi)星信號，實現(xiàn)地形測量及定位，并能夠提供高精度的測量結(jié)果。在以往，采用傳統(tǒng)地形測量方法往往需要站點精心布置和規(guī)劃，工作難度大，而且工作范圍受人力和地理環(huán)境的限制。而GPS測繪技術(shù)可以覆蓋全球范圍，并且可以測量山區(qū)、沙漠、水域等地形條件復雜的區(qū)域[2]。此外，傳統(tǒng)地形測量方法可能會受到測量人員的操作技巧、天氣、工具等因素的影響，精度難以保證。而GPS測繪技術(shù)采用衛(wèi)星信號測量和計算，可以實現(xiàn)高精度的定位和測量。由于GPS測繪技術(shù)可以實現(xiàn)全局測量，因此可以大大提高工作效率。例如，在野外地形測量時，可以方便地獲取全局數(shù)據(jù)，減少測量點數(shù)目，同時也能夠節(jié)省成本和時間。

1.3 建筑測量

在建筑工程中，建筑物的高程、水平等參數(shù)是非常重要的。在傳統(tǒng)的建筑測量中，可能需要使用設(shè)備進行實地測量。但是，這種方法存在很多問題，比如數(shù)據(jù)準確性難以保證、測量難度大、效率低等。而采用GPS技術(shù)可以解決這些問題，加快建筑物的測量速度，提高施工的準確度和效率，首先，GPS技術(shù)通過多顆衛(wèi)星信號的測量和計算，可以實現(xiàn)全球坐標定位和測量，并具備高精度優(yōu)勢。在建筑測量中，可以利用GPS快速測量建筑物的高程、水平、面積等參數(shù)，提高定位和測量的準確度。其次，GPS在測量時無需人力介入，可以進行全天候和全天候測量，提高效率和準確度。和傳統(tǒng)測量方法相比，GPS技術(shù)的測量速度更快，更加省時省力。綜上所述，GPS技術(shù)在建筑測量中可以大大提高建筑物測量的準確度和效率。和傳統(tǒng)測量方法相比，GPS技術(shù)可以快速測量高精度數(shù)據(jù)，并進行數(shù)字化存儲，實現(xiàn)定位和測量的高準確度和高效率，并在建筑工程中取得良好的應用效果。

2 GPS測繪技術(shù)在測繪工程中的應用困境

2.1 信號遮擋和干擾問題

信號遮擋和干擾問題是GPS測繪技術(shù)在測繪工程中面臨的一個主要挑戰(zhàn)。當天氣狀況惡劣或者遇到建筑物、山體、森林等物體時，會阻礙衛(wèi)星信號的接收，從而影響定位數(shù)據(jù)的精度和準確性。在陰雨天氣下，天空中的云層會阻擋衛(wèi)星信號，導致測量精度降低。此外，建筑物本身就擁有一定的梯度和高差，同時建筑物不同方位的高度也是不同的，因此遮擋的程度也不同，如果衛(wèi)星信號受到遮擋，定位數(shù)據(jù)將受到影響。樹木、森林和植被對衛(wèi)星信號的接收也具有較大的影響，特別是在測量農(nóng)田或叢林等沿林區(qū)域時，測量精度受到很大影響。山地、峽谷等地形條件不斷改變，衛(wèi)星信號在這些地形中的傳輸受到嚴重影響，限制了GPS測繪技術(shù)的應用范圍?？傊盘栒趽鹾透蓴_問題可能導致GPS測繪技術(shù)的定位精度出現(xiàn)偏差和不準確，影響測繪工程的準確性和可靠性[3]。

2.2 儀器的成本昂貴

高精度GPS測量儀器的價格相對比較高，需要雇用專業(yè)的技術(shù)人員進行測量和數(shù)據(jù)處理，因此，GPS測繪技術(shù)的應用對于小規(guī)模企業(yè)或個人用戶而言，投入較大，可能會產(chǎn)生一定的經(jīng)濟壓力。此外，GPS的數(shù)據(jù)通信協(xié)議和地圖數(shù)據(jù)均標準化，軟硬件兼容性較高，而且每年都要付費使用地圖數(shù)據(jù)，這也增加了使用GPS的成本。不過，隨著GPS技術(shù)的不斷進步和發(fā)展，也衍生出了一批性能更好、價格更低的GPS測繪儀器，價格與市場需求的惡性競爭下逐漸降低。而且，現(xiàn)在市場上還出現(xiàn)了一些應用GPS測繪技術(shù)的云端服務，商務模式更加多元化。用戶在使用這些工具時，可能會低成本、高效率地進行測繪應用。因此，可以采取合理的措施來降低GPS測繪技術(shù)的使用成本，例如使用多功能儀器、進行維修保養(yǎng)、培訓人員等。在開發(fā)和設(shè)計的測繪工程中，需要根據(jù)具體情況合理配置設(shè)備，以達到最優(yōu)成本和最高精度的平衡。

