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【摘 要】 本文对GPS测量的控制技术以及数据集的建立和管理以实例的形式进行分析，以供参考。
【关键词】 GPS；测量控制点；数据库；建立；管理
一、前言
GPS技术应用在测量领域已经有多年时间，其中也经历了几次重要的变化，随着卫星定位技术的发展，GPS技术也迅速发展，并广泛应用。
二、基于GPS基准网的GPS测量
GPS基准站网主要有四类，一是IGSGPS永久跟踪站，全球分布，站间距离较长，达数千公里，主要用于地球动力学服务和提供GPS卫星精密轨道、电离层参数等GPS服务，分布在我国的IGS站主要有上海、武汉、昆明和拉萨等；二是全球或局部的DGPS和WADGPSGPS网，基线为几十公里到数千公里不等，目的是提供差分GPS服务；三是用于形变监测的GPS连续跟踪站点，基线一般为几十公里到数百公里不等，主要用于地壳形变监测。如我国的地壳形变监测网。在日本，总共布设有947个用于地震监测的形变监测点，相距约30km；四是区域多功能GPS连续跟踪网，边长为几公里至数百公里，主要用于区域的DGPS、地表监测、气象服务、动态控制网测量等，如新加坡建立的实验网为20km左右，香港的动态控制网，边长为10—15km，此外，在我国深圳和上海也已经建立了城市多功能动态GPS网。无论哪一种类型的GPS基准站，其共同点是每天24小时连续观测接收GPS数据。
传统的GPS测量模式是采用两台GPS接收机-即一个参考站和一个测量点，进行定位测量，其关键是求解GPS相位观测值的整周模糊度，难点是GPS观测值中含有的各种误差会影响模糊度的整数特性。利于GPS基准网的目的就是要分离各种影响GPS观测值的误差，以便对其改正或消除，如电离层误差、对流层误差和星历误差等。因此，首先要对所有GPS基准站的观测数据进行处理，而处理的方法与一般GPS定位计算是不同的，或者说是有点反向的，因为各基准站的坐标是精确已知的，所要求的是观测值误差。相同之处是需要解算模糊度，但解算模糊度的方法也是不同的，对于短基线，基准站之间的模糊度求解只要利用已知坐标就可以很容易得到。
三、控制点图像数据库存储结构
1、控制点图像数据的特征
控制点图像数据，不仅包含必要的属性数据，还要有图像数据。属性数据中需要包含地理位置信息，即控制点的地理坐标。这是控制点图像的主要特征。此外，存储在数据库中控制点图像还需要一些其他信息，包括地理坐标的一些必要的辅助信息，如所采用的坐标系、投影方式、椭球参数等；控制点图像的一些必要的辅助信息，如传感器的类型、传感器成像的投影方式、图像的高与宽、图像的像元分辨率等；以及图像上作为控制点的特征的描述，如某个小块图像上的控制点是田角或是道路的交叉口，这些数据可以作为查询的条件。属性数据在关系型数据库中的存储与一般的数据一样，采用2维表的形式就可以解决。
控制点的图像数据有其自身的特点。首先，与其他图像数据库相比它的数据量比较小，图像的大小一般在100像素×100像素和200像素×200像素之间，以能包含某个明显地物为准。其次，它的图像要有明显的判读特征，这些特征可以是道路的交叉点、田角、围墙的拐角等。
2、存储图像数据的数据模型
鉴于控制点图像数据的这些特点，有人提出把控制点的图像数据存储于文件系统中，而把控制点的属性数据存储于数据库中。这种方式的优点是开发起来简单，读取速度快；不过，这种方式的安全性差。存储于文件系统中的控制点的图像数据就不能参加数据库的事务，也就不能对这些数据进行备份或者恢复。一旦文件系统中的控制点的图像数据被破坏，那么这个控制点就不能再使用了。所以，我们认为把控制点的属性数据与图像数据都存储于数据库中更好一些。
