吳曉剛

關(guān)鍵詞： GPS 控制測(cè)繪技術(shù) 地理信息系統(tǒng) 應(yīng)用優(yōu)勢(shì) 應(yīng)用策略

中圖分類號(hào)： P208 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)： 1672-3791（2024）01-0051-05

隨著我國(guó)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，GPS 控制測(cè)繪技術(shù)發(fā)展日益成熟，在國(guó)防、刑偵等領(lǐng)域獲得了很好的應(yīng)用效果。與傳統(tǒng)測(cè)繪技術(shù)相比，GPS 控制測(cè)繪技術(shù)的輔助功能更多，憑借高精度、高效能、高靈活性等優(yōu)勢(shì)得到廣泛應(yīng)用。地理信息系統(tǒng)是采集、整合、分析地球表層信息的技術(shù)系統(tǒng)，通過(guò)與GPS 控制測(cè)繪技術(shù)的融合，完成很多人工無(wú)法完成的測(cè)繪工作，不僅能夠提高測(cè)量工作的精準(zhǔn)度，而且能推動(dòng)地理信息系統(tǒng)的進(jìn)一步發(fā)展。

1 GPS 控制測(cè)繪技術(shù)的概述

GPS 是全球定位系統(tǒng)的簡(jiǎn)稱，是借助衛(wèi)星定位實(shí)時(shí)監(jiān)控地面上的物體，實(shí)現(xiàn)對(duì)地面物體的精準(zhǔn)定位與測(cè)量。GPS 控制測(cè)繪技術(shù)是利用空間定位技術(shù)，通過(guò)確定空間點(diǎn)的三維坐標(biāo)快速獲取物體位置信息的一項(xiàng)技術(shù)。該技術(shù)最早出現(xiàn)于20 世紀(jì)50 年代，主要用于軍事領(lǐng)域收集情報(bào)，為軍事作戰(zhàn)提供準(zhǔn)確的信息指導(dǎo)，后來(lái)逐步應(yīng)用到測(cè)繪、交通等多個(gè)領(lǐng)域［1］。

GPS 控制測(cè)繪技術(shù)的原理是距離交匯法，即已知兩個(gè)點(diǎn)位，以此為中心點(diǎn)測(cè)量該點(diǎn)與目標(biāo)點(diǎn)之間的距離，測(cè)量出的結(jié)果作為半徑畫圓，找到兩個(gè)圓的交點(diǎn)確定目標(biāo)點(diǎn)的三維坐標(biāo)，所得測(cè)繪結(jié)果具有較高的精準(zhǔn)度。由此可見(jiàn)，應(yīng)用GPS 控制測(cè)繪技術(shù)需要提前選定一個(gè)點(diǎn)，在此處安裝接收器，借助衛(wèi)星定位目標(biāo)點(diǎn)的位置信息，并且將其傳送至接收器。在整個(gè)測(cè)繪過(guò)程中，測(cè)繪人員通過(guò)采集接收器的信息就可以測(cè)量目標(biāo)點(diǎn)，自動(dòng)化程度較高。因此，GPS 控制測(cè)繪技術(shù)可以借助衛(wèi)星定位實(shí)現(xiàn)對(duì)地球上不同物體的準(zhǔn)確監(jiān)測(cè)，對(duì)于提高GPS 定位準(zhǔn)確性、實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)都有重要意義［1］。開展測(cè)繪工作中，測(cè)繪工作人員應(yīng)用GPS 控制測(cè)繪技術(shù)需要同時(shí)滿足4 點(diǎn)需求，分別是海洋測(cè)量基準(zhǔn)、大地測(cè)量控制、檢測(cè)板塊運(yùn)動(dòng)狀態(tài)以及測(cè)量行業(yè)攝影瞬間機(jī)位。另外，在測(cè)繪工作中，如果遇到一些人工無(wú)法完成的測(cè)量工作時(shí)，可以借助GPS 控制測(cè)繪技術(shù)，獲得精準(zhǔn)的測(cè)量結(jié)果。隨著科學(xué)技術(shù)水平的提升，地理信息系統(tǒng)與GPS 控制測(cè)繪技術(shù)得到更加廣泛的融合，對(duì)于推動(dòng)地理信息系統(tǒng)的完善以及測(cè)繪行業(yè)的發(fā)展都有重要作用。GPS 定位原理如圖1 所示。

