第一篇：GPS技術(shù)在林業(yè)測繪中的應(yīng)用

林業(yè)測繪中GPS技術(shù)的應(yīng)用

【摘要】隨著林業(yè)方面科技的不斷發(fā)展，GPS等高科技產(chǎn)品和技術(shù)在林農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的應(yīng)用越來越廣泛，尤其是在林業(yè)測繪方面，GPS技術(shù)起到了至關(guān)重要的作用。本文就GPS在林業(yè)測繪中的應(yīng)用進(jìn)行相關(guān)分析研究，希望能給同行提供一些參考?！娟P(guān)鍵詞】林業(yè)測繪 GPS技術(shù) 應(yīng)用 1.前言

GPS全球定位系統(tǒng)是具有海、陸、空全方位實時三維導(dǎo)航與定位能力的新一代衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng),是美國從上世紀(jì)70年代研制，于1994年建成的。目前GPS等高科技產(chǎn)品和技術(shù)廣泛應(yīng)用于在林業(yè)生產(chǎn)的測繪工作中。GPS作為森林資源調(diào)查和動態(tài)臨測的有力工具，能夠快速、高效、準(zhǔn)確地為人們提供點、線、面要素的精密坐標(biāo)，完成森林調(diào)查與管理中備種異線的勘測與放樣落界。GPS技術(shù)對于林區(qū)面積的確定，木材量的估算，日采伐木材面積的計算，原始森林、道路位置、測量森林火災(zāi)面積的確定，水源的尋找和地區(qū)界線測定等方面，都具有獨特的重要作用。可在森林中，GPS定位技術(shù)進(jìn)行常規(guī)測量，對森林位置和面積進(jìn)行精確測定并對森林分布圖進(jìn)行精確繪制。2.GPS系統(tǒng)的組成 2.1 GPS的空間組成。21顆工作衛(wèi)星和3顆備用衛(wèi)星，分別在六條與赤道平面成五十五度角的軌道平面上運行，每個軌道平面配備有三顆衛(wèi)星，每隔一條軌道平面配備1顆熱備份衛(wèi)星，而且衛(wèi)星軌道為圓形，其軌道周期為12小時，高度為19650千米，此配置可實行24小時全球覆蓋，世界各地的任何用戶隨時都能看到至少4顆衛(wèi)星。2.2 GPS地面支撐系統(tǒng)

其組成部分為主控站、全球監(jiān)測站及地面控制站。進(jìn)行所有衛(wèi)星的跟蹤，以及測定軌跡和時鐘、修正模型參數(shù)、時鐘同步和衛(wèi)星加載點護(hù)甲電文等是其控制部分的重要任務(wù)。2.3 GPS系統(tǒng)的用戶設(shè)備部分(GPS接收機)。

通過對GPS衛(wèi)星發(fā)射信號的接收，來獲得必需的導(dǎo)航和定位信息及進(jìn)行觀測測量，通過處理數(shù)據(jù)來完成導(dǎo)航和定位工作。GPS接受硬件的組成部分一般為主機、天線和電源?，F(xiàn)今車載GPS系統(tǒng)能夠快速準(zhǔn)確確定地表位置，并以數(shù)據(jù)指標(biāo)形式將其直接傳入到計算機系統(tǒng)中。3.GPS定位的原理

GPS定位是通過衛(wèi)星不斷發(fā)送自身的星歷參數(shù)及時間信息，接收到信息的用戶借助計算機求出接收機相關(guān)的三維位置、方向及其運動速度與時間等相關(guān)信息。當(dāng)今GPS系統(tǒng)為了得到更高的定位精度，常采取差分GPS技術(shù)也稱偽距差分或載波相位差分，即在基準(zhǔn)站上安置一臺GPS接收機進(jìn)行觀測。從基準(zhǔn)站到衛(wèi)星的距離改正數(shù)由精準(zhǔn)站已知精密坐標(biāo)來計算得出，最后此數(shù)據(jù)再由基準(zhǔn)站進(jìn)行實時發(fā)送。用戶接收機通過對基準(zhǔn)站發(fā)出的改裝數(shù)進(jìn)行同時接收觀測，來改正其定位數(shù)，最終得到最精確的相關(guān)定位結(jié)果。4.GPS系統(tǒng)的優(yōu)點 4.1 高定位精度。精確測定森林位置和面積時間表明, 在50公里內(nèi)，GPS相對定位精度可達(dá)6—10米，100—500公里范圍內(nèi)可達(dá)7一10米，1000公里之內(nèi)則可達(dá)9一10m。

4.2 測繪時間短。不斷完善的GPS系統(tǒng)和不斷更新的軟件，使得目前20公里“內(nèi)相對靜志定位僅需15—20分鐘，快速靜態(tài)相對定位測量僅需1一2分鐘。

3、測定測站間無須通視。只要保證測站上空開闊，即可大量節(jié)省測繪時間，對工作效率有大幅提高。

4、操作簡單。接收機的體積隨著GPS自動化程度的提高逐漸減小愈加便攜，一般手持型GPS重量不會超過400克，攜帶起來十分方便。

5、全天候作業(yè)。能保證接收性能并不受氣候影響，能保證全天候作業(yè)。

6.GPS應(yīng)用于林業(yè)測繪 6.1、森林資源樣地定位

在清查我國森林資源時，固定樣地的定位與復(fù)位測量是采用地形日引線定位和直接搜尋樣地的方法，此方法費時費力．而且精度很低。GPS技術(shù)的快速動態(tài)定位特性為上述工作提供了有力的技術(shù)支持，差分定位是目前GPS最為廣泛泛使用的方法．基本思路是借助一個已知精確定位的參考點以般為國家級測量控制點l和十?dāng)?shù)據(jù)通信鏈(I；PRSl．使用手持差分GPS(賽圖7)進(jìn)行實時差分精確動態(tài)定位．并利用差分GPS導(dǎo)航功能，只要輔助固定樣地的縱、橫坐標(biāo)，按導(dǎo)航方向可直接到達(dá)樣地中。這樣一來可大大提高工作效率，且可達(dá)到極高的精度，對林業(yè)工作者有極大幫助，6.2 林地面積的測量

林地面積測量在造林方面有所涉及，模擬地崩或數(shù)字地圖是測量傳統(tǒng)的森面積測量的基礎(chǔ)。如方格網(wǎng)法和條帶網(wǎng)法圖形稱重法解析法等。這些方法由于多環(huán)節(jié)，低測定精度，都不及直接用GP測量林業(yè)面積（走閉合l）。6.3 林地管理

作為林業(yè)生存發(fā)展的基礎(chǔ)，林地資源不容侵占。我們可用GPS對征占和侵占的林地進(jìn)行準(zhǔn)確定位、求其面積。并由資源管理CIS來接收GPS采集的外業(yè)數(shù)據(jù)，最終將被征占侵占林地的準(zhǔn)確位置、面積及圖形繪制出來。6.4 采伐設(shè)計

GPS定位可用于采伐設(shè)計中求面積割分采伐小班。由資源管理 GIS接收GPS采集的數(shù)據(jù)，進(jìn)行采伐設(shè)計圖的繪制。通過GPS對占用的林地進(jìn)行初步定位、測量，來決定審批是否合格。6.5 毀林案件勘察

對亂砍溢伐、毀壞造林地等林政案件，被毀林地的位置面積可由使用GPS進(jìn)行快速，準(zhǔn)確地勘察，被毀林地的位置和面積可由GPS采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行繪制，為處理案件的處理提供準(zhǔn)確有力數(shù)據(jù)。

6．6 遺林規(guī)劃設(shè)計踏查

使用GPS對準(zhǔn)備造林的小區(qū)小班進(jìn)行踏查，確定小班的位置面積，需造林的小班的確定可由內(nèi)業(yè)來進(jìn)一步篩選。6.7 檢查驗收造林實績

檢查驗收每年春季造林的成果時，可通過GPS來快速確定所造林的位置的正確與否、面積的準(zhǔn)確與否、邊界位置的準(zhǔn)確與否等。7.使用GPS應(yīng)注意的事項

7.1 相應(yīng)檢測是GPS在使用前的必須工作，日常開機后自動設(shè)置為出廠值，如果不顯示為出廠值，應(yīng)進(jìn)行重新設(shè)置，再次使用則必須為出廠值，除此之外，誤差實測也是必備工作，10米以上的平均誤差的GPS不宜使用。

