攝影測(cè)量中衛(wèi)星導(dǎo)航與定位系統(tǒng)（GPS）的運(yùn)用研究

文/周永檜、蔡少輝、王龍 核工業(yè)二一六大隊(duì) 新疆烏魯木齊 830011

攝影測(cè)量中衛(wèi)星導(dǎo)航與定位系統(tǒng)（GPS）的運(yùn)用研究

文/周永檜、蔡少輝、王龍 核工業(yè)二一六大隊(duì) 新疆烏魯木齊 830011

GPS是（Global Positioning Sys tem）的縮寫(xiě)，起源于上個(gè)世紀(jì)70年代的美國(guó)，直至1995年以后，GPS系統(tǒng)才具備全部的運(yùn)作能力，其具體的功能是多樣化的，這是因?yàn)樗梢栽谒㈥?、空等各個(gè)方向?qū)崟r(shí)三維導(dǎo)航與定位。GLONASS 衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)是由前蘇聯(lián)建立，目前我國(guó)也在積極的發(fā)展自己的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，同時(shí)GPS技術(shù)的應(yīng)用也使測(cè)繪行業(yè)發(fā)生了一場(chǎng)深刻的技術(shù)變革。

攝影測(cè)量；衛(wèi)星導(dǎo)航；定位系統(tǒng)（GPS）；運(yùn)用

GPS就是我國(guó)新一代衛(wèi)星導(dǎo)航與定位系統(tǒng)的簡(jiǎn)稱，其作為21世紀(jì)發(fā)展最為快速的技術(shù)之一，在推動(dòng)我國(guó)民營(yíng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展進(jìn)程中發(fā)揮著巨大的作用。短短的幾年之后，GPS這一技術(shù)不僅僅應(yīng)用于少數(shù)科研單位與軍用機(jī)構(gòu)，其在民用企業(yè)以及攝影測(cè)量領(lǐng)域中也都得到了廣泛的應(yīng)用，GPS以操作簡(jiǎn)易、定位精準(zhǔn)度高的特點(diǎn)深受人們的喜愛(ài)，本文對(duì)其具體運(yùn)用的途徑進(jìn)行列舉與論述。

1、淺談GPS攝影測(cè)量

Global Positioning System 的 縮 寫(xiě) 為GPS，與其他衛(wèi)星數(shù)目相比較GPS衛(wèi)星的數(shù)目是較多的，并且其分布具有一定的勻稱性。GPS攝影測(cè)量就是對(duì)攝影所得到的像片進(jìn)行利用，進(jìn)而對(duì)所攝物體的某些基本特性以及該物體與外界的關(guān)系進(jìn)行研究與確定，例如對(duì)所攝物體形狀、大小、屬性、位置等的相互關(guān)系進(jìn)行研究。近些年，GPS技術(shù)在攝影領(lǐng)域中所處的地位是至高無(wú)上的，其可以將常規(guī)測(cè)角以及其他測(cè)距手段進(jìn)行完全的取代，降低了攝影測(cè)量工作的成本，提高了工作的效率。

2、探究GPS在攝影測(cè)量中的具體應(yīng)用

2.1 GPS攝影測(cè)量應(yīng)用的原理

GPS技術(shù)最早是由美國(guó)研究發(fā)明的，其是對(duì)太空中的幾十顆衛(wèi)星進(jìn)行利用，使其組合成為一個(gè)系統(tǒng)，將導(dǎo)航信號(hào)發(fā)射到大自然中，使用者在GPS終端體系的輔助下進(jìn)而完成對(duì)信息的接受工作，同時(shí)使自己發(fā)射信號(hào)的位置明確化，這樣的數(shù)據(jù)信息在精度、維度、高度上都是極為精細(xì)的。GPS的應(yīng)用原理是較為復(fù)雜化的[1]，如果是在室外環(huán)境中，只要信號(hào)處于正常的模式中，那么自己所處的位置的經(jīng)緯度數(shù)據(jù)就被準(zhǔn)確的確定下來(lái)，當(dāng)然高度系數(shù)數(shù)據(jù)也達(dá)到了精確化的目標(biāo)。如果將上述數(shù)據(jù)輸入到像片中，可以引進(jìn)與應(yīng)用這一方式，就是將GPS項(xiàng)目技術(shù)巧妙而準(zhǔn)確的添加到EXIF 體系中，此時(shí)就能夠?qū)⑴c所拍攝地點(diǎn)相關(guān)的信息資料詳細(xì)的記錄并妥善的儲(chǔ)存下來(lái)。GPS技術(shù)再對(duì)上述數(shù)據(jù)資料進(jìn)行再一次的處理與加工，此時(shí)完成對(duì)攝影測(cè)量工作整體導(dǎo)航的工作任務(wù)。

