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1、GPS测量技术在电子地图测绘中的应用前言 随着互联网、汽车电子和无线手持设备对导航系统需求的剧增,使得中国电子地图产业得到迅猛发展。面临这些需求,许多城市和地区出现了各类电子地图。在电子地图的制作过程中,地图数据采集约占整个工作量的70%～80%。目前,电子地图的数据获取主要有三种方法:扫描现有地形图资料、图像资料(航片、卫星影像等)数字化以及数字测图。其中数字测图是利用GPS、电子全站仪等在野外实测直接生成数字地图,这一方法适合于在没有现成图纸和航片时的大比例尺的地形测图，随着GPS测量技术的发展与广泛应用,GPS
2、数字测图已经成为电子地图数据采集的首选方式。 1、电子地图测绘的软、硬件设备 电子地图测绘采用的是集PDA掌上电脑技术、GPS全球卫星定位系统技术和GIS地理信息系统技术的软、硬件为一体的公路数据采集系统,如图1所示。在整个系统中对硬件部分的要求是:PDA采用的是WindowsMobile2003微软操作系统;中央处理器主频率CPU为624MHz,内存容量RAM185M,外加1GPDA扩展卡容量。GPS采用蓝牙接口,数据更新频率1次/s,自动定位时间45s,定位精度小于5m;对软件部分要求是:e-RoadForPD
3、A和e-RoadForPC软件操作系统。前者是将GPS接收的信号传输到PDA上,后者是将PDA的数据传输到电脑上,并对导出的地图数据进行合并和编辑。 2、电子地图测绘的原理 全球卫星定位系统GPS分成3个部分:GPS卫星星座、地面监控系统、GPS接收机。一般在测绘中所使用的是第三部分GPS接收机。GPS使用测距交会的原理确定点位,其基本定位原理是每颗太空卫星在运行时,任一时刻的位置都用一个坐标值来表示,GPS接收机所在的位置坐标为未知值,而太空卫星的讯息在传送过程中存在时间差,将此时间差值乘以电波传送速度,就可计算
4、出太空卫星与GPS接收机间的距离,如此就可依三角向量关系列出一个相关的方程式。每接收到一颗卫星就可列出一个相关的方程式,因此,至少同时接收到三颗卫星发出的信号后,即可计算出平面坐标(经纬度)值,收到四颗卫星信号则可同时测出高程值,五颗卫星以上可大大提高其测量精度。一般来说,GPS接收机在运动中每秒的坐标数据都是最新的,也就是说GPS接收机会自动不断地接收卫星讯息,并实时地计算其所在位置的坐标数据,同时记录下来。 在GPS定位中,根据其运动状态可以将GPS定位分为静态定位和动态定位。静态定位指的是对于固定不运动的待定点
5、,将GPS接收机安置于其上,观测数分钟乃至更长的时间,以确定该点的三维坐标,又叫绝对定位。若将2台或2台以上分别固定不变地安置在待定点上,则通过一定时间的观测,可以确定这些点之间的相对位置,又叫静态定位。而动态定位则至少有一台接收机处于运动状态,测定的是各观测时刻运动中的接收机的点位。在电子地图测绘系统中采用的是动态定位。GPS以全天候、高精度、自动化、高效率等特点赢得广大测绘工作者的信赖。 3、电子地图测绘的方法 3.1外业采集 外业采集是整个测绘的核心工作,采集组一般由4名成员(PDA操作员、记录员、带路者、
6、驾驶员)和1台作业车组成。PDA操作员要熟练掌握PDA操作技术,事先对要测的路线进行编号,对于已经有编号的路线要进行核对,做到不重复,不遗漏每一条路线;记录人员要求反应速度快,能领会操作员的意图,配合操作员进行记录,做到不遗漏,准确率达到100%;带路者要求熟悉当地地形,对整个地区的路线了如指掌,做到不走重复路,以最佳路线测绘。驾驶员要平稳、匀速驾驶作业车,并保养维修好。另外还要确保测绘设备具有充足的电量,避免设备自动关机,造成数据丢失。因此,要求在测绘之前做好各项准备工作,只有这样才能达到最佳的效果。 准备就序后,
7、首先要对GPS进行定位,然后打开GPS蓝牙,将其连接到PDA上,待其在PDA上显示为“3D”状态时就表示GPS已联接上PDA,可以开始数据采集。采集数据前还要对将其测量数据进行命名,方式建议采用当天的时间来命名,并存入SD卡上,这样方便数据的合并和校核。测绘过程中常见问题的原因及解决的办法有: (1)测绘过程中GPS无法定位。 GPS无法定位的原因可能是接收不到卫星信号,这时可到一个空旷、周围建筑物少、天线少、外界干扰小的地带进行定位,待其定位好后再进行测绘。为了减少接收干扰,GPS不能安置在根本接收不到卫星直射讯
8、号的地方,如室内、地下停车场、天桥下、树木密集、四面环山及隧道中。在汽车内,应使用有长天线的GPS,并把天线用磁石置在汽车外。在地形复杂、建筑物多、干扰多的地方,建议使用带有延长天线的GPS。如果碰到信号好的地带最好不要采用天线。 (2)测绘过程中GPS信号飘逸。 GPS信号飘逸问题有多方面原因:①在阴雨天卫星信号较弱,很容易