7.2 使用常用頁面。UR狀態(tài)頁面應(yīng)為開機后接收信號時的常用頁面，待信號逐漸穩(wěn)定后．使用功能頁面中航點功能下的羅盤導(dǎo)航頁面。由于GPS接收的衛(wèi)星信號隨時可能發(fā)生變化，所以應(yīng)注意進(jìn)行讀數(shù)時，數(shù)據(jù)必須已經(jīng)穩(wěn)定，這樣才能有效地把數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和精密度提高。7.3 在障礙物和高壓電線及變電器附近盡量避免使用。衛(wèi)星信號的接收會受到障礙物的影響，大多存在10米左右的誤差，有時誤差甚至高于20米。因此，讀數(shù)應(yīng)盡可能地避免在有障礙物的地方進(jìn)行，這種情況在測量的距離相對較短時更應(yīng)該的到高度重視。若定點必須在有障礙物的地片進(jìn)行時．應(yīng)盡可能在相對空曠的地方安置接收機，使信號接收準(zhǔn)確；對GPS的信號會受到高壓電產(chǎn)生的磁場的干擾，所以當(dāng)定點必須在有電磁干擾地方進(jìn)行時，把定點位置采用差位定點來甲移n米，“避免受到電的磁干擾，并將其標(biāo)明在草圖中。在Ⅱ式繪圖時進(jìn)行復(fù)位。

7.4 防止數(shù)據(jù)丟失。多種日常生活的疏忽都可能是導(dǎo)致數(shù)據(jù)丟失的原因。此時可通過編輯航點來重新取得數(shù)據(jù)。7.5，廊用GPS對面積的測繪較為簡便。通過繞所要測量的地手持GPS快速地走一個閉合軌跡，即可求得面積；但是為在具體操作中保證精度，沿測量地行進(jìn)時不能過快，要盡可能地保持勻速前進(jìn)。8.結(jié)束語

社會在不斷進(jìn)步發(fā)展，林業(yè)生產(chǎn)的技術(shù)水平也隨之提高，GPS技術(shù)在林業(yè)測繪中所起的作用不容忽視，因此，我們林業(yè)工作者有更加重視對GPS技術(shù)的應(yīng)用和完善，為國家的林業(yè)測繪工作盡一份綿薄之力。

第二篇：GPS在測繪中的應(yīng)用

GPS 在高速公路測量中的應(yīng)用 隨著科學(xué)技術(shù)發(fā)展，GPS技術(shù)步入公路行業(yè)。我經(jīng)過對GPS測量的學(xué)習(xí)情況作以下淺談：

一、GPS測量簡介

全球定位系統(tǒng)GPS是美國陸?？杖娐?lián)合研制的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，作為新一代的衛(wèi)星導(dǎo)航和定位系統(tǒng)，不僅具有良好的抗干擾性和保密性，而且具有全球性、全天候、連續(xù)性、實時性的精密三維導(dǎo)航與定位能力，能為各類用戶提供精密的三維坐標(biāo)、速度和時間。單點導(dǎo)航定位與相對測地定位是GPS應(yīng)用的兩個方面，對常規(guī)測量而言相對測地定位是主要的應(yīng)用方式。

全球定位系統(tǒng)是美國研制并投入使用的衛(wèi)星導(dǎo)航與定位系統(tǒng)。在測量領(lǐng)域，GPS系統(tǒng)已廣泛用于大地測量、工程測量、以及地形測量等各個方面，尤其是實時動態(tài)（RTK）定位技術(shù)在公路測量中蘊含著巨大的技術(shù)潛力。

二、GPS技術(shù)在公路測量中的應(yīng)用前景

目前公路勘測中雖已采用電子全站儀等先進(jìn)儀器設(shè)備，但常規(guī)測量方法受橫向通視和作業(yè)條件的限制，作業(yè)強度大，且效率低，大大延長了設(shè)計周期。利用GPS測量能克服上述列舉的缺陷，并提高作業(yè)的效率，減輕勞動強度，保證了各級公路測設(shè)質(zhì)量。相對于以往測量來說，GPS測量主要有以下特點：

①測站之間無需通視。測站間相互通視一直是測量學(xué)的難題。GPS這一特點，使得選點更加靈活方便。

②定位精度高。一般雙頻GPS接收機基線解精度為5mm+1ppm，而紅外儀標(biāo)稱精度為5mm+5ppm，GPS測量精度與紅外儀相當(dāng)，但隨著距離的增長，GPS測量優(yōu)越性愈加突出。③觀測時間短。在小于20km的短基線上，快速相對定位一般只需5min觀測時間即可。④提供三維坐標(biāo)。GPS測量在精確測定觀測站平面位置的同時，可精確測定觀測站的大地高程。

⑤操作簡便。GPS測量的自動化程度很高，在觀測中測量員的主要任務(wù)是安裝并開關(guān)儀器、量取儀器高和監(jiān)視儀器的工作狀態(tài)，而其他觀測工作如衛(wèi)星的捕獲、跟蹤觀測等均由儀器自動完成。

當(dāng)前，公路測量的技術(shù)潛力蘊于RTK（實時動態(tài)定位）技術(shù)的應(yīng)用之中，RTK技術(shù)在公路工程中的應(yīng)用，有著非常廣闊的前景。

三、RTK技術(shù)在公路測量中的應(yīng)用

3.1實時動態(tài)（RTK）定位技術(shù)簡介：是以載波相位觀測值為根據(jù)的實時差分GPS（RTK）技術(shù)，它是GPS測量技術(shù)發(fā)展的一個新突破，在公路工程中有廣闊的應(yīng)用前景。眾所周知，無論靜態(tài)定位，還是動態(tài)定位等定位模式，由于數(shù)據(jù)處理滯后，所以無法實時解算出定位結(jié)果，而且也無法對觀測數(shù)據(jù)進(jìn)行檢核，這就難以保證觀測數(shù)據(jù)的質(zhì)量。在實際工作中經(jīng)常需要返工來重測由于粗差造成的不合格觀測成果。解決這一問題的主要方法就是延長觀測時間來保證測量數(shù)據(jù)的可靠性，這樣一來就降低了GPS測量的工作效率。實時動態(tài)定位（RTK）

系統(tǒng)由基準(zhǔn)站和流動站組成，建立無線數(shù)據(jù)通訊是實時動態(tài)測量的保證。實時動態(tài)（RTK）定位有靜態(tài)定位和動態(tài)定位兩種測量模式，兩種定位模式相結(jié)合，在公路工程中的應(yīng)用可以覆蓋公路勘測、施工放樣、監(jiān)理和GIS（地理信息系統(tǒng)）前端數(shù)據(jù)采集。

3.2應(yīng)用。最新的RTK技術(shù)在公路測設(shè)中具備以下幾個功能和作用：

①繪制大比例尺地形圖。高等級公路選線多是在大比例尺（1：1000或1：2000）帶狀地形圖上進(jìn)行。用傳統(tǒng)方法測圖，先要建立控制點，然后進(jìn)行碎部測量，繪制成大比例尺地形圖。這種方法工作量大，速度慢，花費時間長。用實時GPS動態(tài)測量可以完全克服這個缺點，只需在沿線每個碎部點上停留一兩分鐘，即可獲得每點的坐標(biāo)、高程。結(jié)合輸入的點特征編碼及屬性信息，構(gòu)成帶狀所有碎部點的數(shù)據(jù)，在室內(nèi)即可用繪圖軟件成圖。由于只需要采集碎部點的坐標(biāo)和輸入其屬性信息，而且采集速度快，因此大大降低了測圖難度，既省時又省力，非常實用。

②道路中線放樣。設(shè)計人員在大比例尺帶狀地形圖上定線后，需將公路中線在地面上標(biāo)定出來。采用實時GPS測量，只需將中樁點坐標(biāo)輸入到GPS電子手簿中，系統(tǒng)軟件就會自動定出放樣點的點位。由于每個點測量都是獨立完成的，不會產(chǎn)生累計誤差，各點放樣精度趨于一致。

③道路的橫、縱斷放樣和土石方量計算?？v斷放樣時，先把需要放樣的數(shù)據(jù)輸入到電子手簿中，生成一個施工測設(shè)放樣點文件，并儲存起來，隨時可以到現(xiàn)場放樣測設(shè)；橫斷放樣時，先確定出橫斷面形式（填、挖、半填半挖），然后把橫斷面設(shè)計數(shù)據(jù)輸入到電子手簿中（如邊坡坡度、路肩寬度、路幅寬度、超高、加寬、設(shè)計高），生成一個施工測設(shè)放樣點文件，儲存起來，并隨時可以到現(xiàn)場放樣測設(shè)。同時軟件可以自動與地面線銜接進(jìn)行“戴帽”工作，并利用“斷面法”進(jìn)行土方量計算。通過繪圖軟件，可繪出沿線的縱斷面和各點的橫斷面圖來。因為所用數(shù)據(jù)都是測繪地形圖時采集而來的，不需要到現(xiàn)場進(jìn)行縱、橫斷面測量，大大減少了外業(yè)工作。而且必要時，可用動態(tài)GPS到現(xiàn)場檢測復(fù)合，這與傳統(tǒng)方法相比，既經(jīng)濟又實用。

3.3RTK技術(shù)的優(yōu)點：

①實時動態(tài)顯示經(jīng)可靠性檢驗的厘米級精度的測量成果（包括高程）。②徹底擺脫了由于粗差造成的返工，提高了GPS作業(yè)效率。

③作業(yè)效率高，每個放樣點只需要停留1-2s，流動站小組作業(yè)，每小組（3-4人）可完成中線測量5-10km，其精度和效率是常規(guī)測量所無法比擬的。