2 GPS 控制測(cè)繪技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

GPS 控制測(cè)繪技術(shù)具有測(cè)繪精度高、效能高、靈活性強(qiáng)等優(yōu)勢(shì)，將其應(yīng)用到測(cè)繪工作中，能夠大幅度提升測(cè)繪效率與測(cè)繪精度，具體如下。

2.1 精度高

相對(duì)于傳統(tǒng)的測(cè)繪方式，GPS 控制測(cè)繪技術(shù)在精度方面有巨大的優(yōu)勢(shì)，因此該技術(shù)在地理信息系統(tǒng)管理中的應(yīng)用能夠大大提高工作效果。GPS 測(cè)繪技術(shù)還能夠與很多信息軟件相結(jié)合，如微信，從而在信息采集工作中覆蓋98% 以上的物體，這基本能夠?qū)λ械某Ｒ?jiàn)地標(biāo)物進(jìn)行精確觀測(cè)與定位。另外，GPS 控制測(cè)繪技術(shù)還能夠在不受外界任何干擾的情況下，利用偽距測(cè)量、偽距單點(diǎn)定位等方式，對(duì)目標(biāo)物進(jìn)行三維定位，其定位的精度能夠達(dá)到2 m。如果需要對(duì)移動(dòng)的物體進(jìn)行測(cè)量，GPS 控制測(cè)繪技術(shù)還能夠?qū)崿F(xiàn)實(shí)時(shí)定位，計(jì)算目標(biāo)物體的三維速度，實(shí)現(xiàn)毫米級(jí)的相對(duì)定位精度［2］。

2.2 效能高

GPS 控制測(cè)繪技術(shù)是一項(xiàng)新型技術(shù)，具有高效性特點(diǎn)。在測(cè)繪工作中，測(cè)量人員只需完成一次測(cè)量工作，即可快速、科學(xué)地定位物體位置的三維坐標(biāo)，提高測(cè)量工作的高效性［2］。另外，在測(cè)繪過(guò)程中，測(cè)繪人員可以選擇任何時(shí)間和地點(diǎn)取點(diǎn)，并且能夠有序補(bǔ)點(diǎn)，無(wú)須進(jìn)行控制點(diǎn)數(shù)量的測(cè)量，顯著減少測(cè)繪工作中人力、物力等損耗，同時(shí)避免出現(xiàn)人才誤差，更好地滿足人們對(duì)測(cè)繪數(shù)據(jù)的要求。

2.3 靈活性強(qiáng)

在測(cè)繪工作中，測(cè)繪人員借助GPS 控制測(cè)繪技術(shù)可以隨時(shí)調(diào)整測(cè)繪方案，具有較高的靈活性和實(shí)時(shí)性。實(shí)際工作中，一些用戶的需求可能發(fā)生變化，測(cè)繪人員需要根據(jù)用戶需求的變化修改設(shè)計(jì)方案，降低數(shù)據(jù)更改造成的數(shù)據(jù)損失風(fēng)險(xiǎn)，在保障測(cè)繪工作進(jìn)度的同時(shí)，提高測(cè)繪工作質(zhì)量和效率。

2.4 連續(xù)性強(qiáng)

在測(cè)繪工作中，傳統(tǒng)測(cè)繪技術(shù)容易受到地形、地貌的影響，很難在特定時(shí)間內(nèi)完成測(cè)繪任務(wù)，即使按時(shí)完成測(cè)繪任務(wù)，所測(cè)繪出的數(shù)據(jù)也可能不達(dá)標(biāo)。因此，為了提高測(cè)繪工作水平，測(cè)繪人員可以將GPS 控制測(cè)繪技術(shù)應(yīng)用其中，構(gòu)建出三維測(cè)量控制網(wǎng)絡(luò)，快速連續(xù)地開展測(cè)量工作，不僅能夠優(yōu)化測(cè)繪工作流程，而且還能提高測(cè)繪工作的高效化水平。

