基于GPS技术的遥感测绘方法及实践重点

赵依梦 赵彪

摘 要：在科技水平不断提高的背景下，GPS技术逐渐与遥感测绘技术结合起来，在道路桥梁的建设、气候变化的測量、地质环境测量等实践中进行了广泛的应用，并且在实际应用中都取得了较为显著的效果，已经逐渐成为当前应用较为普遍的技术类型。因此，本文首先分析了GPS技术和遥感测绘技术的内涵，详细分析了基于GPS技术的遥感测绘方法及实践重点，希望能够对该项技术的实践应用提供帮助。

关键词：GPS技术;遥感测绘;道路桥梁;气候变化;地质环境

GPS技术是Global Positioning System（全球定位系统）的简称，是当前比较先进的导航技术。GPS具有高定位精准度、较快的观测速度、小巧灵活、价格低廉等优点，使地质工作者将其广泛地应用到了地质领域。GPS在地质领域涉及的领域主要有：地质勘查、矿产资源勘查、环境地质调查与研究、岩土工程勘察与施工、地基沉降的观测等[1]。GPS技术在区域地质调查与研究方面的应用大大提高了其工作质量和工作效率，而GPS技术在矿产资源勘察领域的应用也促进了矿产资源勘查数字化和网络化的实现。GPS技术具有全天候、高精度、自动测量等优势基本可以实现自动化、智能化测量，极大减轻了工作强度。将GPS技术的优势之处与遥感测绘进行结合，有助于整体测量水平的提升，但在实际应用中为发挥出较好的效果，关键还需把握各项应用的重点。

一、GPS的概述

GPS的构成包括：卫星星座监测器、监控系统和信息接收器三个方面，卫星星座监测器位于太空，检测系统和信息接收器位于地面，GPS的卫星监控工作是由运行轨道上的三颗备用卫星和处于工作状态的二十一颗卫星来实现的。卫星在空间内的各个平面都是以固定的范围和顺序进行排列的，这样保证了各个运行轨道都有对应的卫星来进行信号的接收并实现定位工作。有数据指出，卫星高度平均都在20200千米的高空，呈55°的倾斜角。控制卫星的中枢系统是监控系统，主要包括：5个检测系统、1个主控制站点和3个型号注入站，主要工作是整合监测到的信号资料，并形成GPS卫星控制信号，以实现各卫星之间的信息数据的整合与共享。信号接收器主要是由电源、主机和天线组成的，位于用户的设备系统中，信号接收器主要是监控、捕捉和跟踪卫星信号，以实现对监测站的时空三维数据信息的测量[2]。

二、遥感测绘的概述

遥感Remote Sensing（简称RS），在不接触的情况下利用传感器对目标物体实施远距离探测的方法，再结合探测到的目标数据对目标物体的特征和性质等方面的研究与分析。对于遥感的定义有广义与狭义两种说法，狭义上的遥感测绘技术就是在遥感设备的作用下收集目标物体的相关数据，并且进行必要的分析，而广义上的遥感指的是远距离探测的一种方式。遥感测绘技术的应用中，对于设备的要求是要能够比较敏感的识别电磁波，电磁波在触及目标物体时，目标物会随着电磁波共同产生反射和散射等反应，在这一过程中探测设备会对与目标相关的电磁波进行收集，结合计算机的特殊运算对目标的相关属性进行分析。遥感测绘技术随着时代发展的需求在进行着演变，从发展初期的航空拍摄到地质测绘。如今，人们应用遥感测绘都是利用卫星来进行的，这一测绘方式可以对该地区的大量数据进行同步收集，再通过计算机进行数据的计算，相比传统的GPS技术，无论是数据的同步程度，还是工作效率都得到了大大提高，遥感测绘节省了不少的人力及物力。

三、基于GPS技术的遥感测绘方法及实践重点

为了进一步发挥遥感测绘的作用，使其在不同地质环境中表现出更高的适应性，在实际应用中应高度关注GPS技术的应用，基于该项技术来提升定位精度、提升测量可靠性，同时降低遥感测绘应用成本，从而全面提升遥感测绘技术的应用水平。

（一）双频GPS技术对桥梁变形的遥感测绘方法及实践重点

在实际的应用中，对于桥梁变形方面的遥感测绘方法比较常用的是双频GPS的定位测绘。面对不同特征的监测对象就要选择不同的GPS测量技术作业方式，以下几种是比较常用的作业方式：连续的固定GPS测绘排列、周期性的重复监控、实时动态监控。对于桥梁变形的动态监控要对样本进行高频率的采集，使每个单历元的变化数据的测算都能够具备较高的准确性，便于掌握桥梁变形的具体位置，最后总结出基于双频GPS技术的遥感测绘计算公式。这一计算法则中涉及到的观测对象和观测值主要是利用双频的P码间距来确定的，而单历元的计算数值是确定宽度频段模糊度的重要基础，随后才能对各个频段的模糊度动态定位数值进行确立。由于这一计算方式在针对初始定位坐标的数值的精准性方面的要求不是十分严格，故此方式现已被广泛应用到高动态的遥感测绘中。