④在中線放樣的同時完成中樁抄平工作。

⑤應(yīng)用范圍廣，可以涵蓋公路測量（包括平、縱、橫），施工放樣，監(jiān)理，竣工測量，養(yǎng)護(hù)測量，GIS前端數(shù)據(jù)采集諸多方面。

⑥如輔助相應(yīng)的軟件，RTK可與全站儀聯(lián)合作業(yè)，充分發(fā)揮RTK與全站儀各自的優(yōu)勢。

第三篇：GPS在林業(yè)中的應(yīng)用

GPS在林業(yè)中的應(yīng)用

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2012年 06月 20

目錄

前言..................................................................................................................................................3 1GPS在林業(yè)中的應(yīng)用簡介............................................................................................................3

1.1 應(yīng)用功能...........................................................................................................................4

1.1.1 GPS定位功能.........................................................................................................4 1.1.2 GPS測距功能.........................................................................................................5 1.1.3 GPS測速與導(dǎo)向.....................................................................................................5 GPS在森林調(diào)查中的應(yīng)用...........................................................................................................5

2.1 GPS在森林調(diào)查及資源管理中的應(yīng)用.............................................................................6

2.1.1 測定森林分布區(qū)域.................................................................................................6 2.1.2 進(jìn)行樣地初設(shè)與復(fù)位.............................................................................................6 2.1.3 利用手持GPS導(dǎo)航伐開境界線............................................................................6 2.1.4 利用差分或測量型GPS對林區(qū)各種境界線實施精確勘測、制圖和面積求算 7 2.2 GPS在野生動植物資源調(diào)查中的作用.............................................................................7

2.2.1 在動物資源調(diào)查中的作用.....................................................................................7 2.2.2 在植物資源調(diào)查中的作用.....................................................................................7 GPS 在林業(yè)作業(yè)中的應(yīng)用..........................................................................................................8

3.1 GPS在林業(yè)生產(chǎn)和規(guī)劃中的應(yīng)用....................................................................................8

3.1.1 在工程測量中的應(yīng)用.............................................................................................8 3.1.2 GPS在伐區(qū)調(diào)查設(shè)計中的應(yīng)用..............................................................................8 3.1.3 在林業(yè)專題圖制作中的應(yīng)用.................................................................................8 3.2 GPS在造林中的應(yīng)用........................................................................................................8

3.2.1 GPS在飛播造林中的應(yīng)用.....................................................................................8 3.2.2 GPS在造林分類、清查中的應(yīng)用..........................................................................9 3.3 GPS在森林資源評估及森林資源管理中的應(yīng)用.............................................................9

3.3.1 設(shè)計踏查.................................................................................................................9 3.3.2 采伐設(shè)計.................................................................................................................9 3.3.3 林地管理...............................................................................................................10 3.3.4 驗收檢查...............................................................................................................10 3.3.5 毀林案件勘察.......................................................................................................10 4 GPS在森林保護(hù)中的作用.........................................................................................................10 4.1 GPS在森林防火中的應(yīng)用..............................................................................................10 4.1.1 GPS在林火信息管理中的應(yīng)用............................................................................10 4.1.2 森林防火中GPS的技術(shù)應(yīng)用..............................................................................11 4.2 GPS在森林病蟲害的監(jiān)測與防治中的應(yīng)用...................................................................11 4.2.1 病蟲害的監(jiān)測.......................................................................................................11 4.2.2 在病蟲害防治和農(nóng)藥噴灑中的應(yīng)用...................................................................11 5 GPS在林業(yè)其他方面的應(yīng)用.....................................................................................................12 5.1 GPS在森林旅游及探險中的應(yīng)用..................................................................................12 5.2 GPS在林業(yè)科學(xué)研究中的應(yīng)用......................................................................................12 6總結(jié).............................................................................................................................................13

前言

隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和發(fā)展，林業(yè)系統(tǒng)新技術(shù)應(yīng)用越來越普及，應(yīng)用范圍越來越廣泛。特別是GPS技術(shù)的推廣應(yīng)用，在森林資源監(jiān)測、營林規(guī)劃設(shè)計、森林災(zāi)害預(yù)警、科學(xué)宏觀決策等方面帶來了深刻的變革和重大影響，顯著提高了林業(yè)系統(tǒng)各部門的經(jīng)營管理水平。

在林業(yè)系統(tǒng)中，GPS的普及應(yīng)用有效地提高了林業(yè)工作的效率和精度，改變了傳統(tǒng)的林業(yè)工作模式，實現(xiàn)了無紙化和一體化作業(yè)流程，使林業(yè)的工作模式出現(xiàn)了質(zhì)的突破，大大地提高了林業(yè)調(diào)查內(nèi)、外業(yè)的效率和精度。GPS是林業(yè)部門未來作業(yè)中必不可少的工具，廣泛使用一定會取得巨大的經(jīng)濟效益和社會效益。GPS在林業(yè)中的應(yīng)用簡介

GPS系統(tǒng)是一個高精度、全天候和全球性的無線電導(dǎo)航、定位和定時的多功能系統(tǒng)，將GPS這一先進(jìn)的測量技術(shù)應(yīng)用在林業(yè)工作中，能夠快速、高效、準(zhǔn)確地提供點、線、面要素的精密坐標(biāo)，完成森林調(diào)查與管理中各種境界線的勘測與放樣落界，成為森林資源調(diào)查與動態(tài)監(jiān)測的有力工具。GPS技術(shù)在確定林區(qū)面積、估算木材量、計算可采伐木材面積、確定原始森林道路位置、對森林火災(zāi)周邊測量和測定地區(qū)界線等方面可以發(fā)揮其獨特的重要的作用。在森林中進(jìn)行常規(guī)測量相當(dāng)困難，而GPS優(yōu)越的定位、導(dǎo)航技術(shù)可以發(fā)揮它的優(yōu)越性，精確測定森林位置和面積，繪制精確的森林分布圖。GPS在林業(yè)中的應(yīng)用已經(jīng)不再局限于以上這些功能，它在林業(yè)應(yīng)用中的不斷深入和擴展必將改變林業(yè)現(xiàn)狀，使林業(yè)步入現(xiàn)代化的行列，為社會和經(jīng)濟的發(fā)展提供有力的保障。

在森林、樹叢和山系中考察時，如何辨別方向，如何返回，是林業(yè)工作者面臨的實際問題。森林、樹叢中沒有定位、導(dǎo)向路標(biāo)，如何返回出發(fā)地和標(biāo)本采集地亦是難題。有許多人在科學(xué)考察中可能有過時間長短不一的迷路經(jīng)歷。全球定位系統(tǒng)（GPS）的出現(xiàn)，使林業(yè)工作者在野外工作中有了新的導(dǎo)向、定位工具。GPS利用分布于外層空間的多顆衛(wèi)星為地球表面任意一點提供定位、導(dǎo)航和測繪服務(wù)。除了軍事用途外，GPS也廣泛用于民用。GPS定位導(dǎo)航儀利用接到的衛(wèi)星

播放的信號，經(jīng)過幾何計算來確定位置。全球定位系統(tǒng)播放衛(wèi)星星歷和衛(wèi)星位置推算信號，前者給出系統(tǒng)中每一顆衛(wèi)星的位置和狀況，后者給出播放信號之衛(wèi)星的定位信息。GPS定位導(dǎo)航儀接到信號后，根據(jù)接收信號的時間與發(fā)射初始時間之差計算出定位導(dǎo)航儀與衛(wèi)星之間的距離。當(dāng)算出與至少三顆定位衛(wèi)星之間的距離后，GPS定位導(dǎo)航儀就能確定其在地球表面的空間位置?，F(xiàn)在，全球定位系統(tǒng)接收儀的體積越來越小，像袖珍計算器的大小，重量不足400克的手持式全球定位系統(tǒng)定位導(dǎo)航儀的面世，給野外的定位、導(dǎo)向和測速帶來了極大的便利。使用全球定位系統(tǒng)能在兩分鐘內(nèi)確定工作人員所在位置的經(jīng)緯度和海拔高度。其天線亦可以分離安裝在汽車的擋風(fēng)玻璃上。民用型GPS定位儀的單機精度一般為15米，實際使用時定位精度可能更高些。