3 GPS 控制測(cè)繪技術(shù)體系

為了能夠充分發(fā)揮GPS 控制測(cè)繪技術(shù)的作用，在實(shí)際的測(cè)繪工作中，需要先建設(shè)三維控制網(wǎng)，從而發(fā)揮該技術(shù)的高精密度、高效性等特征［3］。首先，利用三維網(wǎng)構(gòu)建模式提高測(cè)繪數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)度，盡可能減少地形地貌因素對(duì)測(cè)繪工作的影響，強(qiáng)化測(cè)量數(shù)據(jù)的真實(shí)性與可靠性。其次，利用高精度實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)GPS 差分系統(tǒng)，能夠及時(shí)獲取物體的相應(yīng)坐標(biāo)位置，促使接收機(jī)、數(shù)據(jù)鏈等系統(tǒng)的有機(jī)銜接，為測(cè)繪工作的開展提供支持。再次，通過(guò)構(gòu)建GPS 基準(zhǔn)站，能夠?qū)崟r(shí)觀測(cè)與存儲(chǔ)相關(guān)觀測(cè)數(shù)據(jù)，將系統(tǒng)測(cè)繪數(shù)據(jù)完整地保留下來(lái)。最后，借助規(guī)范采樣模式，可以將用戶提供的三維數(shù)據(jù)記錄下來(lái)，并且傳送到相關(guān)處理軟件中，以此為依據(jù)進(jìn)行三維坐標(biāo)的構(gòu)建［3］。

4 地理信息系統(tǒng)中GPS 控制測(cè)繪技術(shù)的應(yīng)用

4.1 在定點(diǎn)測(cè)繪中的應(yīng)用

開展地質(zhì)工程相關(guān)的測(cè)繪工作時(shí)，工作人員需要對(duì)工程區(qū)域內(nèi)的布點(diǎn)高程予以明確，將各個(gè)點(diǎn)位有機(jī)連接起來(lái)，并且在測(cè)繪區(qū)完成空間分布圖的構(gòu)建。GPS 控制測(cè)繪技術(shù)在定點(diǎn)測(cè)繪中的應(yīng)用，可以幫助測(cè)繪人員分析和研究目標(biāo)區(qū)域內(nèi)的點(diǎn)位大小，獲取三維空間的坐標(biāo)測(cè)繪數(shù)據(jù)，為工程施工提供可靠的數(shù)據(jù)參考。在進(jìn)行測(cè)設(shè)點(diǎn)位時(shí)，測(cè)繪人員應(yīng)當(dāng)充分利用GPS控制測(cè)繪技術(shù)，快速、精準(zhǔn)地測(cè)量出工程區(qū)域內(nèi)各個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)的高程，獲取其三維坐標(biāo)值，進(jìn)而確定測(cè)設(shè)點(diǎn)位。由此可見(jiàn)，在定點(diǎn)測(cè)繪中應(yīng)用GPS 控制測(cè)繪技術(shù)，及時(shí)獲取關(guān)鍵點(diǎn)的三維坐標(biāo)值，并且構(gòu)建出精準(zhǔn)程度較高的三維模型，有效保障定點(diǎn)測(cè)繪的準(zhǔn)確性［4］。

