基于GPS技術(shù)的遙感測繪方法及實(shí)踐重點(diǎn)分析

劉釗

【摘要】隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，測繪制圖的工具和設(shè)備發(fā)展迅速，新的工具也在不斷創(chuàng)造。GPS技術(shù)是最常見的測繪工具之一。本文從對GPS技術(shù)的概述開始，介紹其功能原理和優(yōu)點(diǎn)，然后描述了其應(yīng)用范圍并列出一些使用GPS技術(shù)進(jìn)行遙感的實(shí)際示例，希望可以為有關(guān)人員將來更好地使用GPS技術(shù)和遙感技術(shù)提供參考。

【關(guān)鍵詞】GPS技術(shù);遙感測繪;重點(diǎn)

【中圖分類號(hào)】P228.4

【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A

近年來，隨著大地測量與制圖技術(shù)的不斷發(fā)展，遙感勘測制圖技術(shù)因定位精度高、速度快、距離遠(yuǎn)的優(yōu)勢被廣泛應(yīng)用。值得注意的是，通過集成GPS技術(shù)和遙感技術(shù)，可以大大提高測繪效率。在大地測量和制圖中，使用基于GPS技術(shù)的遙感和制圖方法可以高精度、高效地進(jìn)行大地測量和制圖。

1、GPS技術(shù)概述

GPS是“Global Positioning System”即“全球定位系統(tǒng)”的簡稱。它主要由空間衛(wèi)星星座、地面監(jiān)控系統(tǒng)和用戶設(shè)備部分（信號(hào)接收器）組成。其中，GPS空間衛(wèi)星星座主要由21顆工作衛(wèi)星和3顆在軌備用衛(wèi)星組成。24顆衛(wèi)星均勻分布在6個(gè)軌道平面內(nèi)，軌道平面的傾角為55°，衛(wèi)星的平均高度為20200km，運(yùn)行周期約為12h。地面監(jiān)控系統(tǒng)是整個(gè)衛(wèi)星的中央控制系統(tǒng)，主要由主控站、5個(gè)監(jiān)測站和3個(gè)信號(hào)輸入站組成。用戶設(shè)備部分即GPS信號(hào)接收器。其主要功能是能夠捕獲到按一定衛(wèi)星截止角所選擇的待測衛(wèi)星，并跟蹤這些衛(wèi)星的運(yùn)行。

2、基于GPS技術(shù)的遙感測繪技術(shù)

2.1 GPS輔助空中三角測繪

（1）同時(shí)使用地面控制點(diǎn)的GPS接收器和空中GPS接收器不斷記錄和組織GPS衛(wèi)星信號(hào)。（2）使用處理軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行脫機(jī)處理，并通過插值從GPS天線獲取即時(shí)信息。（3）使用自動(dòng)空中三角測量自動(dòng)轉(zhuǎn)線技術(shù)，將數(shù)字圖像整體匹配。（4）通過上述工作，可以獲取GPS攝像機(jī)的坐標(biāo)以及連接點(diǎn)和攝像機(jī)數(shù)據(jù)的照片坐標(biāo)，或者執(zhí)行某些地面測試，對非攝影和攝影測量進(jìn)行常規(guī)設(shè)置，并確定照片的方向參數(shù)或該點(diǎn)的編碼坐標(biāo)。

2.2 GPS測量的外業(yè)實(shí)施

（1）GPS測量站點(diǎn)的選擇并不要求必須通視，圖形結(jié)構(gòu)更加靈活，但是，鑒于GPS測量和后續(xù)測量的特殊性，應(yīng)該仔細(xì)考慮站點(diǎn)的選擇。a.因?yàn)椴键c(diǎn)不是很多，則可以使得三個(gè)點(diǎn)之間互相通視，這對于后續(xù)的測量很有用。b.該點(diǎn)周圍15°的仰角以上不應(yīng)有障礙物，以免減弱信號(hào)。c.為了不干擾電磁波信號(hào)，請使用無線電發(fā)射的電源和高壓電纜等的電源。d.布點(diǎn)應(yīng)選擇在能見度高，運(yùn)輸方便且易于保存的地方，以利于觀察和將來使用。 e.填埋結(jié)束后根據(jù)需要進(jìn)行標(biāo)記。（2）觀察。使用GPS調(diào)度計(jì)劃進(jìn)行相對靜態(tài)定位，衛(wèi)星傾斜角為15°，持續(xù)時(shí)間為45 min，采樣間隔約為10s。一次安裝3個(gè)接收天線（對中，對準(zhǔn)，方向），每次3個(gè)點(diǎn)，測量天線的高度，測量氣象數(shù)據(jù)，并觀察這些顯示是否滿足接收器的要求。接著輸入數(shù)據(jù)，并讓接收機(jī)使用測量指南自動(dòng)記錄和觀察，測量人員記錄測量記錄。