1.1 應(yīng)用功能

林業(yè)工作者在野外工作中可以使用手持GPS定位導(dǎo)航儀進(jìn)行定位、測距、測線、測面積和導(dǎo)向等功能。

1.1.1 GPS定位功能

在野外工作中確定位置是定向測距的第一步。GPS定位導(dǎo)航儀具有自動抽樣定位功能。有些型號能每10分鐘自動開機定位將數(shù)據(jù)記錄于緩沖區(qū)，然后自動關(guān)機，有的能夠連續(xù)25小時自動定位記錄信息。利用GPS的定位功能，不但可以將標(biāo)本或數(shù)據(jù)采集地點的精確位置記錄下來，而且依靠其導(dǎo)向功能多少年后，即使地表景觀和標(biāo)志物改變了，亦能找到過去的標(biāo)本采集地點，并不需要借助地圖。這一優(yōu)點在大海、大湖、沙漠和林業(yè)中顯得更為重要。通過GPS可以將地理位置轉(zhuǎn)化成GIS的數(shù)據(jù)格式并輸入到GIS中，通過GIS來產(chǎn)生地圖，如過火區(qū)邊緣，交通道路，防火隔離帶都可以用GPS將其采集到GIS中。GPS可以把野外采集到的地理位置轉(zhuǎn)化成點、線、或多邊形數(shù)據(jù)。撲火隊伍和運載貨物的裝備配有GPS和相應(yīng)的通訊設(shè)施后，就可以將隊伍行進(jìn)的位置和路線及時傳輸?shù)街笓]部的GIS系統(tǒng)之中，GIS就可以準(zhǔn)確地定位到地圖之中。從而就可以對行動的方向、位置、到達(dá)的目標(biāo)地，及時的糾正和調(diào)整。

1.1.2 GPS測距功能

利用輸入定位點數(shù)據(jù)，或某地點的經(jīng)緯度和海拔高度，GPS定位導(dǎo)航儀能計算地球表面上任意兩點間的距離。在野外工作中，可以將出發(fā)點或工作點儲存為定位點。然后可隨時測定距這地點的距離。亦可測定任意兩個定位點間的距離。于是，解決了野外樣線調(diào)查時樣線長度的測定。樣線的長度常達(dá)數(shù)千米或數(shù)萬米，若用皮尺和記步器測定，或是無法實現(xiàn)或是誤差較大。當(dāng)我們研究野生樹種的生長區(qū)域或生長地點時，利用GPS定位導(dǎo)航儀將這些地點定位并儲存后，可以研究某些樹種在某些區(qū)域的分布，以及這些樹種的生存條件如地理位置、地貌、氣候、濕度，同時也可研究該林區(qū)的整個生態(tài)系統(tǒng)的不同組成的分布。當(dāng)測定某樹種的分布區(qū)域時，只要將分布區(qū)的最寬處兩點定位，GPS定位導(dǎo)航儀均能在瞬間計算出分布區(qū)域的寬度，也可通過測得的數(shù)據(jù)算出其面積。同時把不同的樹種的數(shù)據(jù)記錄并描繪成圖，就可以得到該區(qū)域內(nèi)樹種的分布圖，并可根據(jù)最新發(fā)現(xiàn)隨時更新舊圖。

1.1.3 GPS測速與導(dǎo)向

GPS具有測定速度和方向?qū)Ш降墓δ堋Ｔ谌僳E罕至、地形復(fù)雜、地物豐富和交通不便的偏遠(yuǎn)山區(qū)，尤其原始森林、天然林中大樹遮天，面積廣闊，難辨方向，常常造成工作人員迷失方向，GPS的導(dǎo)航功能可以使人們順利的找到出發(fā)的起始地點。GPS在森林調(diào)查中的應(yīng)用

在森林資源一類調(diào)查中，利用GPS的導(dǎo)航功能，輸入固定樣地的坐標(biāo)，由GPS接收機引導(dǎo)調(diào)查人員到達(dá)樣地，不僅定位速度快、精度高，而且可以將原有的明標(biāo)改成暗標(biāo)。在森林資源二類調(diào)查中，利用GPS進(jìn)行測量定位，可以快速、高效、方便地把調(diào)查的樣本單元落實到地面上進(jìn)行測量和調(diào)查。同時，儲存在 GPS 接收機中的樣地坐標(biāo)及調(diào)查數(shù)據(jù)還可通過數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化直接形成數(shù)據(jù)庫，從而有利于數(shù)據(jù)的匯總統(tǒng)計。

2.1 GPS在森林調(diào)查及資源管理中的應(yīng)用 2.1.1 測定森林分布區(qū)域

美國林業(yè)局根據(jù)林區(qū)的面積和區(qū)內(nèi)樹木的密度來銷售木材，對木材面積的測量閉合差必須小于1%。在一塊用經(jīng)緯儀測量過面積的林區(qū)，采用GPS沿林區(qū)周邊及拐角處進(jìn)行了GPS定位測量并進(jìn)行偏差糾正，得到的結(jié)果與已測面積誤差為0.03%，這一實驗證明了測量人員只要利用GPS技術(shù)和相應(yīng)的軟件沿林區(qū)周邊使用直升飛機就可以對林區(qū)的面積進(jìn)行測量。過去測定所出售木材的面積要求用測定面積的各拐角和沿周邊測量兩種方法計算面積，使用GPS進(jìn)行測量時，沿周邊每點上都進(jìn)行了測量，而且測量的精度很高。

2.1.2 進(jìn)行樣地初設(shè)與復(fù)位

在我國森林資源清查中，固定樣地的定位與復(fù)位測量是采用地形圖引線定位和直接搜尋樣地的方法，此法費工費時而且精度較低。GPS技術(shù)的快速動態(tài)定位特性，為上述工作提供了有力的技術(shù)支持。差分定位是目前GPS最為廣泛使用的方法，其基本思路是：借助一個已知精確位置的參考點（一般為國家級測量控制點）和一個數(shù)據(jù)通信鏈（無線電），使用GPS接收機和電臺達(dá)到運動載體實時精確動態(tài)定位的目的。差分方法有偽距差分、坐標(biāo)差分、相位差分3種。利用差分GPS導(dǎo)航功能，只要輸入固定樣地的縱橫坐標(biāo)，按導(dǎo)航方向可直接到達(dá)樣地中心。通過2003年連續(xù)清查使用GPS技術(shù)發(fā)現(xiàn)，較以前方法提高工作效率2倍以上，且精度極高。

2.1.3 利用手持GPS導(dǎo)航伐開境界線

利用手持GPS導(dǎo)航伐開境界線，如平坦地林班線的伐開和確立標(biāo)樁。以往該類工作采用角規(guī)、拉線等方法，工作強度大、誤差高、準(zhǔn)確度低，進(jìn)場需要反工，浪費嚴(yán)重。采用GPS后，利用其航跡紀(jì)錄和測角、測距功能，不但降低了勞動強度，而且準(zhǔn)確度高，落圖簡便，極大的提高了效率。

2.1.4 利用差分或測量型GPS對林區(qū)各種境界線實施精確勘測、制圖和面積求算

如：各種道路網(wǎng)、局界、場界地類位置和繪制圖形并求算面積，轉(zhuǎn)繪于林業(yè)基本用圖上，達(dá)到對各種森林地類變化的動態(tài)監(jiān)測的目的，測量精度達(dá)到分米級。利用差分或測量型GPS進(jìn)行圖面區(qū)劃界線的精確現(xiàn)地落界，如兩荒界、行政區(qū)界等，解決現(xiàn)地界線不清和標(biāo)志位置不準(zhǔn)的普遍存在的問題。

2.2 GPS在野生動植物資源調(diào)查中的作用 2.2.1 在動物資源調(diào)查中的作用

在野生動物資源調(diào)查中，利用GPS接收機尋找樣帶的起點，并根據(jù)輸入的樣帶終點坐標(biāo)引導(dǎo)調(diào)查人員在規(guī)定的樣帶線內(nèi)調(diào)查。由于接收機還有存儲運動軌跡的功能，因此可以在數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化時顯示調(diào)查的速度、軌跡的數(shù)據(jù)，從而對調(diào)查質(zhì)量進(jìn)行質(zhì)量監(jiān)督和管理。另外GPS還可用于野生動物棲息地的定位，根據(jù)棲息地的森林景觀類型權(quán)數(shù)推算總體種群數(shù)量。

2.2.2 在植物資源調(diào)查中的作用

在野生植物資源調(diào)查中利用GPS進(jìn)行生物密度分析，初設(shè)及復(fù)位樣地對植物的多度和頻度進(jìn)行調(diào)查。GPS定位可以對古樹名木及稀特有植物進(jìn)行研究和保護(hù)。GPS 在林業(yè)作業(yè)中的應(yīng)用

3.1 GPS在林業(yè)生產(chǎn)和規(guī)劃中的應(yīng)用 3.1.1 在工程測量中的應(yīng)用

GPS可以克服山高林密、交通和透視條件差或常規(guī)測量困難及精度不高等林業(yè)工程測量的不足，可以快速、高效地實現(xiàn)森林資源勘察、地形測量、林區(qū)公路勘測等。

3.1.2 GPS在伐區(qū)調(diào)查設(shè)計中的應(yīng)用

采伐林地一般是地形陡峭、樹高郁閉、灌木叢生，常規(guī)伐區(qū)調(diào)查難度大或精度不高，采用GPS 接收機進(jìn)行伐區(qū)調(diào)查設(shè)計，可以克服因植被阻擋和坡度造成的通視困難，隨調(diào)查人員的運動實時記錄下伐區(qū)邊界坐標(biāo)及運動軌跡，與計算機接口后方便地進(jìn)行標(biāo)圖并求出伐區(qū)面積。

