GPS 控制测绘技术在地理信息系统中的应用

2021-11-30王春临

魅力中国 2021年29期

王春临

（三和数码测绘地理信息技术有限公司，甘肃天水 741000）

引言

GPS 在我国社会运行中的仍承担着不可替代的作用，不仅为国防、刑侦等领域提供了精确的定位、导航等服务，对于地理隐私信息的保护也十分重要。而地理信息系统是采集、管理、分析、显示地球表层有关地理数据的技术系统，因此，广泛地应用了GPS 卫星系统，GPS 控制测绘技术与地理信息系统更为完善、广泛的融合，推动地理信息系统在各领域更加完善的发展。

一、概述

（一）地理信息系统概述

地理信息系统的主要组成结构是由硬件、软件平台以及基础支撑数据库构成，通过简洁化的用户界面，登录授权用户可以对地理数据进行查看下载以及修改操作。地理信息系统GIS 能够主要实现数据采集存储、空间分析以及可视化表达输出三类核心功能体系。GIS 的基础支撑数据库可以实现将地理位置的经度纬度、高度深度、几何拓扑关系以及三维立体分布模型进行参数化表达，支持结构化数据和非结构化数据的输入、存储、处理分析以及输出功能。GIS 系统基于数学、几何学、空间拓扑学、统计学原理，对一定区域内的三维立体模型进行可视化分析，虚拟化设计地理信息模型，通过GPS全球卫星定位系统，完善地球表面和地底地质分布情况的数字化模拟能力。此外，GIS 系统还可以通过用户的多元化选择模式，将所需地域内的地理信息模型进行可视化分析与结果输出，支持二维图表和三维立体模型的建立与输出，将不同空间与时间维度的地理信息模型实现分层次输出。根据相关地球地理科学和信息技术原理，GIS 系统能够实现强大的数据存储和处理分析功能，可以将复杂的数据信息进行高效率整合标准化输出，实现强大地理数据处理能力。

（二）GPS 原理

GPS 的空间部分是由24 颗GPS 工作卫星组成，这些GPS 工作卫星共同组成了GPS 卫星星座，其中21 颗为可用于导航的卫星，3 颗为活动的备用卫星，这24 颗卫星分布在6 个倾角为55°的轨道上绕地球运行。卫星的运行周期约为12 恒星时，每颗GPS 工作卫星都发出用于导航定位的信号，GPS用户正是利用这些信号来进行工作的。GPS 的控制部分由分布在全球的若干个跟踪站所组成的监控系统所构成，根据其作用的不同，这些跟踪站又被分为主控站、监控站和注入站。主控站的作用是根据各监控站对GPS 的观测数据，计算出卫星的星历和卫星钟的改正参数等，并将这些数据通过注入站注入卫星；监控站的作用是接收卫星信号，监测卫星的工作状态；注入站的作用是将主控站计算出的卫星星历和卫星钟的改正数等注入卫星。GPS 的用户部分由GPS 接收机、数据处理软件及相应的用户设备如计算机气象仪器等所组成。它的作用是接收GPS 卫星所发出的信号，利用这些信号进行导航定位等工作。以上这三个部分共同组成一个完整的GPS 系统。

二、GPS 控制测绘技术在地理信息系统中的应用

（一）点位测设

在地质工程勘察测绘中需要对地质工程所在区域内的各个布点高程、经纬度进行明确，在此基础依据下实现各个点位的有效连接，为目标测绘区域内进行空间分布图的构建工作。帮助测绘技术人员对目标区域的大小以及形状等因素进行综合分析，为地质工程的设计和施工工作提供三维空间坐标测绘数据。在进行测设点位过程中，能够利用GPS 技术对测量目标区域内关键点的高程、维度进行测量，对关键点的三维坐标值的精准获取。通过定点测设工作的应用，能够实现三维坐标值的有效获取，还可以进行三维模型的构建，为地质工程设计人员以及施工人员构建精准空间结构模型，在地理信息系统中具有良好的应用效果。

（二）导航系统和地理系统的融合

测绘得到的数据应重视其比对过程，整合数据库的前提下，对组织要素与结构进行分类，集中有用信息内容。除此之外，通过GPS 和GIS 的作用，可以在二维和三维技术的辅助下，呈现实际降雨情况，呈现出相应绘制图形。举例来说，在一些城市湿地公园周围，往往会成为工厂建设厂址，导致河水之中排放了很多废物，也使环境受到污染的程度愈演愈烈。为了解决相关问题，工作人员应当依据实际GIS 数据特征，模拟工厂污染扩散的实际情况，通过速度、管道等数据的支持，使模拟画面完整程度更高，进一步增加其精度。鉴于GPS 应用本身自带的空间定位功能，可以实现和地理信息系统相互融合的目的，综合描述并分析收集到的各种精确数据，正确呈现现代数字管理特征。而城市科技水平在不断发展中，信息技术的价值也逐渐被凸显，人们对于测绘数据精准性的要求也逐渐提升，这也是GPS 与GIS 技术相互结合发展，应用愈发广泛的原因。