2.3 應用場景受限

GPS測繪技術(shù)在應用中需要接收衛(wèi)星信號，從而實現(xiàn)精確定位，但在某些場景下，例如室內(nèi)、地下、森林等地方，衛(wèi)星信號受到限制和干擾，從而會影響GPS技術(shù)的定位效果和精度。另外，建筑物、山體、植被等物體阻礙衛(wèi)星信號在地面的傳播，也會降低GPS測繪技術(shù)的應用效果。因此，GPS測繪技術(shù)在應用中的場景需要根據(jù)具體情況進行選擇和優(yōu)化，需要選擇適合GPS測繪技術(shù)的場景進行測繪。在測繪中，除了GPS技術(shù)外，還需要根據(jù)場景特點綜合運用多種測量技術(shù)和方法，使測繪數(shù)據(jù)更加準確。例如，在室內(nèi)測量場景中，使用光學測量矯正系統(tǒng)或者激光跟蹤器可以獲得較高精度的測量數(shù)據(jù)；在地下測量場景中，傳統(tǒng)的地下回歸測量法可以取得很好的測量效果。因此，GPS技術(shù)應用場景受限是GPS測繪技術(shù)面臨的困境之一，需要根據(jù)具體場景因應具體的問題和需要，選擇合適的測量方法和設(shè)備，從而在實際測量中取得準確的數(shù)據(jù)。

3 GPS測繪技術(shù)在測繪工程中的應用策略

3.1 選擇合適的GPS測繪設(shè)備和技術(shù)

在GPS測繪技術(shù)的應用中，設(shè)備的性能直接影響到測量數(shù)據(jù)的準確性和精度。因此，在選購GPS測繪設(shè)備時，應根據(jù)具體的測繪任務、測量對象和場景的不同，選擇合適的GPS測繪設(shè)備和技術(shù)。首先，應考慮精度要求。不同的測繪任務對GPS定位精度的要求也不同。例如，對于城市基礎(chǔ)測繪，通常需要使用精度較高的GPS定位設(shè)備和技術(shù)，而對于農(nóng)村、山區(qū)或荒地等野外測量場景，則可以較低的精度進行測量。其次，應考慮測量范圍。不同的GPS設(shè)備和技術(shù)對測量范圍的要求也不同。例如，一般而言，GPS測量設(shè)備的定位精度會隨著距離的增加而降低，而在無線傳輸中樹木、建筑物和其他高大物體會負面影響GPS設(shè)備的定位精度，因此需要在實際測繪場景中根據(jù)具體情況選擇合適的設(shè)備和技術(shù)。最后，應考慮維護和升級的成本。GPS測繪設(shè)備需要經(jīng)常進行維護保養(yǎng)和升級才能夠具有長期穩(wěn)定的性能，手動的升級設(shè)置還會增加額外的成本和勞動力資源。因此，應根據(jù)測繪任務、測量對象和場景的不同，針對性地選擇合適的GPS測繪設(shè)備和技術(shù)，以確保測量數(shù)據(jù)的準確性和精度。此外，為了更好地應用和操作GPS測繪設(shè)備，需要加強操作人員的教育和培訓，提高其對于設(shè)備性能和手動升級設(shè)置的理解。

3.2 科學規(guī)劃和設(shè)計測量任務

在GPS測繪技術(shù)應用中，科學規(guī)劃和設(shè)計的測量任務是確保測量精確性的重要步驟。在測量任務規(guī)劃和設(shè)計時，應全面考慮測量對象、環(huán)境和數(shù)據(jù)精度等因素，以更好地選擇和應用GPS技術(shù)。首先，應對測量對象的特征進行全面的研究和了解，例如對象的大小、位置、形態(tài)、高程等等，以便評估所需的GPS測量范圍和設(shè)備性能[4]。此外，若需要進行定高測量，則應該了解地球橢球體模型和垂直大地通用測量法等相關(guān)理論知識。其次，應根據(jù)環(huán)境的不同，精心選擇GPS測繪設(shè)備和技術(shù)。例如，在城市中，建筑、電線桿和車輛等物體會影響GPS信號的傳播，造成誤差；在工地環(huán)境中，塵土、振動、溫度變化等環(huán)境因素也會影響測量結(jié)果。應基于不同的環(huán)境規(guī)劃測量路線和控制點，選擇合適的GPS測繪設(shè)備和技術(shù)。最后，應對數(shù)據(jù)精度有一個靈活的預估。應考慮測量對象中各種因素導致的誤差，并且在實測中進行外業(yè)測量和內(nèi)業(yè)處理，以及數(shù)據(jù)質(zhì)量檢查。同時，還應在計算過程中適時使用補償方法，如加權(quán)平均法、經(jīng)驗Bayes法等，以提高測量精度。因此，科學規(guī)劃和設(shè)計正確的測量任務，對于GPS測繪技術(shù)應用來說非常重要。只有充分考慮測量對象，環(huán)境和數(shù)據(jù)精度等因素，才能更好地選擇合適的GPS測繪設(shè)備和技術(shù)。同時，還應加強對測量數(shù)據(jù)的處理和質(zhì)量驗證，確保測量數(shù)據(jù)的準確性和可靠性。