3.1.3 在林業(yè)專題圖制作中的應(yīng)用

GPS可用于在森林調(diào)查樣點和生長預(yù)估，觀測樣點的導(dǎo)航定位，可用于林區(qū)公路、涵洞和各種物標(biāo)的測量，可用于種群分布、數(shù)量和野生動物遷移區(qū)的確定。GPS在測量學(xué)上帶來的變革，徹底改變了傳統(tǒng)林業(yè)專題圖在制作上的手工繪制成圖慢、精度低、投入高的缺點。GPS配合地理信息系統(tǒng)可以滿足多種專題圖制作的要求，并實現(xiàn)出圖的準(zhǔn)確、高效和自動化。

3.2 GPS在造林中的應(yīng)用

3.2.1 GPS在飛播造林中的應(yīng)用

利用GPS的導(dǎo)航功能，可以更有效地實施飛播造林工程。這種方法可以減少地面工作人員數(shù)量、降低勞動強度、節(jié)約飛播經(jīng)費、加快了飛播進(jìn)度，為實施大面積、大規(guī)模造林工程提供了技術(shù)保障

在沒有采用GPS之前，飛行員很難對已播和未播林地進(jìn)行判斷，經(jīng)常會出現(xiàn)重播和漏播的情況，飛播效率很低。采用GPS后，利用其航跡記錄功能，飛行員可以輕松了解上次播種的路線，從而有效避免了漏播和重播。此外，利用航線設(shè)定功能，飛行員可以在地面對飛行距離和航線進(jìn)行設(shè)定，在飛行中按照預(yù)先設(shè)定好的航線工作，極大地降低了作業(yè)難度。

3.2.2 GPS在造林分類、清查中的應(yīng)用

利用GPS 的航跡記錄和求面積功能，林業(yè)工作人員很容易對物種林的分布和大小進(jìn)行紀(jì)錄整理，同時了解采伐和更新的比例，對各林業(yè)類型進(jìn)行標(biāo)注，方便了林業(yè)的管理。在我國黑龍江和吉林、內(nèi)蒙等省區(qū)的分類經(jīng)營、造林普查、資源調(diào)查中，已經(jīng)開始大量采用GPS技術(shù)，取得了很好的效果，不但節(jié)省了大量的人力、物力和資金，而且極大的提高了工作效率。實踐證明，采用GPS完全可以取代傳統(tǒng)的角規(guī)加皮尺的落后測量手段，并取得極大的經(jīng)濟效益。

3.3 GPS在森林資源評估及森林資源管理中的應(yīng)用

在森林資源評估：在進(jìn)行森林資產(chǎn)評估時，可以用GPS接收機和數(shù)據(jù)處理軟件系統(tǒng)精確地測定各林種、各不同年齡林分的面積，水資源、農(nóng)田、荒山、宜林地等面積，從而避免評估中的主觀隨意性，提高森林資產(chǎn)評估的準(zhǔn)確性、公正性和科學(xué)性。

3.3.1 設(shè)計踏查

使用GPS對準(zhǔn)備采伐的伐區(qū)、小班進(jìn)行踏查，初步確定小班及伐區(qū)的位置、面積、運材線路等，經(jīng)過內(nèi)業(yè)進(jìn)一步篩選后，確定需采伐的小班；對占用的林地，使用GPS進(jìn)行初步定位、量測，以決定是否審批或初步計算各種補償費用。

3.3.2 采伐設(shè)計

在采伐設(shè)計中，可使用GPS定位、求面積、割分采伐小班，將GPS采集的數(shù)據(jù)提供給資源管理GIS，能夠繪制采伐設(shè)計圖，還可用于運材林道的設(shè)計等等。

3.3.3 林地管理

林地資源是林業(yè)生存與發(fā)展的基礎(chǔ)。對各種征占、侵占林地的行為，可用GPS準(zhǔn)確定位、求面積，將GPS采集的外業(yè)數(shù)據(jù)提供給GIS，繪制出被征占、侵占林地的準(zhǔn)確位置、面積及圖形。

3.3.4 驗收檢查

在對采伐的小班進(jìn)行驗收時，使用GPS可快速、準(zhǔn)確地定位所采伐的小班位置是否正確、面積是否準(zhǔn)確、是否超邊越界等。

3.3.5 毀林案件勘察

毀林案件勘察、亂砍濫伐、毀林開墾、蠶食林地、放牧毀壞造林地等的林政案件時有發(fā)生，使用GPS可快速、準(zhǔn)確地勘察被毀林地的位置、面積，并可用GPS采集的數(shù)據(jù)，繪制出被毀林地的位置圖，為案件的處理提供準(zhǔn)確數(shù)據(jù)。GPS在森林保護(hù)中的作用

4.1 GPS在森林防火中的應(yīng)用 4.1.1 GPS在林火信息管理中的應(yīng)用

GPS和地理信息系統(tǒng)、衛(wèi)星遙感技術(shù)相結(jié)合，可以建立高效、實時、實用的林火信息管理系統(tǒng)，一旦發(fā)生森林火災(zāi)，只需輸入利用遙感技術(shù)獲得的火點坐標(biāo)，系統(tǒng)即可自動選定最佳的行進(jìn)線路，利用GPS接收機對撲火隊進(jìn)行實時的導(dǎo)向和定位，從而及時、準(zhǔn)確到達(dá)火場，組織撲救工作。另外，GPS還可以簡單精確地測定受災(zāi)林地面積，估計森林火災(zāi)的損失，并輸出森林火災(zāi)受害圖、火險等級圖等，對森林防火有重要的意義。

4.1.2 森林防火中GPS的技術(shù)應(yīng)用

采用手持GPS進(jìn)行火場定位、火場布兵、火場測面積、火災(zāi)損失估算，精確度高、安全性強，能夠?qū)崟r、快速、準(zhǔn)確地測定火險位置和范圍，為防火指揮部門提供決策依據(jù)，已為國內(nèi)外防火機構(gòu)廣泛采用。

GPS技術(shù)在森林防火上可發(fā)揮重要作用。我國較早利用的如沾河林業(yè)局，利用差分GPS技術(shù)，在防火飛機的環(huán)動儀上安裝熱紅外系統(tǒng)和GPS接收機。防火飛機巡飛時，如有火情熱紅外系統(tǒng)立刻發(fā)現(xiàn)并被GPS確定發(fā)生位置的精確坐標(biāo)，配合地面防火塔，迅速向地面接收站報告。GPS和地形圖配合使用，可以確定林火的進(jìn)展情況。用GPS確定林火的位置，在地形圖上繪制火場示意圖。這樣就可以及時地掌握林火的發(fā)生范圍、面積等。為采取相應(yīng)的撲救措施提供了依據(jù)；依靠GPS的導(dǎo)航功能，可實施飛機直接滅火措施。首先把火場的位置信息輸入到GPS接收機，然后利用它進(jìn)行導(dǎo)航，快速尋找火場，實施快速滅火（如，噴灑滅火劑、運送滅火隊伍等等）。

4.2 GPS在森林病蟲害的監(jiān)測與防治中的應(yīng)用 4.2.1 病蟲害的監(jiān)測

利用GPS對蟲害和病害進(jìn)行跟蹤調(diào)查，了解病蟲害的發(fā)生位置，發(fā)展程度及分布狀況，從而正確做出判斷及時進(jìn)行防治。

4.2.2 在病蟲害防治和農(nóng)藥噴灑中的應(yīng)用

飛機屬于高速飛行的動態(tài)用戶，在飛機上加裝GPS，不僅可使其在全球范圍內(nèi)獲得連續(xù)實時的導(dǎo)航能力，而且還能夠得到高精度的三維定位和速度信息，這對于飛機的升空、著陸、飛行方向及速度的確定，空中準(zhǔn)確投擲及空中交通管制有重要的意義。

目前，國家正在實施天然林保護(hù)工程，建立全國天然林保護(hù)工程信息系統(tǒng)，這一系統(tǒng)的技術(shù)核心是計算機網(wǎng)格技術(shù)、“3S”技術(shù)和多媒體技術(shù)。病蟲害防治是天然林保護(hù)工程中必須考慮的專業(yè)問題，研究利用GPS進(jìn)行大面積病蟲害防治方法具有現(xiàn)實意義。國內(nèi)外許多從事林業(yè)的專家已經(jīng)在這方面進(jìn)行了初步研究。

應(yīng)用GPS為林業(yè)飛防導(dǎo)航，可以擺脫龐大的地面指揮和信號系統(tǒng)，減少車輛、通訊設(shè)備和人員的使用，降低組織工作的難度，減少人力、物力和財力的浪費，降低防治成本；免除地面指揮人員和信號隊員飽受日曬和藥薰之苦，降低勞動強度，提高工作效率；對于山高林密的作業(yè)區(qū)，信號隊員不易到達(dá)或不能及時到位，人工導(dǎo)航漏噴或重噴現(xiàn)象嚴(yán)重，GPS導(dǎo)航很好地解決了這一問題。應(yīng)用GPS導(dǎo)航可以徹底擺脫地面信號標(biāo)志和人工信號隊導(dǎo)航。廣西應(yīng)用飛機噴撒白僵菌原粉防治馬尾松毛蟲有20 多年的歷史，GPS導(dǎo)航技術(shù)的應(yīng)用將使飛防工作邁上新的臺階。GPS在林業(yè)其他方面的應(yīng)用