GPS攝影測(cè)量在應(yīng)用之時(shí)一定要使測(cè)量點(diǎn)明確化，從而才能建立健全三維立體幾何坐標(biāo)，此時(shí)在開(kāi)展測(cè)量工作時(shí)才能夠準(zhǔn)確的獲得取像點(diǎn)的三維立體幾何坐標(biāo)，以確保坐標(biāo)的精確性與準(zhǔn)確性。在攝影的拍攝環(huán)節(jié)中，三角測(cè)量的最初數(shù)據(jù)是這樣確定下來(lái)的，就是指在拍攝的過(guò)程中對(duì)像點(diǎn)的坐標(biāo)進(jìn)行精確的測(cè)量，所得到的測(cè)量數(shù)據(jù)值就是三角測(cè)量的原始數(shù)據(jù)，而在測(cè)量進(jìn)程中需要對(duì)部分地面的控制點(diǎn)作為坐標(biāo)開(kāi)展實(shí)際測(cè)量這一工作流程，最終將有效的數(shù)據(jù)獲得，在相關(guān)計(jì)算方法的輔助下對(duì)地面坐標(biāo)的加密點(diǎn)進(jìn)行解述，此時(shí)攝影測(cè)量工作的基本需求就得到了相應(yīng)的滿足。

2.2 GPS在攝影測(cè)量中所應(yīng)用的最新技術(shù)

RTK是目前GPS攝影測(cè)量中應(yīng)用范圍最廣的最新型技術(shù)之一，其是實(shí)時(shí)載波相位測(cè)量的簡(jiǎn)稱，隨著科學(xué)技術(shù)水平的提升，RTK技術(shù)也得到了創(chuàng)新與發(fā)展，這一技術(shù)參與攝影測(cè)量進(jìn)程中所起到的作用是極大的，這是因?yàn)槠渚哂幸韵聨追N優(yōu)勢(shì)：一是其不受空間與時(shí)間的限制，在全球范圍之內(nèi)都可以應(yīng)用，當(dāng)然也不受氣候的影響，不需要通視；二是這一技術(shù)引進(jìn)與應(yīng)用使點(diǎn)位坐標(biāo)及時(shí)精確的獲取，測(cè)量人員可以在極短的時(shí)間內(nèi)對(duì)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行有效的處理，此時(shí)數(shù)據(jù)的質(zhì)量得到一定的擔(dān)保，這也是對(duì)GPS技術(shù)應(yīng)用范疇的拓展；三是RTK技術(shù)的加入提高了GPS系統(tǒng)運(yùn)行的連貫性與精準(zhǔn)度，使采集的數(shù)據(jù)信息精準(zhǔn)性更高，只要點(diǎn)位的精確度與標(biāo)準(zhǔn)相匹配，那么用戶就可以終止攝影觀測(cè)工作了，并且知道了該次攝影測(cè)量工作的質(zhì)量，此時(shí)在RTK技術(shù)的輔助下，攝影測(cè)量作業(yè)的效率被大幅度的提升。