4.2 在工程控制測(cè)量中的應(yīng)用

在測(cè)繪工作中，通過(guò)控制測(cè)量技術(shù)測(cè)繪施工區(qū)域內(nèi)的地形地貌特征，幫助施工人員清晰地掌握工程區(qū)域的地形地貌條件，為施工的圖紙?jiān)O(shè)計(jì)提供可靠的參考。當(dāng)測(cè)量區(qū)域的地形比較復(fù)雜時(shí)，會(huì)出現(xiàn)工作人員無(wú)法到達(dá)、設(shè)備無(wú)法架設(shè)等情況，這就無(wú)法精準(zhǔn)地獲取數(shù)據(jù)信息［4］。而利用GPS 控制測(cè)繪技術(shù)可以有效解決傳統(tǒng)測(cè)繪工具的不足，更加精準(zhǔn)地獲取相關(guān)數(shù)據(jù)信息。例如：依托GPS-RTK 技術(shù)開展地質(zhì)工程測(cè)繪工作，可以通過(guò)目標(biāo)區(qū)域內(nèi)三維坐標(biāo)控制點(diǎn)安裝GPS 接收器，然后利用衛(wèi)星進(jìn)行連續(xù)的觀測(cè)采集數(shù)據(jù)，將獲取到的數(shù)據(jù)信息傳輸?shù)交鶞?zhǔn)站，并且借助時(shí)差分處理手段計(jì)算出移動(dòng)接收器所在的高程與經(jīng)緯度，從而獲取準(zhǔn)確的測(cè)繪效果。在工程控制測(cè)量中，GPS 控制測(cè)繪技術(shù)的應(yīng)用如圖2 所示。

4.3 在城鎮(zhèn)地籍測(cè)量中的應(yīng)用

GPS 控制測(cè)繪技術(shù)可以用于地界勘測(cè)工作，對(duì)于城鎮(zhèn)開發(fā)與建設(shè)都有積極作用。在應(yīng)用GPS 控制測(cè)繪技術(shù)時(shí)，測(cè)繪人員可以將該技術(shù)應(yīng)用到城鎮(zhèn)地籍測(cè)量中，提高地籍定界的準(zhǔn)確性。在傳統(tǒng)城鎮(zhèn)地籍測(cè)量定界工作中，工作人員通常會(huì)運(yùn)用距離測(cè)量法、分析法等，但是運(yùn)用這些方法開展勘測(cè)定界工作，涉及的工作環(huán)節(jié)較多，工作量也比較大，并且定界測(cè)量過(guò)程容易受到主觀因素影響，導(dǎo)致測(cè)繪結(jié)果不夠準(zhǔn)確。而應(yīng)用GPS 控制測(cè)繪技術(shù)可以快速、準(zhǔn)確地獲取測(cè)繪結(jié)果，減少測(cè)繪誤差，為城鎮(zhèn)地籍測(cè)量工作的開展提供地理參考數(shù)據(jù)。另外，在地籍勘測(cè)過(guò)程中，如果遇到復(fù)雜程度較高的地形或者需要勘測(cè)較大的面積區(qū)域時(shí)，工作人員應(yīng)當(dāng)在GPS 控制測(cè)繪技術(shù)的輔助下開展測(cè)量工作，有效降低測(cè)量難度，進(jìn)一步提升地籍定界的準(zhǔn)確度［5］（如圖3 所示）。

4.4 在野外測(cè)繪中的應(yīng)用

開展野外測(cè)繪工作時(shí)，工作人員應(yīng)當(dāng)積極應(yīng)用GPS 控制測(cè)繪技術(shù)構(gòu)建三維測(cè)量控制網(wǎng)絡(luò)，將目標(biāo)區(qū)域內(nèi)的物體全部覆蓋在內(nèi)，第一時(shí)間獲取相關(guān)數(shù)據(jù)信息。在該技術(shù)的輔助下，工作人員可以擺脫傳統(tǒng)測(cè)繪工作中的困境，高效地完成野外測(cè)繪工作。具體而言，不管野外測(cè)繪面積多大，地形多復(fù)雜，工作人員都可以借助GPS 控制測(cè)繪技術(shù)獲取精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)信息，而地形地貌等因素不會(huì)對(duì)測(cè)繪工作產(chǎn)生很大的影響［5］。在測(cè)繪工作中，測(cè)繪人員必須要結(jié)合作業(yè)區(qū)域的實(shí)際情況制訂作業(yè)方案，科學(xué)布置接收器位置，保證及時(shí)、準(zhǔn)確地獲取目標(biāo)點(diǎn)的數(shù)據(jù)信息，并實(shí)時(shí)傳送至數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，提高野外測(cè)繪工作的質(zhì)量和效率。GPS 野外作業(yè)基本流程圖如圖4 所示。