为了组织与管理非结构化数据，关系数据库设计了BLOB（Binary Large Object，二进制大对象数据类型）类型的数据。现代的关系数据库几乎都支持BLOB类型数据，BLOB是把数据作为二进制流存储于数据库内部的方式。即使是小型的桌面數据库，也提供对非结构化数据的支持。在关系-对象型数据库中，可以采用面向对象的机制来存储管理影像数据。对于Oracle数据库，版本Oracle8i就部分地支持面向对象的方法支持多态性，而Oracle9i开始支持面向对象的继承性。所以可以在Oracle数据库中采用适合的对象（OBJECT，这里的对象概念类似于C++语言中的类）来组织管理影像数据，同时还可以基于这个对象创建一些方法，这些方法可以在数据库端对影像数据进行一些操作。Oracle数据库已经为用户提供了这样的对象，其中它的多媒体选件中的IMAGE就是基于对象机制的影像数据存储管理对象。Oracle8.1.6在模式ORDSYS下提供了对象ORDIMGB、ORDIMAGE、ORDIMGF等类型来存储与管理图像数据。
四、图像控制点数据库的查询
查询功能是衡量一个数据库的重要技术指标。对于控制点图像数据库来说，查询功能也显得非常重要。因为建立控制点图像的初衷就是给做图像纠正的作业员或者应用程序快速提供控制点的坐标信息。
对于控制点图像数据库来说，一个重要的特点就是它最终的目的是提供存储于数据库中控制点的地理位置信息，即控制点的某种形式的地面坐标。因此，在设计控制点图像数据库的查询方法时应紧紧围绕这一目的来设计查询方法。同时，在应用控制点图像数据库时的另一个重要的特点是：在进行图像的几何纠正之前，作业员或者应用程序知道所纠正图像的概略位置，那么，也就知道将要作为待纠正图像的控制点的概略位置。因此，在设计控制点图像数据库的查询方法时应该充分利用这一特点。基于上面的分析，可以设计以下几种查询方法。
1、基于控制点坐标的查询
由于待纠正图像的概略位置为已知，那么，就可以以位置信息作为条件来查询数据库中待纠正图像范围内的控制点的信息，而后用图像匹配或者手工的方式来获取数据库中控制点图像的地理坐标，从而把位置信息传递给待纠正图像。 2、基于控制点特征的查询
由于数据库中控制点的图像具有明显的判读特征，因此可以利用图像这个特征作为条件来查询所需要的控制点图像。
（1）文本方式
文本方式的查询，就是在数据入库时，把控制点图像的特征作为一个字段值存储于数据库表中，并且建立索引。查询时，以文本属性作为条件就可以了。
（2）基于内容的方式
不仅数据库中的控制点图像具有明显的判读特征，而且作为待纠正图像的控制点也要求具有明显的判读特征，因此可以利用图像的特征来实现控制点图像数据库的查询。首先，选定将要作为待纠正图像的控制点的范围，并且应用一定的特征提取算法提取出该小块图像的特征。其次，以相同的特征提取算法对数据库中的控制点图像的图像计算特征。这一步也可以在数据入库时完成，在数据库的表中加入存储图像特征的字段，可以提高查询的速度。第三，以提取的特征作为条件，给一个确定的阈值，就可以实现控制点图像的基于图像内容的查询。
五、应用实例
1、测量控制点数据库的建立
依据实际工作的需求及目前控制点资料的情况，利用ArcCatalog模块建立了三类点文件数据层，分别为北京54坐标系统，西安80坐标系统，国家水准点。在创建的空间数据库之前首先要完成数据库的框架设计，每个数据层对应一个数据表，对于同一地区不同数据层需要具有相同的地理参考（坐标系相同），建立的测量控制点管理系统。
2、属性数据的录入
空间数据库的建立后，需要将所有纸质的控制点资料逐一录入数据库。在属性数据入库之前，应对原始数据资料进行整理并编码即确定标识码，编码应遵循以下两点原则：①简单易懂②具有唯一性。因为该编码不管依据什么原则命名，只是为了今后便于查询与管理，并不代表具体意义。因此，将所有资料以1、2、3……自然数作为其唯一编码。属性数据表中每一行名为一个记录，每一列代表一个字段。本文根据所收集到资料的信息点以及实际工作的需要，按照控制点资料的实际情况，在一个记录中增加了控制点的所在地、旧图号、X坐标、Y坐标、高程值、控制点的点名、等级、校核码（编码）、新图号、超链接等十多个字段，这些字段包括了每张控制点资料的所有信息，通过Arcgis的查询功能，可以查询到每个控制点的所有信息点。图2所示为数据库中所建立的54坐标系统数据层。