3.3 利用輔助測量技術(shù)

GPS測繪技術(shù)在實際應用中，可以結(jié)合其他輔助測量技術(shù)（如全站儀、激光測距儀等）進行測量，以提高測量精度和數(shù)據(jù)準確性，減輕GPS測繪技術(shù)的負荷壓力。這一點十分重要。首先，GPS測繪技術(shù)有其固有的缺陷，如信號傳輸、設(shè)備精度等。通過使用全站儀、激光測距儀等輔助測量技術(shù)，可以彌補GPS測繪技術(shù)的不足，提高測量精度和數(shù)據(jù)準確性。例如，在城市基礎(chǔ)測繪項目中，采用GPS技術(shù)結(jié)合全站儀進行測量，可以提高測量精度和減少誤差，獲得更加精確的測繪數(shù)據(jù)。其次，利用輔助測量技術(shù)可以使GPS測繪技術(shù)更加全面和靈活。例如，在山區(qū)、沙漠和海岸等地，GPS技術(shù)難以適應復雜的地形地貌和環(huán)境，而激光測距儀具有良好的測量精度和適應性，因此可以結(jié)合使用以提高測量效果。最后，利用輔助測量技術(shù)需要進行坐標系轉(zhuǎn)化和數(shù)據(jù)匹配等操作，這就需要對不同的測量技術(shù)有深入地了解和掌握。這點需要加強操作人員技能培訓，提高其不同測量技術(shù)的應用能力。結(jié)合其他輔助測量技術(shù)可以提高GPS測繪技術(shù)的測量精度和數(shù)據(jù)準確性，減少GPS技術(shù)的不足之處。對于一些特殊復雜場景，輔助測量技術(shù)的應用顯得尤為重要和必要。同時還需要對不同的測量技術(shù)有深入地了解和掌握，這對操作人員技能的提升需要經(jīng)過培訓和實踐來掌握。

3.4 定期維修保養(yǎng)維護

在應用GPS測繪技術(shù)的過程中，定期進行維修保養(yǎng)和維護，可以確保測量設(shè)備的正常運行，提高測量精度和數(shù)據(jù)準確性，保證測繪數(shù)據(jù)的可靠性。首先，GPS測繪設(shè)備是高精度的儀器，在使用過程中需要做好維護保養(yǎng)工作[5]?？梢圆捎们逑?、校準、更換失效零部件等方法，保證儀器的正常使用。另外，進行升級改進，保證設(shè)備的可靠性和穩(wěn)定性。升級可以解決一些功能上的不足，延長GPS設(shè)備的使用壽命，保證設(shè)備的穩(wěn)定性。最后，合理使用GPS測繪設(shè)備。合理使用設(shè)備，按照標準操作流程進行操作，使用合適配合設(shè)備的工具，不在某些設(shè)備限制范圍內(nèi)使用，才能更好地保護設(shè)備，延長設(shè)備使用壽命。

4 結(jié)束語

總而言之，GPS測繪技術(shù)在現(xiàn)代測繪事業(yè)中發(fā)揮著重要作用，但由于互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的快速發(fā)展和新型設(shè)備的不斷涌現(xiàn)，GPS測繪技術(shù)在測繪工程中依然面臨著不斷提升的需求。對于應用GPS測繪技術(shù)的測量項目和單位來說，需要根據(jù)實際情況，不斷學習和探索新的技術(shù)和方法，保持對技術(shù)的敏銳度和更新意識，從而不斷完善和提高GPS測繪技術(shù)的應用水平。在未來，GPS測繪技術(shù)將繼續(xù)發(fā)揮著重要的作用，不僅可以應用于測繪工程，也可以應用于交通運輸、城市管理、環(huán)保等方面，在提高效率和精準度的同時，為社會發(fā)展做出更加積極和有效的貢獻。