基于GPS技术的遥感测绘方法及实践

朱 丰

（河南省遥感测绘院，河南 郑州 450000）

1 GPS技术应用概述

1.1 GPS技术应用原理

GPS是全球定位系统的简称，它的主要组成部分包括：太空中的卫星星座监测、地面上的监控系统以及信息接收器。GPS的卫星监控部分由三颗在运行轨道上的备用卫星和21颗正在工作的卫星组成。这些卫星都以固定的顺序和方位排列在空间中的各个平面内。保证每条轨道都有工作卫星随时接收信号参与定位。每个卫星的高度大致为20200千米，倾斜度为55度，且与轨道横截面之间的倾斜距离为60度。地面监控是整个卫星控制的中枢系统，它包含一个主控制站点、5个检测系统还有3个信号注入站。它主要将收集和监测到的信号资料加以整合，实时监控GPS卫星信号，并对其他卫星提供其收集整合的信号。接收机即用户设备系统主要由电源、主机和天线构成。它的主要作用是跟踪并捕获一定的卫星信号和监控运行，并测量出监测站的时空三维数据。

1.2 GPS在实际测绘中的应用

GPS实时定位系统在实际应用中主要用于导航和定位。在测绘技术的应用中可以改变常规的地面测量系统在测绘上的模糊和不确定性，实行精确化、可靠化定位。并且在航拍摄影测绘中GPS技术也占据了主导地位，根据以往的实践研究成果来看，为了满足航拍摄影测量比例的精确度，利用飞机上装置的GPS定位系统和地面测量仪设置的参考站点对信号进行载波分段测量和计算固定区域中的光束平差值是一种很有效的办法，这种测量办法的精确度一般情况下可达到4cm左右。随着卫星接载GPS接收机的问世，离地球较低高度的轨道卫星测量型号越来越精确。目前国际上先进的高精度测算方法可将准确度缩小到厘米级别，因此，基于GPS技术的遥感测绘系统能够被陆地和航空遥感测绘广泛采用。

2 GPS技术在遥感测绘实践中的具体应用

2.1 双频GPS技术在桥梁变形上的实践

在实际的科技应用中，对于桥梁变形遥感监控和振动测量大多广泛采用双频GPS的定位测绘。对于监测对象的不同特征，GPS测量技术有以下三种不同的作业方式：连续的固定GPS测绘排列、周期性的重复监控以及实时动态监控。在测绘桥梁变形的动态检测中进行频繁高速的采样，精确地计算出每个历元的变化数据和具体位置，总结出一种基于双频GPS技术的遥感测绘计算公式。这项计算法则采用双频的P码间距为观测对象和观测值的确定，将单历元的计算数值确定宽度频段的模糊度，进而确定各个频段的模糊度动态定位数值，这项计算法则对初始定位坐标的数值精确性要求不高，因此，在计算高动态的遥感测绘时被广泛采用。

GPS技术在应用到桥梁变形遥感检测的实际应用中时，由于定位监测不会受到气候变化的影响，可以随时随地的进行实时测量，将测绘到的数值提供给监测站，有效保证了各个测量站点在时间上的一致性。运用双频率P码伪距离的计算方法时必须选择4颗测量卫星组成一个完整的运行空间，再利用这4颗卫星的宽度波段组成双差值的观测方式进行模糊空间计算。待获得观测点的可能位置后，计算出相同历元条件下其他宽波频段的模糊度，再对其进行排列组合，计算出每一组观测数值，列出相应的方程式。这项观测方式能够有效实现对GPS技术和遥感测绘技术的相互结合应用，提高了常规测量技术的精确度，促进了测绘方式的进步。因此，在当前的各方面测绘工程中，基于GPS技术的遥感测绘方式具有强大的优势和实践价值。

2.2 GPS技术对大气降水量的遥感测绘

二十世纪八九十年代以来科学家首次提出利用GPS技术遥感大气可降水量的分析探测。我国也在利用GPS技术进行大气可降水量的遥感测绘方面做了大量研究和实践，目前利用GPS技术遥感大气水汽含量的测绘方式已经基本纯熟，且精确度已经达到了1.5mm左右，同时，由于GPS遥感测绘技术在分布范围、预算经费、精确度以及分辨率方面都具有强大优势，被广泛使用于气候监控、水文状况分析和大气含水量的测绘等方面。以我国的哈尔滨地区为例，由于特殊的气候条件，在对气候的研究方面如利用GPS遥感技术测量大气可降水量的研究中也具有一定代表性。

利用GPS技术来进行遥感测量大气可降水量的过程中，首先通过GPS定位卫星监测站测量到的信号和数据通过接收机传到GPS数据处理中心，对地面气压值和气流层天顶延迟进行测量，获得新的大气参数值，再利用信号处理器计算出大气湿度延迟数据，计算出可降水量。在计算过程中，使用一种专门的计算软件来进行精确汇总，精确测量出地理位置的纬度值和测量的海拔高度。在把湿度延迟转化为大气可降水含量时，采用加权平均计算法则加以模型的辅助完成测量结果的运算。另外，还需注意的一点是测量气候数值时会有一定的代表性的误差值，这项误差结果会影响到GPS的最终遥感测绘数据分析，因此，在选择测绘站点时，应该尽量避开一些局限性的特殊气候带。

3 结束语

综上所述，以GPS辅助的遥感测绘技术具有其他大地测量仪器无可比拟的优势，它具有观测时间短、计算数值精确、实施有效的全程跟踪检测等优点，在实际的各项工程应用中都被广泛采用。随着现代科技水平的不断进步，GPS遥感测绘的测量方式也将越来越简洁化和精确化，在不久的将来一定会被应用到更多的领域，为人们带来更多的方便。

[1]古金明.GPS技术在新干控制测量中的应用[J].科技与生活,2010(23)

[2]杨子荣.遥感技术在引细入兰输水工程中的应用[J].辽宁工程技术大学学报（自然科学版）,2009(28)