3、数据维护和更新
随着资料的收集，需要实时对数据进行更新维护，以便今后数据的有效管理和检索应用。数据库的建立固然是系统管理的基础，但对今后数据库的维护更新管理更是一项不可忽视的工作。为了保证数据库的现势性，应对建成后的数据库进行不断的更新。而本文只是随着工程的需要，将日常收集到的控制点资料不断更新，并及时入库；另一方面，虽然数据库中有控制点資料，但由于生活中的各种原因，有可能现场控制点已经被破坏，因此需要在数据库中对已被破坏的控制点作一说明，避免外业工程因精度超限而返工。总之，为了保证数据库中的数据的现势性和可靠性，需要不断对数据进行维护和更新。
4、数据查询检索与应用
查询功能是Arcgis软件最基本的空间分析功能，既可以通过属性查询，也可以通过空间查询，实现空间、属性的双向查询。不管通过哪种方式查询，都需要考虑满足特定查询条件的一些字段，并构建查询表达式。为了确保数据的正确无误，尽量对查询出的控制点数据进行校核。一种方法是通过工具栏中的identify按钮，点击闪亮显示的控制点，直接查询该点的所有信息，另一种方法是根据查询出数据表中的唯一校核码对应找出原始纸版数据进行校核，确保数据无误后把查找出的数据打印出来供工程使用。
六、结束语
总之，科技在发展，时代在进步。GPS测量技术也将不断发展，日益完善，在我们的生活和生产作业中发挥着更大作用。
参考文献：
[1]陈武、胡丛玮、陈永奇等.基于GPS基准网的GPS快速静态定位及动态定位方法[J]. 2013，17（56）：89
[2]张雪松，杨勇.利用组件式GIS管理地形图库的原理和过程[J].城市勘测，2011，45（3）：47
【关键词】 GPS；测量控制点；数据库；建立；管理
一、前言
GPS技术应用在测量领域已经有多年时间，其中也经历了几次重要的变化，随着卫星定位技术的发展，GPS技术也迅速发展，并广泛应用。
二、基于GPS基准网的GPS测量
GPS基准站网主要有四类，一是IGSGPS永久跟踪站，全球分布，站间距离较长，达数千公里，主要用于地球动力学服务和提供GPS卫星精密轨道、电离层参数等GPS服务，分布在我国的IGS站主要有上海、武汉、昆明和拉萨等；二是全球或局部的DGPS和WADGPSGPS网，基线为几十公里到数千公里不等，目的是提供差分GPS服务；三是用于形变监测的GPS连续跟踪站点，基线一般为几十公里到数百公里不等，主要用于地壳形变监测。如我国的地壳形变监测网。在日本，总共布设有947个用于地震监测的形变监测点，相距约30km；四是区域多功能GPS连续跟踪网，边长为几公里至数百公里，主要用于区域的DGPS、地表监测、气象服务、动态控制网测量等，如新加坡建立的实验网为20km左右，香港的动态控制网，边长为10—15km，此外，在我国深圳和上海也已经建立了城市多功能动态GPS网。无论哪一种类型的GPS基准站，其共同点是每天24小时连续观测接收GPS数据。
传统的GPS测量模式是采用两台GPS接收机-即一个参考站和一个测量点，进行定位测量，其关键是求解GPS相位观测值的整周模糊度，难点是GPS观测值中含有的各种误差会影响模糊度的整数特性。利于GPS基准网的目的就是要分离各种影响GPS观测值的误差，以便对其改正或消除，如电离层误差、对流层误差和星历误差等。因此，首先要对所有GPS基准站的观测数据进行处理，而处理的方法与一般GPS定位计算是不同的，或者说是有点反向的，因为各基准站的坐标是精确已知的，所要求的是观测值误差。相同之处是需要解算模糊度，但解算模糊度的方法也是不同的，对于短基线，基准站之间的模糊度求解只要利用已知坐标就可以很容易得到。
