GPS在地质测绘工作中的应用解析

周剑景

（景德镇市勘察测绘院，江西 景德镇 333000）

1 GPS 概述

全球定位系统简称为GPS，GPS 全球定位系统最开始服务与军事，美国建立GPS 定位系统的建立是为了军事发展，后来GPS 像民间开放后美国为军事和民用安排了不同频段，并且广播了P 码和C/A 码不同精度的位置信息。20世纪90年代中期，美国为了提升自身的安全系数，在民用卫星上加入了（Selective Availability）简称SA，进行人为的扰乱，使得一般民用GPS 接收机的精度只有100 米左右，精度大大被降低。2000年5月2日，SA 干扰被取消,使全球所有GPS 接收机的精度在一夜之间提高了很多，精度可以用米来计算。美国官方之所以停止SA 政策，是由于美国军方现已开发出新技术，可以随时随地降低对美国存在威胁地区的民用GPS 精度，使得想造成威胁的犯罪分子无从下手，所以这种高精度GPS 才可以全球免费开放使用。全球导航卫星系统还包括俄罗斯GLONASS 全球导航卫星系统、欧盟伽利略卫星导航系统、北斗卫星导航系统等。GPS 导航系统是目前最成熟的卫星导航系统。GPS 导航系统通常情况下利用卫星进行精确的测时和测距，具有在海、陆、空全方位实时导航与定位的能力。很大程度的提高了军事力量和民用便捷性。

2 GPS 测量技术概述

2.1 GPS 测量技术分析

GPS 飞速发展，被广泛应用于工程建设、地质测绘的各个领域，在GPS 测量技术推广之前，所有的测量工作都是由人工完成。耗费了更多时间，更多精力，往往无法满足地质工程测量实际需要。通过运用这项技术在自动化程度方面显得更高，不仅精度高，可以对数据进行快速的分析和处理，而且还能够自动成图，成图速度快，可以充分利用计算机对相关数据做出自动处理，并得到较为精准的数字地形图。应用优势明显。有关GPS 定位系统、RS 遥感系统和GIS 地理信息系统等方面的应用都取得了良好的进展和优势。为GPS 测量技术的进一步应用和发展奠定了扎实的基础。GPS 测绘技术的应用，最主要的一点是能够为地质测量工作者提供更加精准的地质勘测信息三维坐标和特征属性。

2.2 GPS 测量技术应用优势

GPS 测量和传统的测量技术相比，现在所使用的GPS 测图技术更具有先进性、准确性和便捷性。

2.2.1 测图精度高

和传统的测量技术相比，现在所使用的GPS 测图技术更具有优势，结合GPS定位系统的测量技术使得工程测图的准确性大大提高。GPS 测绘技术利用仪器误差值一般控制在±0.5mm，把误差控制在了该范围内，进而使其点位测量比较准确。在三维坐标数据采集工作中，能够对地形进行自动化采集并且可以快速的将其建成三维模型，很大程度的减少测量误差的出现。不仅精度高，可以对数据进行快速的分析和处理，并得到较为精准的地形图。随着我国目前科技的飞速发展，由于绘图图纸的变化，图纸上呈现出来的信息也会随着科技发展而变化，影响到数字信息的准确性，所以正确使用GPS 定位系统可以有效的解决此类问题，从而使误差降低到最小化。

2.2.2 自动化程度高

由于GPS 导航系统是在计算机技术的发展中出现的，所以也拥有着计算机技术的特点，即自动化、高速化。所以GPS 在测绘工程测量的过程中需要结合计算机技术，如此才能够增加其自动化水平。利用人工测量计算地理距离与坐标，从而达到自动化，计算机可以对数据进行记录，这样会减小测绘人员的工作量，提高其效率。