2.3 GPS航空攝影測(cè)量技術(shù)的應(yīng)用

GPS航空攝影測(cè)量技術(shù)其實(shí)質(zhì)上就是精準(zhǔn)度極高的GPS動(dòng)態(tài)定位測(cè)量與航空攝影測(cè)量?jī)烧哂袡C(jī)整合的一種高端新型的技術(shù)手段。航攝相片的定位是攝影測(cè)量作業(yè)中被高度重視的問(wèn)題之一。其作為GPS攝影測(cè)量工作中重新建設(shè)的一個(gè)集合立體模型，就必須明確像片的內(nèi)、外方位等相關(guān)要素，而像片的外方位要素一般是經(jīng)由空中三角測(cè)量與地面控制點(diǎn)測(cè)量而計(jì)算出來(lái)的。GPS航空攝影測(cè)量技術(shù)的應(yīng)用，就是在防空攝影飛機(jī)自體上安設(shè)可以接收GPS信號(hào)的設(shè)備，該設(shè)備通過(guò)某種方式將GPS系統(tǒng)與航空攝影儀器相連接，完成對(duì)某一瞬間鏡像的拍攝工作。

2.4 分析GPS技術(shù)在攝影測(cè)量中應(yīng)用的優(yōu)勢(shì)

GPS技術(shù)之所以在攝影測(cè)量作業(yè)中取得良好的應(yīng)用成果，是因?yàn)樵摷夹g(shù)在應(yīng)用之前，傳統(tǒng)的經(jīng)緯儀器、測(cè)距儀器、全站儀器這些常規(guī)的測(cè)量?jī)x器將地面控制點(diǎn)的所需測(cè)量點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量并得到精確的結(jié)果，但是上述測(cè)量技術(shù)要落實(shí)應(yīng)用就必須與控制點(diǎn)想通視的基礎(chǔ)性原則相匹配，此時(shí)它們就無(wú)法全面的滿足攝影測(cè)量作業(yè)所達(dá)效果的需求，而GPS技術(shù)的應(yīng)用不需要通視，從而提供了攝影測(cè)量的精確性，大大提高了測(cè)量工作的效率與質(zhì)量。

3、預(yù)測(cè)GPS系統(tǒng)的應(yīng)用前景

過(guò)去，GPS系統(tǒng)的設(shè)計(jì)最主要的目標(biāo)是將其應(yīng)用于導(dǎo)航領(lǐng)域中，將軍事情報(bào)及時(shí)而準(zhǔn)確的收集。而隨著時(shí)間的推移，GPS系統(tǒng)將會(huì)有更為寬廣的應(yīng)用空間與更為明朗的發(fā)展前景，例如利用GPS衛(wèi)星發(fā)送的導(dǎo)航定位信號(hào)完成那些緊密度高的測(cè)量與定位工作任務(wù)，還可以進(jìn)行超高度的時(shí)間測(cè)量，此時(shí)，GPS系統(tǒng)在海、陸、空等三維空間順利的應(yīng)用。而對(duì)于攝影測(cè)量領(lǐng)域來(lái)說(shuō)，GPS衛(wèi)星定位技術(shù)已經(jīng)基本成熟，全國(guó)性的攝影測(cè)量控制網(wǎng)的建設(shè)與健全，將會(huì)使GPS技術(shù)完成對(duì)海島陸地聯(lián)測(cè)、海洋測(cè)繪等各項(xiàng)攝影測(cè)量作業(yè)活動(dòng)。

結(jié)語(yǔ)：

總之，GPS技術(shù)在攝影測(cè)量領(lǐng)域中將會(huì)有更打的發(fā)展空間，其頻繁的應(yīng)用將會(huì)引領(lǐng)全球環(huán)境遙感監(jiān)測(cè)技術(shù)的變革創(chuàng)新， 這一新型技術(shù)全球性、全能性、全天候性的導(dǎo)航定位、定時(shí)、測(cè)速的優(yōu)勢(shì)將會(huì)最大限度的促進(jìn)測(cè)繪行業(yè)的發(fā)展，為社會(huì)、為廣大人民群眾創(chuàng)造更大的經(jīng)濟(jì)利益，為提升我國(guó)的國(guó)民經(jīng)濟(jì)實(shí)力推波助瀾。

[1]魏鳳仙.GPS在攝影則量中的基本原則與程序[J].時(shí)代探究,2008.