張穎

摘要：近年來，全球定位系統(tǒng)（GPS）在我國諸多領(lǐng)域得到應(yīng)用，尤其是測繪工程領(lǐng)域。GPS技術(shù)可以提高測繪速度，操作便捷，經(jīng)濟(jì)性好。本文結(jié)合大方縣1∶500地形圖測繪實(shí)例，分析GPS技術(shù)的應(yīng)用特點(diǎn)，明確數(shù)字地形圖測繪要點(diǎn)，深入探討無人機(jī)航拍技術(shù)的具體應(yīng)用，以供業(yè)內(nèi)人士參考。

關(guān)鍵詞：GPS技術(shù)；測繪工程；應(yīng)用；數(shù)字地形圖測繪；無人機(jī)航拍

中圖分類號：P228.4 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1008-9500（2023）11-00-03

DOI：10.3969/j.issn.1008-9500.2023.11.014

Application Analysis of GPS Technology in Surveying and Mapping Engineering

ZHANG Ying

（112 Geological Brigade， Guizhou Bureau of Geology and Mineral Exploration and Development， Anshun 561000， China）

Abstract： In recent years， global positioning system （GPS） has been applied in many fields in China， especially in the field of surveying and mapping engineering. GPS technology can improve surveying speed， facilitate operation， and have good economy. Based on the example of 1∶500 topographic mapping in Dafang County， this paper analyzes the application characteristics of GPS technology， clarifies the key points of digital topographic mapping， and delves into the specific application of UAV aerial photography technology for reference by industry insiders.

Keywords： GPS technology; surveying and mapping engineering; application; digital topographic mapping; UAV aerial photography

大方縣位于貴州省西北部，隸屬于畢節(jié)市，縣城距省會貴陽市150 km，全縣面積約為3 500 km2。大方縣自然資源局提供24個規(guī)劃鄉(xiāng)鎮(zhèn)內(nèi)進(jìn)行1∶500地形圖測繪的區(qū)域信息，本期控制測量在相應(yīng)區(qū)域布點(diǎn)。根據(jù)需要，測圖面積不小于1 km2時，每個鄉(xiāng)鎮(zhèn)布設(shè)3～4個全球定位系統(tǒng)（GPS）四等網(wǎng)點(diǎn)。本測區(qū)測圖面積小于1 km2，因此直接布設(shè)一級控制點(diǎn)與二級控制點(diǎn)。根據(jù)測圖以及后續(xù)規(guī)劃定線、工程放樣等需要，采用GPS結(jié)合全站儀的測量模式[1-2]，應(yīng)在測圖區(qū)域每平方千米布設(shè)16個一級控制點(diǎn)與二級控制點(diǎn)。然后，據(jù)此布測一級圖根控制網(wǎng)與二級圖根控制網(wǎng)。GPS工作原理如圖1所示。

1 GPS技術(shù)的應(yīng)用特點(diǎn)

1.1 測繪速度快

在現(xiàn)代信息技術(shù)支持下，GPS技術(shù)得到很大發(fā)展，廣泛應(yīng)用于測繪工程。傳統(tǒng)測量技術(shù)缺點(diǎn)比較明顯，測量時間較長，投入的人力、物力較大，測量數(shù)據(jù)處理比較煩瑣。在進(jìn)行動態(tài)測量作業(yè)時，測量技術(shù)人員可在幾分鐘內(nèi)完成測量定位及數(shù)字化處理。為了提高工作效率，測繪人員開始全面運(yùn)用GPS技術(shù)。測繪單位可建立測繪標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)的全覆蓋，提升測繪效率。

1.2 操作便捷

當(dāng)前，科學(xué)技術(shù)迅速發(fā)展，各種測繪軟件的信息化與智能化水平不斷提升，GPS接收機(jī)技術(shù)日漸成熟，從而實(shí)現(xiàn)自動化、信息化與智能化。GPS技術(shù)的發(fā)展為測繪人員提供便利，使儀器操作變得更簡單、更方便、更快捷，從而實(shí)時采集數(shù)據(jù)。

1.3 經(jīng)濟(jì)性好

在測繪工程中，與傳統(tǒng)測量技術(shù)相比，GPS技術(shù)顯示出更為強(qiáng)大的應(yīng)用功能[3-4]。運(yùn)用GPS技術(shù)進(jìn)行定位測量，其測量時間短，工作效率高，測量數(shù)據(jù)精準(zhǔn)。GPS技術(shù)的應(yīng)用可大大減少人力物力投入，降低測繪成本。

2 數(shù)字地形圖測繪要點(diǎn)

項(xiàng)目1∶500地形圖的基本等高距為2.0 m，采用40 cm×50 cm的矩形分幅，航拍區(qū)域面積為3.0 km2，共有1個獨(dú)立測繪區(qū)。測繪區(qū)域編號為GS01，具體信息如表1所示。1∶500地形圖測繪采用航空攝影測量成圖，采用自行采集的無人機(jī)低空航空攝影影像，航空攝影相機(jī)為索尼A6000全畫幅數(shù)碼單反相機(jī)，鏡頭標(biāo)稱焦距為25 mm，地面影像分辨率為5 cm。項(xiàng)目1∶500地形圖測繪主要包括像片控制測量、像片調(diào)繪等外業(yè)工序和數(shù)字空中三角測量、數(shù)字線劃地形圖生產(chǎn)、其他4D數(shù)字測繪成果生產(chǎn)等內(nèi)業(yè)工序。