5.1 GPS在森林旅游及探險中的應(yīng)用

森林旅游多在人跡罕至、地形復(fù)雜、地物豐富和交通不便的偏遠(yuǎn)山區(qū)，尤其原始森林、天然林中大樹遮天，面積廣闊，難辨方向，常常造成游人的失蹤和消亡。GPS 接收機已被徒步山林旅行、森林荒漠探險、森林草地狩獵的人們視為“護(hù)身符”。同時利用安裝在旅游車上的GPS，實時獲得汽車位置、運行速度和方向，加上“風(fēng)景導(dǎo)航”系統(tǒng)，便可隨時計算出旅游車的位置，并向系統(tǒng)查詢景區(qū)信息，指示最近的景區(qū)特色，解說資料及行走方向，也可自由選擇想去的景區(qū)并由車上的GPS自動選擇最佳的行走路線。

5.2 GPS在林業(yè)科學(xué)研究中的應(yīng)用

由于森林資源的具體特點，使林業(yè)科研需要借助于大量的資源數(shù)據(jù)才能進(jìn)行動態(tài)預(yù)測和科學(xué)經(jīng)營。GPS是森林資源信息和數(shù)據(jù)的重要捕捉手段，經(jīng)過簡單的數(shù)據(jù)和信息轉(zhuǎn)化成為基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)庫和圖形庫。在林業(yè)地理信息系統(tǒng)的開發(fā)研究中，GPS不僅是屬性數(shù)據(jù)和空間數(shù)據(jù)的重要來源，而且可以改善GPS數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確度和數(shù)據(jù)更新效率，加速地理信息系統(tǒng)在生產(chǎn)實際中的推廣應(yīng)用。

6總結(jié)

社會經(jīng)濟的高速發(fā)展，森林資源的開發(fā)和保護(hù)需要緊緊跟上經(jīng)濟發(fā)展的步伐，及時掌握資源動態(tài)變化，正確做出決策就顯得尤為重要。GPS在林業(yè)建設(shè)行業(yè)中市場廣闊，應(yīng)用潛力巨大，已在森林資源調(diào)查、規(guī)劃設(shè)計林區(qū)物探、荒漠化監(jiān)測、森林防火、森林病蟲害防治等方面取得了可喜的成績，GPS技術(shù)的普及為林業(yè)發(fā)展提供了新技術(shù)和新方法，徹底改變了林業(yè)部門原有的工作模式，GPS技術(shù)的普遍應(yīng)用必將促進(jìn)林業(yè)工作向著精確、高效、現(xiàn)代化的方向發(fā)展，一定會帶來經(jīng)濟效益和社會效益共同進(jìn)步。

第四篇：GPS測量技術(shù)在電子地圖測繪中的應(yīng)用

GPS測量技術(shù)在電子地圖測繪中的應(yīng)用

前言

隨著互聯(lián)網(wǎng)、汽車電子和無線手持設(shè)備對導(dǎo)航系統(tǒng)需求的劇增, 使得中國電子地圖產(chǎn)業(yè)得到迅猛發(fā)展。面臨這些需求, 許多城市和地區(qū)出現(xiàn)了各類電子地圖。在電子地圖的制作過程中,地圖數(shù)據(jù)采集約占整個工作量的70%～80%。目前, 電子地圖的數(shù)據(jù)獲取主要有三種方法: 掃描現(xiàn)有地形圖資料、圖像資料(航片、衛(wèi)星影像等)數(shù)字化以及數(shù)字測圖。其中數(shù)字測圖是利用GPS、電子全站儀等在野外實測直接生成數(shù)字地圖, 這一方法適合于在沒有現(xiàn)成圖紙和航片時的大比例尺的地形測圖，隨著GPS測量技術(shù)的發(fā)展與廣泛應(yīng)用, GPS 數(shù)字測圖已經(jīng)成為電子地圖數(shù)據(jù)采集的首選方式。

1、電子地圖測繪的軟、硬件設(shè)備

電子地圖測繪采用的是集PDA 掌上電腦技術(shù)、GPS全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)技術(shù)和GIS 地理信息系統(tǒng)技術(shù)的軟、硬件為一體的公路數(shù)據(jù)采集系統(tǒng), 如圖1 所示。在整個系統(tǒng)中對硬件部分的要求是: PDA 采用的是Windows Mobile 2003 微軟操作系統(tǒng);中央處理器主頻率CPU 為624 MHz, 內(nèi)存容量RAM185M, 外加1G PDA 擴展卡容量。GPS 采用藍(lán)牙接口, 數(shù)據(jù)更新頻率1 次/s , 自動定位時間45s , 定位精度小于5 m;對軟件部分要求是:e-Road For PDA 和e-Road For PC 軟件操作系統(tǒng)。前者是將GPS 接收的信號傳輸?shù)絇DA 上, 后者是將PDA 的數(shù)據(jù)傳輸?shù)诫娔X上, 并對導(dǎo)出的地圖數(shù)據(jù)進(jìn)行合并和編輯。

2、電子地圖測繪的原理

全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)GPS 分成3 個部分: GPS 衛(wèi)星星座、地面監(jiān)控系統(tǒng)、GPS 接收機。一般在測繪中所使用的是第三部分GPS 接收機。GPS 使用測距交會的原理確定點位, 其基本定位原理是每顆太空衛(wèi)星在運行時, 任一時刻的位置都用一個坐標(biāo)值來表示, GPS 接收機所在的位置坐標(biāo)為未知值, 而太空衛(wèi)星的訊息在傳送過程中存在時間差, 將此時間差值乘以電波傳送速度, 就可計算出太空衛(wèi)星與GPS 接收機間的距離, 如此就可依三角向量關(guān)系列出一個相關(guān)的方程式。每接收到一顆衛(wèi)星就可列出一個相關(guān)的方程式, 因此, 至少同時接收到三顆衛(wèi)星發(fā)出的信號后, 即可計算出平面坐標(biāo)(經(jīng)緯度)值, 收到四顆衛(wèi)星信號則可同時測出高程值, 五顆衛(wèi)星以上可大大提高其測量精度。一般來說, GPS 接收機在運動中每秒的坐標(biāo)數(shù)據(jù)都是最新的, 也就是說GPS 接收機會自動不斷地接收衛(wèi)星訊息, 并實時地計算其所在位置的坐標(biāo)數(shù)據(jù), 同時記錄下來。

在GPS 定位中, 根據(jù)其運動狀態(tài)可以將GPS 定位分為靜態(tài)定位和動態(tài)定位。靜態(tài)定位指的是對于固定不運動的待定點,將GPS 接收機安置于其上, 觀測數(shù)分鐘乃至更長的時間, 以確定該點的三維坐標(biāo), 又叫絕對定位。若將2 臺或2 臺以上分別固定不變地安置在待定點上, 則通過一定時間的觀測, 可以確定這些點之間的相對位置, 又叫靜態(tài)定位。而動態(tài)定位則至少有一臺接收機處于運動狀態(tài), 測定的是各觀測時刻運動中的接收機的點位。在電子地圖測繪系統(tǒng)中采用的是動態(tài)定位。GPS 以全天候、高精度、自動化、高效率等特點贏得廣大測繪工作者的信賴。

3、電子地圖測繪的方法

3.1 外業(yè)采集

外業(yè)采集是整個測繪的核心工作, 采集組一般由4 名成員(PDA 操作員、記錄員、帶路者、駕駛員)和1 臺作業(yè)車組成。PDA操作員要熟練掌握PDA 操作技術(shù), 事先對要測的路線進(jìn)行編號, 對于已經(jīng)有編號的路線要進(jìn)行核對, 做到不重復(fù), 不遺漏每一條路線;記錄人員要求反應(yīng)速度快, 能領(lǐng)會操作員的意圖, 配合操作員進(jìn)行記錄, 做到不遺漏, 準(zhǔn)確率達(dá)到100%;帶路者要求熟悉當(dāng)?shù)氐匦? 對整個地區(qū)的路線了如指掌, 做到不走重復(fù)路,以最佳路線測繪。駕駛員要平穩(wěn)、勻速駕駛作業(yè)車, 并保養(yǎng)維修好。另外還要確保測繪設(shè)備具有充足的電量, 避免設(shè)備自動關(guān)機, 造成數(shù)據(jù)丟失。因此, 要求在測繪之前做好各項準(zhǔn)備工作, 只有這樣才能達(dá)到最佳的效果。

