基于大地测量中的GPS技术的应用探析

发表时间:2020/5/28   来源:《工程管理前沿》2020年第07期   作者:王元廷
[导读] 一直以来,大地测量就是各国非常重视的学科之一。
        摘要:一直以来,大地测量就是各国非常重视的学科之一。对大地进行测量的目的是希望可以随时测得大地空间中某点的具体位置。随着新世纪以来GPS技术的崛起以及在测绘领域的应用,大地测量的精确度也更加符合实际需求了。本文就对GPS技术在大地测量中的应用进行简单的分析,希望可以对该学科的进一步发展做出一点贡献。
关键词:大地测量;GPS技术;创新
一、引言
        改革开放之后,我国的经济水平以及科学技术一直在飞速发展,大地测量技术也愈发成熟,逐渐开始展开对空中的测量,这就要求测量技术需要进一步的更新以提高准确度,而GPS技术的发展就满足了这一要求,因此对该技术展开深层次的研究对大地测量的进一步发展有着重要的意义。
二、GPS技术的简介
        现如今由于GPS 技术的精确定位的优点,已经被广泛应用在汽车、通讯、军事、生活等方方面面。在一定程度上改善了我们的生活以及生产水平,并且对我们科研领域做出了相当的贡献,比如大地测量中的应用。GPS 装备一般是由太空卫星系统、中央控制系统以及信号的接发装置着三部分组成的。简单来说该技术的原理就是将卫星系统的自身定位参数信号不间断的发出,在被接收器接受之后通过计算机准确计算出三维位置信息。
        GPS技术的优点:
        1. 实用功能多、应用范围广。精确定位的三维坐标、可以准确计算的空间坐标以及实时时间等都大大方便了我们相关研究工作。所以被大量应用在汽车制造、军事研究以及工程测量等领域中。
        2.精确度高。经计算得知GPS技术的位置信息可以精确到0.01ppm,并且可以保证十分均匀,几乎能够满足我们在工程项目中的所有要求。
        3.观测速度快。传统的测量技术进行静态测量至少需要1-3个小时的时间才能定位一条基线。然而利用GPS技术只需要短短几分钟的时间就可以完成相当精确的定位。
        4.高度自动化,操作简单。得益于自动化技术的发展,GPS 设备已经实现了相当高程度的自动化,工作人员只需要进行简单的开关检测操作以及数据收集即可,对于核心复杂工作几乎都是由仪器自动完成。
        5.可长时间持续运作。由于相关卫星设备都是经过精心计算的,并且卫星数量极多,在地球任何一个位置都至少可以观测到4颗卫星,这一特点就使得这项技术可以全天候的进行长时间稳定工作,几乎也不会受到天气状况的影响。
三、大地测量应用GPS 技术的必要性
        为了完善测绘系统而进行对地球形状和重力以及时空变化的计算就是大地测量的工作内容。其中主要包括三维位置计算、地球重力场测量、天文测量等。对测量工作的精准性以及可靠性的影响是来自多个方面的,尤其是地势形貌的复杂更是加大了测量工作顺利进行的难度。而且针对地势计算如果使用人力解决的话需要耗费大量的人力物力还不一定能取得良好的效果。
        所以,GPS技术的应用就变得尤为重要了,在新世纪,我国的科学技术发展飞速,大地测量已经发展到了空中测量层次,而GPS技术几乎已经成为测量工作的核心技术。极大的提高了测绘工作效率,并且保证工作速度进行的同时有着良好的精确度和可靠性。由此可以看出GPS技术是具有极其重要的作用的。
四、大地测量技术中GPS 的应用以及局限性
        通过简单的分析可以知道GPS 技术的重要性无法代替。该技术有着多种多样的便捷特点,但是也有着一定的局限。
1.GPS技术的应用特点
        大地测量技术中对于GPS技术的应用主要是有着以下的一些特点:简单操作、精准测量、高度适应的能力以及灵活多变的功能。第一,进行测绘工作不可或缺的一部分工作就是进行准确的测量布点,而在这个布置过程中只要能够保证测量点上空视野开阔,不需要任何别的约束条件,GPS技术就可以完美完成这项工作,所以就赋予了大地测量灵活多变的特征。