3 GPS 在地质测绘工作中的应用

3.1 GPS 在地质测绘工作中的应用

如今GPS 已经成为当今世界上最实用，也是应用最广泛的导航、指挥和调度系统。GPS 可以为测量人员提供精确的三维定位，随时可以提供坐标的三维空间，能够进行厘米级甚至毫米级精度的静态相对定位。在传统的地质测绘工作中，先要建立控制点，然后进行碎步测量，绘成大比例尺地形图。这些方法工作量大、成本高、速度慢、花费时间长。将GPS 和测绘工作相结合就可以完全可以克服这个缺点，运用GPS 动态测量，在需要在测的控制点上停留一两分钟，就可以获得每个点的坐标和高程。再结合输入控制点的编码和特征以及其他属性信息。就可以形成一套完整的控制点数据，内业使用相对应的成图软件就可轻松的完成成图工作。由于使用这种方法只需要控制点的坐标和特征以及属性信息，大大程度的降低了成本和工作时间，所以GPS 的应用在测绘行业得以普及。

3.1.1 GPS 静态控制测量

测绘是较早推广使用GPS 技术的领域之一，在最开始GPS 主要运用于控制测量，变形观测和高精度的大地测量。利用静态控制测量的方法，建立各种等级的控制网和变现观测网。随着动态定位系统的发展和完善，GPS 导航系统也广泛运用与测图、施工放样、地理信息采集等方面，在这些工作中取得广泛的应用。在GPS 动态测量的发展中，静态测量依然是测绘工作的重要方法。

3.1.2 GPS 控制点的选点和埋石

由于GPS 是通过卫星信号传输实现了定位测量，不需要观测点之间通视，这就可以解决传统测量过程中必须满足测站点之间通视的问题，而且GPS 精度主要受到卫星的影响，和地面点状态无关，选点和埋石也相对简单、方便。

3.1.3 GPS 水准测量

利用GPS 可以实现水准测量，GPS 相对定位可以精确的得到基线向量，平差得到高精度的大地高程。在实际测量工作中，大多数情况是使用正常高系统，找出GPS 点的大地高程和正常高的关系，用模型进行转换，得到准确的一套数据。GPS 的精度大概在（2-3）*10^-6，如果在计算和观测过程中采用有效的误差处理方法，可以将误差降低到允许误差之下。但是将GPS 观测的大地高转换为正常高时，会产生明显的误差。

3.1.4 GPS 测量数据内业处理

GPS 的处理方式就是接收机和卫星之间伪距、载波相位和卫星星历等数据的计算和处理。GPS 的观测值中包含卫星的观测数据和地面气象观测数据等。GPS通过数据传输、格式转换、基线解算和网与地面网联合平差四个阶段的相互配合完成数据处理。

3.2 RTK 在测绘中的应用

3.2.1 RTK 应用概述

RTK 测量技术是现如今地质勘查工作中重要的数字化测绘技术之一。RTK 测量技术的应用给我国数字化测图提供了强有力的基础。RTK 技术实际上也就是，载波相位差分技术。在测绘工作中，各个测绘移动站都会从GPS 定位系统中获取坐标位置和三维坐标，并快速形成相位差分观测值，从而完善三维坐标点。RTK测量技术应用便捷、精准度高、能够解决传统方法中必须通视的问题。所以RTK测量技术在测绘领域得到广泛应用。不仅提高了工作人员工作效率，降低了成本而且也提高了数据的精准度。

3.2.2 RTK 平面控制测量

RTK 平面控制测量主要技术要求应符合规定，合理利用GPS 定位系统。RTK平面控制测量时移动站采集观测数据，通过接受基准站传输的数据处理差分观测值，通过坐标转换法把地心坐标转换为指定坐标得到相对于的平面坐标。

3.2.3 RTK 高程控制测量

RTK 高程控制测量主要技术要求应符合规定，RTK 控制点的高程测定通过移动站测得大地高减去移动站的高程异常获得。

4 结语

综上所述，本文从GPS 的发展、GPS 定位系统和测绘技术相结合的优点分析入手，对GPS 测量在地质工程测量中的应用进行了详细分析，并在最后重点研讨了和GPS 有关仪器在测绘工作中的应用，这对推动地质测量的发展具有十分重要的意义。