4.5 在空間分析中的應(yīng)用

在空間分析中應(yīng)用GPS 控制測(cè)繪技術(shù)，不僅能夠完善空間推導(dǎo)和模型，提高空間描述的準(zhǔn)確性，還可以進(jìn)行準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)查詢，為空間分析與決策提供可靠的技術(shù)支持。在實(shí)際的空間分析工作中需要將GIS 技術(shù)與GPS 技術(shù)結(jié)合，前者主要用于空間數(shù)據(jù)分析，后者主要用于收集定位數(shù)據(jù)信息，通過(guò)將空間數(shù)據(jù)信息與位置信息轉(zhuǎn)換與分析，得到需要的空間信息。對(duì)于地理信息分析工作而言，空間分析是非常重要的環(huán)節(jié)，工作人員可以根據(jù)項(xiàng)目的需要，利用地理信息系統(tǒng)轉(zhuǎn)換信息［6］。在實(shí)際分析過(guò)程中，工作人員需要根據(jù)獲取的位置信息和空間數(shù)據(jù)構(gòu)建出相應(yīng)的空間模型，并結(jié)合模型為相關(guān)行業(yè)提供可靠的信息參考，進(jìn)一步促進(jìn)我國(guó)科研技術(shù)水平的發(fā)展。

4.6 在居民生活中的應(yīng)用

GPS 在居民生活中的應(yīng)用，能夠?yàn)槿藗兩钐峁┖艽蟊憷?。一方面，GPS 控制測(cè)繪技術(shù)在交通領(lǐng)域的應(yīng)用，能夠?yàn)槿嗣袢罕姵鲂刑峁?dǎo)向。用戶可以借助GPS 導(dǎo)航儀獲取精準(zhǔn)化的位置信息，包括途經(jīng)地點(diǎn)、預(yù)計(jì)到達(dá)時(shí)間、路況等，如圖5 所示。另一方面，用戶應(yīng)用GPS 控制測(cè)繪技術(shù)還可以全面監(jiān)督重要財(cái)產(chǎn)。例如：手機(jī)都具備定位功能，當(dāng)手機(jī)丟失后，可以借助定位系統(tǒng)科學(xué)定位手機(jī)的位置，從而快速找到手機(jī)。除此之外，警察辦案中也可以應(yīng)用GPS 控制測(cè)繪技術(shù)，定位犯罪嫌疑人的位置并實(shí)施抓捕行為，為人民群眾提供安全和諧的環(huán)境。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，GPS 控制測(cè)繪技術(shù)可以提供精準(zhǔn)的三維地理信息，為各個(gè)行業(yè)提供高效、準(zhǔn)確的定位服務(wù)，不僅有助于測(cè)繪工作的開展，而且對(duì)地理信息系統(tǒng)發(fā)展有積極促進(jìn)作用。隨著GPS 控制測(cè)繪技術(shù)的發(fā)展，目前，已經(jīng)在多個(gè)領(lǐng)域擁有良好的應(yīng)用效果。因此，要加強(qiáng)GPS 控制測(cè)繪技術(shù)在地理信息系統(tǒng)中的應(yīng)用，通過(guò)將二者融合應(yīng)用，提高地理信息系統(tǒng)內(nèi)部信息的精準(zhǔn)性和時(shí)效性，不斷優(yōu)化測(cè)繪工作模式。通過(guò)在定點(diǎn)測(cè)繪、工程控制測(cè)量、城鎮(zhèn)地籍測(cè)量、空間分析等領(lǐng)域應(yīng)用GPS，我國(guó)的測(cè)繪水平得到了提高，同時(shí)也為相關(guān)測(cè)繪人員提供了有益參考。