三、控制点图像数据库存储结构
1、控制点图像数据的特征
控制点图像数据，不仅包含必要的属性数据，还要有图像数据。属性数据中需要包含地理位置信息，即控制点的地理坐标。这是控制点图像的主要特征。此外，存储在数据库中控制点图像还需要一些其他信息，包括地理坐标的一些必要的辅助信息，如所采用的坐标系、投影方式、椭球参数等；控制点图像的一些必要的辅助信息，如传感器的类型、传感器成像的投影方式、图像的高与宽、图像的像元分辨率等；以及图像上作为控制点的特征的描述，如某个小块图像上的控制点是田角或是道路的交叉口，这些数据可以作为查询的条件。属性数据在关系型数据库中的存储与一般的数据一样，采用2维表的形式就可以解决。
控制点的图像数据有其自身的特点。首先，与其他图像数据库相比它的数据量比较小，图像的大小一般在100像素×100像素和200像素×200像素之间，以能包含某个明显地物为准。其次，它的图像要有明显的判读特征，这些特征可以是道路的交叉点、田角、围墙的拐角等。
2、存储图像数据的数据模型
鉴于控制点图像数据的这些特点，有人提出把控制点的图像数据存储于文件系统中，而把控制点的属性数据存储于数据库中。这种方式的优点是开发起来简单，读取速度快；不过，这种方式的安全性差。存储于文件系统中的控制点的图像数据就不能参加数据库的事务，也就不能对这些数据进行备份或者恢复。一旦文件系统中的控制点的图像数据被破坏，那么这个控制点就不能再使用了。所以，我们认为把控制点的属性数据与图像数据都存储于数据库中更好一些。
为了组织与管理非结构化数据，关系数据库设计了BLOB（Binary Large Object，二进制大对象数据类型）类型的数据。现代的关系数据库几乎都支持BLOB类型数据，BLOB是把数据作为二进制流存储于数据库内部的方式。即使是小型的桌面數据库，也提供对非结构化数据的支持。在关系-对象型数据库中，可以采用面向对象的机制来存储管理影像数据。对于Oracle数据库，版本Oracle8i就部分地支持面向对象的方法支持多态性，而Oracle9i开始支持面向对象的继承性。所以可以在Oracle数据库中采用适合的对象（OBJECT，这里的对象概念类似于C++语言中的类）来组织管理影像数据，同时还可以基于这个对象创建一些方法，这些方法可以在数据库端对影像数据进行一些操作。Oracle数据库已经为用户提供了这样的对象，其中它的多媒体选件中的IMAGE就是基于对象机制的影像数据存储管理对象。Oracle8.1.6在模式ORDSYS下提供了对象ORDIMGB、ORDIMAGE、ORDIMGF等类型来存储与管理图像数据。
四、图像控制点数据库的查询
查询功能是衡量一个数据库的重要技术指标。对于控制点图像数据库来说，查询功能也显得非常重要。因为建立控制点图像的初衷就是给做图像纠正的作业员或者应用程序快速提供控制点的坐标信息。
对于控制点图像数据库来说，一个重要的特点就是它最终的目的是提供存储于数据库中控制点的地理位置信息，即控制点的某种形式的地面坐标。因此，在设计控制点图像数据库的查询方法时应紧紧围绕这一目的来设计查询方法。同时，在应用控制点图像数据库时的另一个重要的特点是：在进行图像的几何纠正之前，作业员或者应用程序知道所纠正图像的概略位置，那么，也就知道将要作为待纠正图像的控制点的概略位置。因此，在设计控制点图像数据库的查询方法时应该充分利用这一特点。基于上面的分析，可以设计以下几种查询方法。
1、基于控制点坐标的查询
由于待纠正图像的概略位置为已知，那么，就可以以位置信息作为条件来查询数据库中待纠正图像范围内的控制点的信息，而后用图像匹配或者手工的方式来获取数据库中控制点图像的地理坐标，从而把位置信息传递给待纠正图像。 2、基于控制点特征的查询
