随着空间定位技术、计算机技术、网络技术的发展,GPS作为一种全球共享的信息源,以全天候、高精度、自动化、高效益等显著特点,在各个领域中得到了广泛的应用,特别是在工业、农业、林业中应用起到了非常重要的作用。
1、GPS在工业中的应用
GPS的工业中的应用相当广泛,应用此技术可大大节省人的体力,特别是在测量工作中,可以减少测量时繁重的仪器的运输,同时可以提高生产效率。下面就以从工程测量、公路测量、铁路测量三个方面加以论述:
1.1.GPS在工程测量中的应用
1.1.1 GPS用于建立工程控制网
工程控制网是工程建设、管理和维护的基础,其网型和精度要求与工程项目的性质、规模密切相关。一般地,工程控制网覆盖面积小、点位密度大、精度要求高。用常规的方法,多采用边角网。采用GPS定位的方法建立工程控制网,具有点位选择限制少,作业时间短,成果精度高,工程费用低等优点。可应用于建立工程首级控制网,变形监测控制网,工矿施工控制网等。应用GPS技术建立控制网,通常采用载波相位静态差分技术,以保证达到毫米级精度。
1.1.2 利用GPS中带RTK的技术进行碎部测量与放样RTK
(RealTimeKinematic)技术,即载波相位差分技术,是实时处理两个测站载波相位观测量的差分方法。其基本原理是:将基准站采集的载波相位发送给用户,用户根据基准站的差分信息进行求差解算用户位置坐标。RTK技术可应用于测绘地形图、地籍图,测绘房地产的界址点,平面位置的施工放样等。将GPS接收机放在待定的特征点上1、2秒钟,同时输入该特征点的编码即可。把一个小区域内的地形、地物特征点测定后传入计算机,由专业成图软件、在人工适当的干预下,形成所要的成果图。
1.1.3 可进行区域差分网下的碎部测量与放样
区域性GPS差分系统下的碎部测量与放样,是基于区域GPS差分网进行的。区域差分与RTK单基点载波相位差分的原理相似,不同的是区域差分的基准站往往多于1个,多基准站组成基准网,基准网提供各个基准站的差分信息,用户接收机根据自己的位置确定各基准站差分信息的权,按非等权平差后形成自己的差分改正数,实现差分定位。
1.2.GPS在公路勘测中的应用
GPS中利用实时动态(RTK)定位有快速静态定位和动态定位两种测量模式,两种定位模式相结合,在公路工程中的应用可以覆盖公路勘测、施工放样、监理和GIS前端数据采集[3]。主要应用在:①绘制大比例尺地形图。②道路中线放样。我们知道,道路路线主要是由直线、缓和曲线、圆曲线构成。放样时,我们只要先输入各主控点桩号,然后输入起终点的方位角a1、a2,直线段距离D1、D2,缓和曲线距离LS1、LS2,圆曲线半径R,以后的一切工作均由GPS电子手簿来完成;③道路的横、纵断放样和土石方量计算。根据GPS确定出横断面形式(填、挖、半填半挖),然后把横断面设计数据输入到电子手簿中(如边坡坡度、路肩宽度、路幅宽度、超高、加宽、设计高),生成一个施工测设放样点文件,并利用“断面法”进行土方量计算。
1.3.GPS在铁路测量中的应用
GPS技术在铁路测量中主要应用于测量的初测和定测阶段。初测的主要任务是根据图上选定的线路布设初测导线和水准点,并施测1:2000带状地形图。GPS定位技术以其精度高、速度快、费用省、操作简便等优良特性被广泛应用于铁路测量中,特别是在铁路的初测阶段,尽管铁路为线形工程,使得GPS网形不尽合理,但其精度却足以满足规范要求。定测是根据初测导线点和水准点,将初步设计在图纸上的线路测设到实地上,并结合现场情况确定线路的位置,它是运用GPS的动态功能,把图纸上已经设计好的线路走向及桥、涵、隧道等工点,实地放样到地面上。目前在青藏铁路建设中我国首次在铁路工程勘测、施工中运用GPS的动态功能进行定测。经过多次的复测验证,GPS技术定线测量的精度可以完全满足铁路建设的精度要求。
2、GPS在林业中的应用
GPS技术在确定林区面积,估算木材量,计算可采伐木材面积,确定原始森林、道路位置,对森林火灾周边测量,寻找水源和测定地区界线等方面可以发挥其独特的重要的作用。在森林中进行常规测量相当困难,而GPS定位技术可以发挥它的优越性,精确测定森林位置和面积,绘制精确的森林分布图。
2.1.测定森林分布区域及面积
美国林业局是根据林区的面积和区内树木的密度来销木材。在一块用经纬仪测量过面积的林区,采用GPS沿林区周边及拐角处进行了GPS定位测量并进行偏差纠正,得到的结果与已测面积误差为0.03%。方法有两种手持式GPS和差分GPS,手持式GPS是利用其航迹记录功能来实现对闭合区域面积的求算;差分GPS首先测闭合区域各界址点坐标,形成矢量数据文件,在GIS中建立拓扑关系后,可自动按多边形法求算面积。
2.2森林资源调查和监测
首先是森林资源调查样地的初设和复位。只需输入样地的坐标,利用GPS的导航功能即可实现。相对于传统的罗盘引点引线,效率更高,位置准确,复位率可达100%。在我国黑龙江等省的一类资源清查中,采用GPS进行样地复位,取得了良好效果,工作效率平均提高5倍~8倍,定位误差小于7m,其应用成果受到了国家林业局的充分肯定。
2.3.森林防火
采用GPS进行火场定位,火场布兵,火场测面积,火灾损失计算,精确度高,安全性强,能够实时、快速、准确地测定火险位置和范围,为防火指挥部门提供火灾依据。此项技术已为国内外防火机构广泛应用。美国林业局与加利福尼亚的喷气推进器实验室共同测定的“FRIREFLY”计划,就是利用差分GPS技术,在飞机的环动仪上安装红外线系统和GPS接收机,沿火灾周边飞行,使用这种机载设备来确定火灾位置,记录相关数据,并迅速向地面站报告,地面站对数据进行处理、分析,并绘制成图,以便进一步采取灭火措施
3、GPS在农业中的应用
GPS在农业方面的应用还不是太多,利用GPS技术,配合遥感技术(RS)和地理信息系统(GIS),能够做到监测农作物产量分布、土壤成分和性质分布、做到合理施肥、播种和喷洒农药,节约费用、降低成本、达到增加产量提高效益的目的。
3.1土壤养分分布调查
在播种之前,可用一种适用于在农田中运行的采样车辆按一定的要求在农田中采集土壤样品。车辆上配置有GPS接收机和计算机,计算机中配置地理信息系统软件。采集样品时,GPS接收机把样品采集点的位置精确地测定出来,将其输入计算机,计算机依据地理信息系统将采样点标定,绘出一幅土壤样品点位分布图。
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