在桥梁变形的遥感测绘实践中，GPS技术的定位检测不会被气候变化所影响，能够做到实时测量，当监测站需要数据时，就可以向其传送实时测绘数值，充分保证各个测量站点获取数据的一致性。当使用的测算方法是以双频率P码为距离来进行测算时，首先要进行一个完整的运行空间的构建，选择四颗测量卫星，并利用他们的宽度波段组成双差值，再计算出模糊空间。在大致确定观测点的位置后，计算其他宽波频段的模糊度，前提是在相同历元的情况下，计算后对其进行排列组合，再计算出每组观测数值并列出相应的方程式。这项观测方式将遥感测绘技术和GPS技术紧密结合，与较常规测量技术相比具有更高的精确度，实现了测绘方式的突破，能够实现对桥梁变形的实时高精度测量，以便及时发现异常状况，保证桥梁的安全性。因此，在GPS技术支持下的遥感测绘技术在桥梁变形的测绘工程中占据着绝对的优势和实践价值，可加大在这方面的研究与应用力度。

（二）双频GPS技术对大气降水量的遥感测绘方法及实践重点

科学家首次提出利用基于GPS技术的遥感测绘技术来进行大气可降水量的分析探测是在20世纪80年代以后，随后，我国也针对基于GPS技术的遥感测绘技术计算大气可降水量方面进行了诸多的研究与实践，现阶段，我国在这一方面的技术已经渐趋成熟，而且在测绘的精准度方面也已经达到1.5mm左右[3]。另外，基于GPS的遥感测绘技术无论是在精准度、分辨率方面还是在分布范围、经费预算方面都占据着绝对的优势。因此，在气候监控、水文状况分析、大气含水量等方面都被广泛使用。

使用基于GPS的遥感测绘技术对大气可降水量进行测量时，要先使用GPS数据处理中心对接收机传送的GPS定位卫星监测到的数据和信号进行处理，再对地面气压值和对流层天顶延迟进行测量取得新的大气参数值，接下来使用信号处理器计算大气湿度延迟数据，得出可降水量。值得注意的是，对于大气可降水量的计算，要想使测量出的地理位置的纬度值和海拔高度更加精准、可靠，就要使用专门的软件精确汇总。而进行湿度延迟转化为大气可降水量的计算过程中，測量结果的计算要以加权平均计算法则为主并辅以模型。此外，避开局限性的特殊气候带更有利于测绘站点的选择，这是因为特殊气候带会给气候数值的测量带来一些误差值，而这项误差值会在极大程度上影响GPS的最终遥感测绘数据分析工作，由此可见，在选择测绘站点时要十分严谨，这是影响气候环境测量准确性的重要因素。

（三）基于GPS技术的遥感测绘方法在地质测量方面的应用

GPS技术的遥感测绘应用还表现在地质环境勘测方面，在这方面表现出较为突出的效果。从具体来看主要表现在两个方面：其一，GPS技术可应用于区域地质环境分析之中，通过GPS技术的遥感测绘能够充分掌握区域地质环境状况，如：地下水分布、地质构造等，从而为工程建设开展奠定基础，提升施工方案制定的可靠性;其二，利用GPS技术的遥感测绘功能，能够有效提升测绘的准确性，最终使工程定位放线等能够更加准确可靠。

四、结语

总之，基于GPS的遥感测绘方法具有诸多的优势，同时也被广泛应用到各个领域。本文简单分析了GPS和遥感测绘技术，从三个领域对基于GPS的遥感测绘方法和实践重点进行了总结，旨在为相关研究提供一些理论基础，确保在实践中对基于GPS的遥感测绘方法进行更好利用。同时，从对该项技术的实践分析来看，其在测绘领域还有着较大的发展空间，应加强对GPS的遥感测绘方法展开研究，最终拓宽GPS遥感测绘应用领域。

参考文献：

[1]刘正春，卢玉菡.基于GPS技术的遥感测绘方法及实践重点分析[J].智能城市，2020，6（02）：46-47.

[2]段彬彬.测绘工作中实施遥感测绘技术的探索与研究[J].世界有色金属，2019（22）：226-227.

[3]徐茂蒙.GPS遥感测绘方法在土地测绘中的应用探讨[J].城市建设理论研究（电子版），2018（21）：102.

作者简介：赵依梦（1987—），女，蒙古族，本科，测量工程师，测绘工程专业，研究方向：工程测量、遥感;赵彪（1987—），男，汉族，硕士，岩土工程师，建筑与土木工程专业，研究方向：岩土工程。