由于数据库中控制点的图像具有明显的判读特征，因此可以利用图像这个特征作为条件来查询所需要的控制点图像。
（1）文本方式
文本方式的查询，就是在数据入库时，把控制点图像的特征作为一个字段值存储于数据库表中，并且建立索引。查询时，以文本属性作为条件就可以了。
（2）基于内容的方式
不仅数据库中的控制点图像具有明显的判读特征，而且作为待纠正图像的控制点也要求具有明显的判读特征，因此可以利用图像的特征来实现控制点图像数据库的查询。首先，选定将要作为待纠正图像的控制点的范围，并且应用一定的特征提取算法提取出该小块图像的特征。其次，以相同的特征提取算法对数据库中的控制点图像的图像计算特征。这一步也可以在数据入库时完成，在数据库的表中加入存储图像特征的字段，可以提高查询的速度。第三，以提取的特征作为条件，给一个确定的阈值，就可以实现控制点图像的基于图像内容的查询。
五、应用实例
1、测量控制点数据库的建立
依据实际工作的需求及目前控制点资料的情况，利用ArcCatalog模块建立了三类点文件数据层，分别为北京54坐标系统，西安80坐标系统，国家水准点。在创建的空间数据库之前首先要完成数据库的框架设计，每个数据层对应一个数据表，对于同一地区不同数据层需要具有相同的地理参考（坐标系相同），建立的测量控制点管理系统。
2、属性数据的录入
空间数据库的建立后，需要将所有纸质的控制点资料逐一录入数据库。在属性数据入库之前，应对原始数据资料进行整理并编码即确定标识码，编码应遵循以下两点原则：①简单易懂②具有唯一性。因为该编码不管依据什么原则命名，只是为了今后便于查询与管理，并不代表具体意义。因此，将所有资料以1、2、3……自然数作为其唯一编码。属性数据表中每一行名为一个记录，每一列代表一个字段。本文根据所收集到资料的信息点以及实际工作的需要，按照控制点资料的实际情况，在一个记录中增加了控制点的所在地、旧图号、X坐标、Y坐标、高程值、控制点的点名、等级、校核码（编码）、新图号、超链接等十多个字段，这些字段包括了每张控制点资料的所有信息，通过Arcgis的查询功能，可以查询到每个控制点的所有信息点。图2所示为数据库中所建立的54坐标系统数据层。
3、数据维护和更新
随着资料的收集，需要实时对数据进行更新维护，以便今后数据的有效管理和检索应用。数据库的建立固然是系统管理的基础，但对今后数据库的维护更新管理更是一项不可忽视的工作。为了保证数据库的现势性，应对建成后的数据库进行不断的更新。而本文只是随着工程的需要，将日常收集到的控制点资料不断更新，并及时入库；另一方面，虽然数据库中有控制点資料，但由于生活中的各种原因，有可能现场控制点已经被破坏，因此需要在数据库中对已被破坏的控制点作一说明，避免外业工程因精度超限而返工。总之，为了保证数据库中的数据的现势性和可靠性，需要不断对数据进行维护和更新。
4、数据查询检索与应用
查询功能是Arcgis软件最基本的空间分析功能，既可以通过属性查询，也可以通过空间查询，实现空间、属性的双向查询。不管通过哪种方式查询，都需要考虑满足特定查询条件的一些字段，并构建查询表达式。为了确保数据的正确无误，尽量对查询出的控制点数据进行校核。一种方法是通过工具栏中的identify按钮，点击闪亮显示的控制点，直接查询该点的所有信息，另一种方法是根据查询出数据表中的唯一校核码对应找出原始纸版数据进行校核，确保数据无误后把查找出的数据打印出来供工程使用。
六、结束语
总之，科技在发展，时代在进步。GPS测量技术也将不断发展，日益完善，在我们的生活和生产作业中发挥着更大作用。
参考文献：
[1]陈武、胡丛玮、陈永奇等.基于GPS基准网的GPS快速静态定位及动态定位方法[J]. 2013，17（56）：89
[2]张雪松，杨勇.利用组件式GIS管理地形图库的原理和过程[J].城市勘测，2011，45（3）：47