準(zhǔn)備就序后, 首先要對GPS 進(jìn)行定位, 然后打開GPS 藍(lán)牙, 將其連接到PDA 上, 待其在PDA 上顯示為“3D”狀態(tài)時就表示GPS 已聯(lián)接上PDA, 可以開始數(shù)據(jù)采集。采集數(shù)據(jù)前還要對將其測量數(shù)據(jù)進(jìn)行命名, 方式建議采用當(dāng)天的時間來命名, 并存入SD 卡上, 這樣方便數(shù)據(jù)的合并和校核。測繪過程中常見問題的原因及解決的辦法有:

(1)測繪過程中GPS 無法定位。

GPS 無法定位的原因可能是接收不到衛(wèi)星信號, 這時可到一個空曠、周圍建筑物少、天線少、外界干擾小的地帶進(jìn)行定位,待其定位好后再進(jìn)行測繪。為了減少接收干擾, GPS 不能安置在根本接收不到衛(wèi)星直射訊號的地方, 如室內(nèi)、地下停車場、天橋下、樹木密集、四面環(huán)山及隧道中。在汽車內(nèi), 應(yīng)使用有長天線的GPS , 并把天線用磁石置在汽車外。在地形復(fù)雜、建筑物多、干擾多的地方, 建議使用帶有延長天線的GPS。如果碰到信號好的地帶最好不要采用天線。

(2)測繪過程中GPS 信號飄逸。

GPS 信號飄逸問題有多方面原因: ①在陰雨天衛(wèi)星信號較弱, 很容易造成飄逸。②當(dāng)?shù)啬承┑貐^(qū)使用了衛(wèi)星信號屏蔽, 使信號飄逸。③在信號很強時還使用了延長天線, 也會造成信號的飄逸。④操作錯誤所造成。對于不可避免的信號飄逸可以在內(nèi)業(yè)頂點編輯中進(jìn)行處理。

(3)測繪過程中行車速度過快。

對于一般的車載GPS 其數(shù)據(jù)更新頻率是1 次/s, 因此測繪過程中車速要保證勻速行駛, 速度不宜過快, 車速一般控制在50 km/h, 防止在測繪過程中出現(xiàn)GPS 接收信號中斷, 而使測繪數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確。

(4)測繪過程中不應(yīng)長時間停留在某個區(qū)域。

當(dāng)正在進(jìn)行路線測量時, 如果較長時間在某個區(qū)域停頓時,要求PDA 操作人員暫停測量。避免長時間停滯在這個區(qū)域造成在PDA 顯示的路線發(fā)生飄逸。

(5)測繪過程中基本信息處理。

由于PDA 對路線的線形和里程是自動記錄的, 為使測繪過程中保證測繪準(zhǔn)確迅速, 要求PDA 操作員對路線的基本信息不要過多輸入, 只需旁邊的記錄員詳細(xì)記錄每一條路線的基本信息以及附屬設(shè)施的基本參數(shù)。對于路線的基本信息可在內(nèi)業(yè)處理過程中進(jìn)行補充和完善。

(6)測繪過程中跨區(qū)路線處理。

由于地形復(fù)雜, 一些路線的基本信息在同一條線上都不盡相同。對于一些路線里程比較長, 是跨省或跨市(區(qū))或跨鄉(xiāng)(鎮(zhèn))的, 要對這些路線進(jìn)行分段, 對于帶路者要熟悉這一區(qū)域的地形, 做到不出現(xiàn)任何誤差。記錄員要在記錄本上詳細(xì)記載分段情況以及分段路線的基本信息。對于跨省或跨市(區(qū))鄉(xiāng)(鎮(zhèn))的路線一定要在當(dāng)天測完, 方便以后的內(nèi)業(yè)處理。

3.2 內(nèi)業(yè)處理

外業(yè)采集到的地圖數(shù)據(jù)還需要經(jīng)過整理修飾才能應(yīng)用, 路線上的附屬設(shè)施信息也需要完善, 因此要最后得到完美的電子地圖, 內(nèi)業(yè)處理工作是必不可少的。內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理操作的流程如圖2 所示:

內(nèi)業(yè)處理是一個重要的環(huán)節(jié)需要各人員協(xié)同完成, 其具體有以下幾個方面:

(1)測繪地圖的數(shù)據(jù)傳輸。

將測繪的地形圖通過數(shù)據(jù)線拷貝到PC 機的硬盤上, 啟動e-Road For PC 進(jìn)行數(shù)據(jù)的編輯。e-Road For PC 上的功能同PDA 上的e-Road For PDA 是一樣的。因此, 可在e-RoadFor PC 上進(jìn)行內(nèi)業(yè)的處理。

(2)測繪地圖的數(shù)據(jù)編輯。

通過e-Road For PC 在地形圖上進(jìn)行地圖編輯。要求外業(yè)測量時的數(shù)據(jù)記錄員將路線的基本信息和附屬設(shè)施信息進(jìn)行編輯完善, 保證不丟失任何數(shù)據(jù)。

(3)測繪地圖的數(shù)據(jù)合并。

編輯完成所有的路線基本信息和附屬設(shè)施信息后, 需要進(jìn)行地形圖的合并。合并前要選擇好底圖, 最好使用空底圖, 這樣可盡量減少路線的飄逸, 然后再進(jìn)行合并, 合并時要按照外業(yè)測繪的時間順序來合并。

(4)測繪地圖的頂點編輯。

由于外業(yè)測繪過程中存在信號飄逸, 因此在內(nèi)業(yè)處理中, 需要PDA 操作者對飄逸的路線進(jìn)行頂點編輯, 將飄逸的頂點拉到實際位置, 對于一些重復(fù)的頂點要進(jìn)行刪除。

(5)測繪地圖的校核。

校核時最好讓熟悉地形的帶路者進(jìn)行校核, 這樣能確保每一條路線的準(zhǔn)確性。如果當(dāng)?shù)赜衅渌牡匦螆D時, 可對照測繪地圖的路線有無偏差。如果路線偏差比較嚴(yán)重或者信號飄逸嚴(yán)重,為保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性最好是進(jìn)行重測。

4、結(jié)束語

隨著國民經(jīng)濟的高速發(fā)展, 交通等領(lǐng)域?qū)?dǎo)航技術(shù)的需求更加迫切, 電子地圖對于公路的設(shè)計和管理、公路交通的信息化都有著強大的推動作用, 推廣與總結(jié)GPS 和PDA 技術(shù)在電子地圖測繪中的應(yīng)用勢在必行, 必將會逐漸代替?zhèn)鹘y(tǒng)測繪技術(shù)。

第五篇：GPS測繪技術(shù)在線形工程測量中的應(yīng)用

GPS測繪技術(shù)在線形工程測量中的應(yīng)用

摘要：在線形工程測量中，應(yīng)用GPS測繪技術(shù)不但精度有保證，而且方便、快捷，節(jié)省人力物力，本文在訴述GPS測繪技術(shù)在線形工程測量應(yīng)用中GPS控制網(wǎng)的布設(shè)、外業(yè)測、內(nèi)業(yè)差處理的同時，也闡述了各過程易出現(xiàn)的問題及處理方法。

關(guān)鍵詞：GPS；長線測量；測繪

隨著測繪技術(shù)的發(fā)展，GPS測繪技術(shù)已廣泛應(yīng)用于線形工程的方方面面，如道路、管線、長距離輸水、電、氣、油管路勘測等，以前按傳統(tǒng)的控制測量、工程測量控制方法建網(wǎng)觀測，工作量大、測繪時間長、效率低，同時在網(wǎng)形布設(shè)、觀測方法、誤差控制等方面都存在一定的問題，再加上線路狹長，周圍控制點少，給測繪工作帶來不便。線形工程中利用GPS測繪技術(shù)較好地解決了上述問題。1 GPS線路控制網(wǎng)的布設(shè)特點

用GPS技術(shù)分級建立線路控制網(wǎng)，線形工程長達(dá)數(shù)百千米，甚至上千千米，利用GPS技術(shù)能很好地解決這一問題，因為其布網(wǎng)形式靈活，與國家高等級點聯(lián)測時，其邊長不受限制，點間又不要求通視?？刂凭W(wǎng)呈狹長狀布設(shè)，每個閉合環(huán)至少含一條數(shù)千米的長邊，與相鄰互相通視的短邊點相連，形成混合網(wǎng)。其網(wǎng)圖采用分級布網(wǎng)，具有較高的精度及較高的可靠性，同時保證同級網(wǎng)點精度均勻。另外，高等級控制網(wǎng)統(tǒng)一布設(shè)，為次級加密測距導(dǎo)線提供高等級的控制點。2 GPS線路控制網(wǎng)的布設(shè)形式 2.1 線路控制網(wǎng)

線路控制網(wǎng)是由多個邊連式、點連式基線形成的異步環(huán)構(gòu)成的混合網(wǎng)。規(guī)范規(guī)定，每個獨立環(huán)或附合路線不超過6條邊（C級平均邊長10~15 km，D級5~10 km），并與國家高等級點聯(lián)測。2.2 GPS線路導(dǎo)線

（1）選點靈活，點位基礎(chǔ)堅實穩(wěn)定，便于安置儀器操作，便于布設(shè)通視方向，并能用常規(guī)方法擴展與聯(lián)測。（2）相鄰點不必都通視，只要有1對相鄰點通視即可。