第二,因为地势以及环境情况的影响,测量工作有时会变得难以进行,而应用GPS以后就不会再受这些影响,在地形复杂,环境恶劣的条件下都可以精准的进行测量工作,任何极端条件都可以快速适应。测量工作的机械化以及自动化是该技术被广泛应用的前提之一。第三,因为使用先进的卫星定位,并且是多个卫星同时定位计算三维位置,所以高度的精确性是它的典型特征之一,而且还可以根据不同工作中对精确度的需求进行合理的调整和把控。第四,工作人员上手工作较为简单,仅仅需要简单的安装调控和短时间的监视收集数据就可以进行工程测量。大大的简化了测量工作的复杂程度。
2.大比例绘制地形图
        地图绘制也是测量工作中不能缺少的一环。传统测量技术中对地图的绘制需要极大的人力物力,但是工作效率却远远不够,工作进度甚是缓慢,而且绘制成果则远未达到工程所需的精确度要求。而卫星GPS定位技术则能有效的解决这个问题,大大提高绘制效率以及提高工作精确性。现如今,这些大比例的地形图绘制一直都是利用精密计算机来进行处理的,工作难度大大降低。
3.公路放线放样
        在工程进行过程中,GPS技术的计算软件系统可以实现自动放线放样,这样大大降低公路放线误差。通过应用自动化技术,只需要简单的录入中线坐标数据就可以由精确的自动化技术提高公路放线放样工作水平。
4.GPS 技术的应用局限性
        目前在对定位技术的使用已经比较完善成熟了,但是仍然会存在一定的局限,主要表现在以下几个方面:
        1)多路径效应。从卫星发射的电磁信号并不是呈现条状的直线信号,而是放射性的的向四面八方的状态,所以当其中一些信号在传输中被反射过后再被接收器接收的话,就会产生多种不同的信号叠加现象。这种现象会对计算结果产生一定的影响,甚至会达到分米级别的误差。虽然随着科技的发达,能够通过提高硬件水平以及改善软件系统可以很大程度的降低这种影响,但是仍然需要相关工作人员进行科学选择布点来避免这种情况的发生。
        2)大地水平面以及高程准基面的影响。GPS技术计算得到的高度数据并不是正确的数据,而是椭球高度,这个一般需要获得高程异常指数才能精确计算得知正确高度。但是实际测绘工程中都是长距离工作,这时就会因为大地基面以及高程准基面而产生误差,所以必须要寻找新技术的突破来解决这一问题。
五、不断加强GPS网络建设
        继续补强GPS技术的网络系统建设可以进一步推动大地测量技术的完善发展:
        1.补充原有网络。目前已经应用的控制中心网络本身点位密度就较低,并且容易受到人为影响。所以补充并加强控制网络是可以满足大多地区的基本设施建设的,这对有效的区域网络建设也是有重大帮助的。此外,必须保证同旧有的高级控制中心相重合,这样才能达到系统的高度匹配性来避免不必要的误差出现。
        2.检测已有网络。因为之前传统技术落后的局限,地面的控制中心网络以及分级定位分布系统无法满足新世纪城市以及经济发展的需求。所以应该利用新技术改造升级旧有的网络系统,推动其实现更大的经济效应。科学合理的进行GPS网点分布,提高它的运行服务能力来进行改造升级。
        3.建立多层网络。因为一些人为影响,我国上世纪70年代的全国范围建立的地面控制中心系统网络已经大多不复存在了。现如今在基于GPS技术发展起来的大地测量应该在建立完善早被破坏的地面控制系统的同时建立健全多级合作网络,并且对更高级的控制网络进行完善。
结束语:
通过以上对GPS技术的简介以及在大地测量中的应用分析,我们更加明确了该技术在测绘工作中的重要性,极为精密的准确度和可靠性大大的提高了测绘工作的效率和水平质量。但是在如今,我国对GPS技术的研究和利用还是比较落后的,因此加强这一方面的研究工作是势在必行的,希望相关研究人员可以更加重视技术突破的研究,为大地测量技术以及GPS技术的应用作出贡献。
参考文献:
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[2]李海涛.基于大地测量中的GPS技术的应用探析[J].科技传播,2019,11(19):105-106.
[3]许欣欣.基于大地测量中的GPS技术的应用研究[J].中小企业管理与科技(上旬刊),2018(03):149-150.
[4]廖维昌,张俊宇.浅谈GPS技术在大地测量中的应用[J].低碳世界,2017(18):44-45.
 
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