2.1 像片控制測量

項(xiàng)目1∶500地形圖測繪的像片控制測量包括像片控制點(diǎn)技術(shù)設(shè)計、像片控制點(diǎn)外業(yè)測量、像片控制點(diǎn)數(shù)據(jù)處理、像片控制點(diǎn)資料整理與提供等作業(yè)工序。項(xiàng)目1∶500地形圖測繪的像片控制測量信息如表2所示。項(xiàng)目像片控制點(diǎn)布設(shè)采用區(qū)域網(wǎng)方案設(shè)計，執(zhí)行《低空數(shù)字航空攝影測量外業(yè)規(guī)范》（CH/T 3004—2021）[5]。為了避免測量人員現(xiàn)場選點(diǎn)或測量差錯，避免返工，像片控制點(diǎn)布設(shè)采用主輔雙點(diǎn)位設(shè)計，即在數(shù)字空中三角測量作業(yè)時一點(diǎn)作為控制點(diǎn)，另一個點(diǎn)作為檢查點(diǎn)。像片控制外業(yè)測量設(shè)備采用華測雙微M5 GNSS接收機(jī)，測量方法為全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)（GNSS）-實(shí)時動態(tài)測量（RTK）技術(shù)，測量等級為五等?，F(xiàn)場外業(yè)測量使用奧維互動地圖規(guī)劃作業(yè)路線，觀測人員現(xiàn)場詳細(xì)記錄像片控制點(diǎn)位置說明并在控制片上準(zhǔn)確刺點(diǎn)。

2.2 數(shù)字空中三角測量

項(xiàng)目數(shù)字空中三角測量采用Inpho 8.0軟件的ApplicationsMaster模塊，主要包括影像數(shù)據(jù)預(yù)處理、構(gòu)建區(qū)域網(wǎng)、自動內(nèi)定向、自動選點(diǎn)和自動相對定向、多影像匹配自動轉(zhuǎn)點(diǎn)、控制點(diǎn)的半自動量測、絕對定向、攝影測量區(qū)域網(wǎng)平差等工序，作業(yè)執(zhí)行《低空數(shù)字航空攝影測量內(nèi)業(yè)規(guī)范》（CH/T 3003—2021）[6]、《數(shù)字航空攝影測量 空中三角測量規(guī)范》（GB/T 23236—2009）[7]。

3 無人機(jī)航拍技術(shù)應(yīng)用

本項(xiàng)目采用無人機(jī)航拍技術(shù)進(jìn)行低空航空攝影，UAV航空攝影面積為68.5 km2。航空攝影相機(jī)為五鏡頭相機(jī)（型號賽爾102s V2），單鏡頭傳感器的有效像素不小于2 430萬（像幅規(guī)格7 952×5 304），總像素不小于1.2億，鏡頭標(biāo)稱焦距為35 mm，地面影像分辨率為0.024 m。UAV航空攝影范圍如圖2所示。UAV航空攝影飛行平臺采用大疆經(jīng)緯M300-RTK系列無人機(jī)，無人機(jī)通過遙控器4G網(wǎng)卡連接網(wǎng)絡(luò)RTK服務(wù)，獲取實(shí)時差分?jǐn)?shù)據(jù)，機(jī)載GNSS輔助航空攝影解算軟件為大疆智圖測繪版。結(jié)合航攝區(qū)域、航攝期間天氣、航空攝影設(shè)備等具體情況，根據(jù)大方縣馬場鎮(zhèn)規(guī)劃紅線，本項(xiàng)目劃分1個航空攝影區(qū)，飛行作業(yè)3架次，獲取影像14 225張，航空攝影區(qū)基本情況如表3所示。

4 結(jié)語

在測繪工程中，GPS技術(shù)展示出方便快捷、數(shù)據(jù)精度高、接收數(shù)據(jù)快、測繪時間短、不受場地限制等特點(diǎn)，大大減輕測繪人員的工作強(qiáng)度，縮短工作時間，可高效地完成測繪任務(wù)。同時，可結(jié)合無人機(jī)航拍技術(shù)，制作三維視圖，建立空間立體圖像，更加直觀地反映測區(qū)地形地貌特點(diǎn)，更好地指導(dǎo)生產(chǎn)，為工程施工提供極大便利。為更好地服務(wù)測繪工程，測繪人員還需要關(guān)注軟硬件的升級、北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)

1 孟 先.測繪新技術(shù)在測繪工程應(yīng)用中的常見問題及對策[J].工程技術(shù)研究，2020（7）：111-112.

2 張春森，朱師歡，臧玉府，等.顧及曝光延遲的無人機(jī)GPS輔助光束法平差方法[J].測繪學(xué)報，2017（5）：565-572.

3 王 浩.GPS設(shè)備輔助定向運(yùn)動制圖的應(yīng)用研究[D].西安：西安體育學(xué)院，2016：15-16.

4 梁 磊.測繪新技術(shù)在交通土建工程測量中的應(yīng)用[J].工業(yè)建筑，2021（12）：163.

5 自然資源部.低空數(shù)字航空攝影測量外業(yè)規(guī)范：CH/T 3004—2021[S].北京：測繪出版社，2021.

6 自然資源部.低空數(shù)字航空攝影測量內(nèi)業(yè)規(guī)范：CH/T 3003—2021[S].北京：測繪出版社，2021.

7 國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局，國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會.數(shù)字航空攝影測量 空中三角測量規(guī)范：GB/T 23236—2009[S].北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2009.