（3）每條GPS基線向量連同高一級GPS網(wǎng)點的基線向量，構(gòu)成異步環(huán)作以檢核。

（4）線路過長時，若跨多個投影帶，可在分帶交界附近布設(shè)一對互相通視的GPS點與國家控制點相連，以使測區(qū)內(nèi)投影長度變形不大于2·5 cm/km。

（5）GPS控制網(wǎng)與附近高等級國家平面控制網(wǎng)點聯(lián)測點不應(yīng)少于3個。當(dāng)控制網(wǎng)邊長過長時，宜增加聯(lián)測點，并使聯(lián)測點分布均勻且能控制本控制網(wǎng)。

（6）低等級線路測量自成系統(tǒng)，不與國家高等級點聯(lián)測時，其布網(wǎng)方式更加靈活，可采用網(wǎng)（1）作業(yè)組嚴(yán)格按調(diào)度計劃，按規(guī)定時間進(jìn)行同步觀測。

（2）接收機啟動前和作業(yè)過程中，應(yīng)隨時填寫測量平差手簿中的項目、格式及內(nèi)容。①接收機記錄后，觀測員及時將測站信息記錄于手簿，發(fā)現(xiàn)異常，及時報告調(diào)度人員，采取相應(yīng)措施；②接收機記錄后，禁止人員或其他物體觸動天線或遮擋信號，引起信號失鎖；③觀測期間，不得在天線附近50 m內(nèi)使用電臺，10 m內(nèi)使用對講機及手機以免干擾；④同一時段觀測過程中，不能將接收機關(guān)閉又啟動，進(jìn)行自測試、改變衛(wèi)星仰角限、改變天線位置、變換數(shù)據(jù)采樣間隔，更不能關(guān)閉文件或刪除文件等；⑤避免多路徑效應(yīng)誤差，測站應(yīng)遠(yuǎn)離大面積平靜的水面（水面能反射衛(wèi)星信號），測站不宜選在山坡、山谷及盆地中，測站宜遠(yuǎn)離高大建筑物（阻礙衛(wèi)星信號）、高壓輸電線及發(fā)射臺（塔）等電磁場干擾的地方。3 外業(yè)觀測應(yīng)注意的問題 3.1 觀測計劃線路控制網(wǎng)

編制觀測計劃表，對作業(yè)組按計劃表下達(dá)作業(yè)調(diào)度命令。在實際作業(yè)中根據(jù)情況作出調(diào)整，做到統(tǒng)一指揮，協(xié)調(diào)作業(yè)，發(fā)現(xiàn)問題，及時解決。3.2 對觀測員的要求

必須熟練掌握GPS接收機性能及作業(yè)過程，并能處理外業(yè)觀測中可能出現(xiàn)的問題。

3.3 觀測作業(yè)過程要求

測量平差手簿中的項目、格式及內(nèi)容。①接收機記錄后，觀測員及時將測站信息記錄于手簿，發(fā)現(xiàn)異常，及時報告調(diào)度人員，采取相應(yīng)措施；②接收機記錄后，禁止人員或其他物體觸動天線或遮擋信號，引起信號失鎖；③觀測期間，不得在天線附近50 m內(nèi)使用電臺，10 m內(nèi)使用對講機，以免干擾；④同一時段觀測過程中，不能將接收機關(guān)閉又啟動，進(jìn)行自測試、改變衛(wèi)星仰角限、改變天線位置、變換數(shù)據(jù)采樣間隔，更不能關(guān)閉文件或刪除文件等；⑤避免多路徑效應(yīng)誤差，測站應(yīng)遠(yuǎn)離大面積平靜的水面（水面能反射衛(wèi)星信號），測站不宜選在山坡、山谷及盆地中，測站宜遠(yuǎn)離高大建筑物（阻礙衛(wèi)星信號）、高壓輸電線及發(fā)射臺（塔）等電磁場干擾的地方。4 內(nèi)業(yè)平差優(yōu)化處理 4.1 GPS控制網(wǎng)的邊長精度

GPS網(wǎng)主要用于布設(shè)首級平面控制網(wǎng)，每隔數(shù)千米布設(shè)一對互相通視、邊長在500~1 000 m的埋石點，這樣形成長短邊較懸殊的控制網(wǎng)。為了能有效地檢核外業(yè)基線成果，網(wǎng)中必須形成符合網(wǎng)形要求、滿足規(guī)范和等級要求的異步閉合環(huán)。盡管基線解算符合要求，因邊長過于懸殊（幾百米至幾十千米），若將長短邊一起參與平差，就會降低短邊的精度，影響整網(wǎng)的精度（原因是長邊系統(tǒng)誤差明顯大于短邊系統(tǒng)誤差，長邊絕對誤差比短邊小很多）。4.2 內(nèi)業(yè)平差優(yōu)化處理

由于上述線路GPS網(wǎng)點位的特點，通過多次實踐提出了一個有效的優(yōu)化處理方法，將平差處理中形成異步環(huán)較長的邊（10 km以上）只作為檢核基線成果的解算，不納入網(wǎng)平差，這樣能提高GPS網(wǎng)點的精度。4.3 基線檢驗具體過程

（1）同步環(huán)閉合差檢驗?；€所組成的同步環(huán)應(yīng)進(jìn)行閉合差檢驗，其閉合差應(yīng)符合規(guī)定：ωx≤n /5σ，ωy≤n /5σ，ωz≤n /5σ，ω≤3n /5σ。其中，ωx、ωy、ωz為坐標(biāo)分量閉合差；ω為環(huán)的全長閉合差；n為閉合環(huán)的邊數(shù)；σ為相應(yīng)等級規(guī)定的精度。

（2）異步環(huán)閉合差檢驗。若干條獨立邊或采用不同數(shù)學(xué)模型解算的同步邊組成的閉合環(huán)，其閉合差應(yīng)符合規(guī)定：ωx≤3nσ，ωy≤3nσ，ωz≤3nσ，ω≤3 3nσ。

（3）重復(fù)觀測基線邊的檢驗。重復(fù)觀測的基線邊較差應(yīng)符合規(guī)定：ds≤2σ。所有基線解應(yīng)進(jìn)行獨立環(huán)檢驗，一般情況下網(wǎng)中不得有不參加閉合差檢驗的基線存在。

（4）優(yōu)化處理。確定待定點傳算路線，在待定點均能解算的情況下，將控制網(wǎng)中形成異步環(huán)的較長邊刪除，再進(jìn)行自由網(wǎng)平差、三維約束平差、二維約束平差。盡管表面上網(wǎng)型類似支導(dǎo)線，基線邊為點連式，但基線已進(jìn)行過檢核，其解算成果還是可靠的。平差作業(yè)中異常問題及處理方法

（1）單一基線解算。方差比、均方差、中誤差、精度因子符合要求，而同步環(huán)坐標(biāo)分量閉合差超限，數(shù)值達(dá)2×10-4~4×10-4，說明基線外業(yè)觀測中存在粗差，通過異步環(huán)閉合差檢核，人工剔除含有粗差基線邊。（查基線詳解分析，外業(yè)觀測中因電信號干擾或其他情況阻擋信號，導(dǎo)致信號失鎖，引起周跳，而周跳又沒有得到修復(fù)引起粗差。）

（2）線路控制網(wǎng)平差?；€解算合格，同步環(huán)、異步環(huán)檢驗通過，平差成果中仍有幾個點坐標(biāo)錯誤。檢查外業(yè)觀測記錄及存盤數(shù)據(jù)文件，發(fā)現(xiàn)一個測站點在2個觀測時段內(nèi)賦予了2個測站名，且與以前測站重名，基線邊強制平差，產(chǎn)生粗差。修改測站名，重新平差，結(jié)果正確。

（3）線路控制網(wǎng)基線邊檢驗。線路控制網(wǎng)中各基線邊檢驗時，利用自由網(wǎng)平差、三維約束平差、二維約束平差成果發(fā)現(xiàn)有一點高程錯1 m左右，檢查基線解算，起算數(shù)據(jù)及平差過程，沒發(fā)現(xiàn)異常，檢查外業(yè)觀測記錄、測站信息、儀器高時發(fā)現(xiàn)有一站儀器高輸錯1 m，將儀器高更正，重新平差，結(jié)果正確。

（4）異常問題處理。采用獨立坐標(biāo)系時，以線路中任一點坐標(biāo)起算，按獨立系轉(zhuǎn)換法平差，平差后發(fā)現(xiàn)控制點點位與實際位置反相，出現(xiàn)錯誤，通過檢查發(fā)現(xiàn)，二維約束平差時，平差參數(shù)的中央子午線經(jīng)度值錯誤，修復(fù)錯誤，重新平差，結(jié)果正確。連式、邊連式、點連式或鉸連式（指沿線路方向，布設(shè)成具有新結(jié)點，同步環(huán)與同步環(huán)相套）的布網(wǎng)方法。參考文獻(xiàn)：