（三）在野外中的具体运用

在野外测绘中，应用GPS 控制测绘技术，可构建一个全面覆盖的三维测量控制网络，不受目标区域地形地貌限制，迅速获取精准的数据信息，突破了传统测绘技术在野外测绘中的困境，无论测绘面积大还是小，测绘地形是复杂还是简单，都不会对测绘工作产生太大的干扰，工作人员可以根据测绘区域的实际情况，设计科学可行的技术方案，在合理的位置设置接收器，即可接收目标点的位置信息，再实时传输到地理信息系统中，效率极高。由此可见，在野外测绘工作中，可合理科学地应用GPS 控制测绘技术。

（四）空间分析

GPS 控制技术还能应用在空间分析中，它能提供准确的空间描述、空间推导和模型优化，还能提供准确的数据查询功能，为空间分析和空间决策提供完整的技术支持。空间分析是中GIS 技术与GPS 技术相结合，通过GPS 技术收集数据，GIS 技术进行空间数据分析，结合收集到的空间数据与空间位置信息，两者数据进行转换，从而确定空间信息。在地理信息分析中，空间分析十分重要，客户可以通过自身需求在信息系统随意转换相关信息，获取需求信息，由此来实现对空间的准确分析。空间分析在实际中最直接的应用就是构建空间模型，通过获取的信息构建出以信息为基础的模型框架，然后结合模型和试验获取的数据为城市规划等相关行业提供信息支持，而在科研技术和经济水平的发展，该技术的发展也必然会为推动城市建设作出贡献。

（五）GPS 控制测绘技术在勘测定界中的应用

该技术应用于勘测定界中，可以在很大程度上为城镇建设用地管理带来较大的益处，同时还能为以下几个方面提供更为可靠的参考信息：一是城市建设用地的定界；二是城市建设用地的审批。在具体检测期间，一些地块的地形存在繁琐性的特点，同时面积较为广泛，这个时候借助于该技术就可以令检测的可靠性与真实性得到有效提升，继而为地籍定界勘测工作的顺利进行指明方向。对传统勘测定界放样环节进行分析后，可以发现：其通常对以下几种方法进行了充分利用：一是分析法；二是关系距离法，不但存在着繁琐的工作环节，而且也容易致使测量结果的真实性不高，而此时将GPS 控制测绘技术渗透其中就能够令这些问题得到妥善处理，持续完善放样流程，继而促进其工作水平的全面提升。

（六）工程控制测量中的应用

在地质工程勘察测绘工作中，控制测量能够对工程所在区域内地形、地貌等特征进行测绘，在此基础上完成三维刻画工作。工程控制测量工作可以帮助地质工程设计人员以及施工人员，更好地了解目标区域内的地形和地貌条件，还能够为工程图纸设计工作以及施工组织安排工作提供良好的参考依据。在以往的勘察测绘工具应用过程中，其在面对复杂地形进行精准高程跟坐标获取时，还存在获取难度比较大的问题，针对一些工作人员无法涉及的区域，采取的数据精度也难以得到有效保障。通过GPS 控制测绘技术的应用，能够对传统测绘技术中存在的弊端进行妥善解决和控制。例如，通过GPSRTK 技术的应用，具体包含有基准站、数据链以及流动站等构成，在采用该技术进行工程测绘工作时，首先需要在目标区域内已知的三维坐标控制点上进行GPS 接收器的安装工作，随后通过GPS 卫星进行持续的跟踪、观测以及调试工作。通过将卫星获取的数据传送到基准站的方式，地质工程勘察测绘工作人员只需要通过接收器来对目标区域内的GPS 卫星信号进行定点检测，随后通过时差分处理的方式，对移动接收器所处位置的高程以及经纬度进行精准计算，借此获得良好的地质测绘效果。

（七）在监测行业当中的具体运用

在环境友好型社会构建过程中，GPS 控制测绘技术被广泛应用于气候气象监测及环境质量监测中，让相关部门能够实时获取目标数据，在短时间内，借助于科学技术的力量，完成大量的监测工作，同时联合应用地理信息系统，完成数据的处理分析工作，获取气象监测工作成果及环境质量监测工作成果，全面提升工作效率。除此之外，GPS 控制测绘技术被广泛应用于生活领域，尤其是导航中，借助于GPS 导航仪，能够精确定位用户当前位置及目标位置，再联合地理信息系统中的道路、交通信息，合理规划路线，让用户能够尽可能快地到达指定位置。同时，GPS 技术具有定位功能，常用于车辆、智能设备定位中，在智能终端中，提前设置绑定功能，一旦设备丢失或被窃取，可以远程操控，锁定设备，并迅速定位手机位置，将信息提交给相关部门，迅速找回丢失的设备。

（八）GPS 控制测绘技术在城市建设中的应用

基于我国科学技术水平持续上升的大环境下，GPS 系统和GIS 系统的有效结合，在潜移默化当中为我国城市系统的正常运作创造了有利条件，特别是精准的数据信息的有效供应，加快了城市发展的脚步。举例而言，在道路工程建设期间，GPS 系统可以很好地迎合勘测要求。对以往测量方式进行分析深入分析后，可以得知：其匮乏一定的完善性，且存在诸多薄弱之处，所以随着时间的流逝而被GPS 控制测绘技术加以替代。结合相关实践调查可知，该技术的有效运用，可以令综合效益得到有效强化，且存在着较大的发展空间。