2.3 GPS技術(shù)對大氣降水量的遙感測繪

自上世紀(jì)八十年代以來，科學(xué)家們提出使用GPS技術(shù)來分析大氣可降雨量的多少。在利用GPS技術(shù)對大氣雨水進(jìn)行遠(yuǎn)程制圖方面，中國也做了很多研究和實(shí)踐。當(dāng)前，使用GPS技術(shù)遠(yuǎn)程檢測大氣水蒸氣的方法已為人們所熟知，其精度已達(dá)到約1.5 mm。GPS遙感技術(shù)在分布區(qū)域，預(yù)算，準(zhǔn)確性和分辨率方面具有顯著優(yōu)勢。它通常用于氣候監(jiān)測，水文分析和大氣水測繪。當(dāng)使用GPS技術(shù)進(jìn)行大氣降水的遠(yuǎn)程測量時(shí)，GPS定位衛(wèi)星監(jiān)視站測量的信號(hào)和數(shù)據(jù)首先通過接收器傳輸?shù)紾PS數(shù)據(jù)中心，以測量表面壓力和空氣層的防空減速度，以獲得新的大氣參數(shù)。然后使用信號(hào)處理器來計(jì)算空氣濕度保持率和降雨量的數(shù)據(jù)。

3、實(shí)例研究

3.1測區(qū)基本情況

在這項(xiàng)研究中，探測區(qū)域的比例為1∶500，在整個(gè)檢測區(qū)域內(nèi)的運(yùn)輸都很方便，地形條件也很好。

3.2前期準(zhǔn)備工作

通過對不同比例尺的地形圖像，水路地圖，最新交通地圖和地形圖進(jìn)行比較分析，從而獲取有關(guān)覆蓋區(qū)域的基本信息。接著進(jìn)行位置調(diào)查，以確定檢測區(qū)域的基本情況并配置GPS控制網(wǎng)絡(luò)。本文中定義的GPS控制網(wǎng)絡(luò)主要包含五個(gè)控制點(diǎn)，其中B點(diǎn)是輔助點(diǎn)，因?yàn)榭梢栽跍y量中獲取高度，并且測量范圍較小。因此，GPS網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)具有高度的適應(yīng)性，并且三個(gè)GPS接收器主要跟蹤基本數(shù)據(jù)，例如海拔高度。工作人員要根據(jù)現(xiàn)階段 測量工作的主要情況檢查所有設(shè)備，以確保這些設(shè)備可以在工作中發(fā)揮預(yù)期的作用。

3.3首級(jí)控制測量

在該項(xiàng)目中，GPS測量方法用于第一級(jí)的控制測量，級(jí)別為D級(jí)，對于難以測量的一小部分區(qū)域，布設(shè)點(diǎn)為一級(jí)。在測量過程中，需要嚴(yán)格按照國家控制點(diǎn)的相關(guān)要求對GPS控制點(diǎn)進(jìn)行了高水平的分析，以確保測量結(jié)果能夠達(dá)到預(yù)期。對于在測量區(qū)域中的一塊測量標(biāo)石，高度為60cm，間距為20cm×20cm，頂部為12cm×12cm;對于上部不滿意的區(qū)域，要根據(jù)相關(guān)規(guī)則進(jìn)行裝飾，并繪制GPS點(diǎn)。當(dāng)使用邊聯(lián)式網(wǎng)絡(luò)布設(shè)形狀時(shí)，GPS監(jiān)視通過靜態(tài)定位進(jìn)行?？傆^測時(shí)間為50～60min，對于難以觀測的區(qū)域，可以適當(dāng)增加觀察時(shí)間。

3.4高程控制測量

在該項(xiàng)目中，目標(biāo)區(qū)域高度的控制為第四等水準(zhǔn)，以第三級(jí)及更高級(jí)別的國家級(jí)用作起算點(diǎn)。該項(xiàng)目的對準(zhǔn)點(diǎn)和引導(dǎo)點(diǎn)采用同一標(biāo)石，所有GPS點(diǎn)都應(yīng)實(shí)施第四等觀測，一些復(fù)雜的GPS點(diǎn)可以擬合四等高程。進(jìn)行四等水準(zhǔn)觀測時(shí)，將DSZ2水平儀與兩面的木尺一起用于水平，該水平儀是使用觀察方法從背面到正面進(jìn)行測量的，數(shù)據(jù)要記錄在PC-E500計(jì)算機(jī)上，并且觀察結(jié)果中指示的公差已預(yù)先輸入計(jì)算機(jī)中。觀測前后應(yīng)檢查使用過的儀器和標(biāo)尺。在正確驗(yàn)證所有現(xiàn)場數(shù)據(jù)之后，使用武漢測繪科技大學(xué)編寫的“用于高級(jí)測量管理數(shù)據(jù)處理的系統(tǒng)軟件”在微型計(jì)算機(jī)上計(jì)算校正值，調(diào)整后的精度必須符合各種規(guī)范要求。

結(jié)語：

有效利用GPS技術(shù)和遙感技術(shù)可以顯著提高測量工作的效率和準(zhǔn)確性，因此，有必要將GPS技術(shù)與遙感技術(shù)相結(jié)合，以有效提高測繪效率，進(jìn)一步推動(dòng)行業(yè)發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

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