工程測量中新測繪技術(shù)應(yīng)用探究

周偉浩

（東陽經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)白云商貿(mào)園區(qū)管委會，浙江 東陽 322100）

在水利、交通、建筑等行業(yè)中工程測量是其后續(xù)工作順利展開的基礎(chǔ)。測量工作具有工序復(fù)雜，專業(yè)性強(qiáng)，協(xié)作面廣的特點(diǎn)。測量工作一旦出現(xiàn)失誤，必將影響整個工程的順利展開，即使順利完成也將影響它的正常使用。因此，我們必須通過各種手段將工程測量中的失誤率減至最低。除了加強(qiáng)施工質(zhì)量管理和控制外，最重要的方法就是應(yīng)用各種新測繪技術(shù)來減少誤差，保證施工工作的順利展開。尤其對于地形較為復(fù)雜的工程，測量工作更是難上加難，新測繪技術(shù)的應(yīng)用也就更加必要。

1 GPS新技術(shù)概述

1.1 GPS概述

近幾年，GPS全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)在諸如航運(yùn)、交通以及建筑工程中的復(fù)雜測量工作中得到了廣泛應(yīng)用。這是因?yàn)镚PS技術(shù)具有成本低，精度高，成效快和覆蓋廣的特點(diǎn)。GPS全球定位系統(tǒng)是由GPS星座（空間構(gòu)造），地面監(jiān)控系統(tǒng)（地面控制構(gòu)造）和GPS信號接收器（用戶設(shè)備構(gòu)造）三部分組成的。

作為GPS空間構(gòu)造的GPS星座是由28顆衛(wèi)星組成的，其中24顆為工作衛(wèi)星，4顆為有源備份衛(wèi)星。24顆工作衛(wèi)星平均分配在傾角為55°的六個軌道上，這就使我們不管在地球的任何地方，適合時間都可以觀測到4顆以上衛(wèi)星提供的定位精確的衛(wèi)星圖像,從而實(shí)現(xiàn)它不間斷的導(dǎo)航作用。有源備份衛(wèi)星則可以確保GPS全球定位系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性。另外，GPS衛(wèi)星可以產(chǎn)生兩組電碼,一組為精密度相對較低的C/A碼(Coarse/Acquisition Code11023MHz)，主要供普通民眾使用;一組為定位精度極高的P碼(Procise Code 10123MHz),主要為一國軍方服務(wù)，一般民眾無法解讀。

地面控制部分即地面監(jiān)控系統(tǒng)，是一個負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)傳輸?shù)南到y(tǒng)。從前至后的傳輸主體依次為，5個全球監(jiān)測站，1個主控站和3個地面控制站。具體傳輸過程如下：首先是裝配有時鐘和接收器的5個全球監(jiān)測站從GPS星座中取得衛(wèi)星觀測數(shù)據(jù)（包括氣象數(shù)據(jù)和電離層），然后經(jīng)過簡單處理后,統(tǒng)一傳送至主控站。主控站根據(jù)從5個監(jiān)測站得到的跟蹤數(shù)據(jù)進(jìn)行簡單計(jì)算，并將計(jì)算結(jié)果（即導(dǎo)航數(shù)據(jù)）及其指令分別傳輸至3個地面控制站。而地面控制站的作用就是將接收的主控制站的數(shù)據(jù)結(jié)果和指令以每天一次的頻率注入每顆GPS衛(wèi)星。

用戶設(shè)備構(gòu)造主要就是指GPS信號接收器，是GPS的最末端，亦即客戶端。它包括天線單元和接收單元，接收單元又包括接收機(jī)硬件和機(jī)內(nèi)軟件以及GPS數(shù)據(jù)的后處理軟件。GPS信號接收器可以捕獲到特定衛(wèi)星并進(jìn)行衛(wèi)星追蹤，從而確定用戶所在地的地理位置的信息。其工作機(jī)理如下：GPS信號接收機(jī)監(jiān)測到需要跟蹤的衛(wèi)星信號后，通過內(nèi)部構(gòu)造計(jì)算出衛(wèi)星與天線單元間的距離，及距離隨時間的變化情況，然后由機(jī)內(nèi)軟件確定衛(wèi)星軌道參數(shù)等導(dǎo)航數(shù)據(jù)。最后由計(jì)算機(jī)系統(tǒng)根據(jù)所得導(dǎo)航數(shù)據(jù)計(jì)算出用戶所在地理位置的經(jīng)緯度、高度、速度、時間等相關(guān)信息。GPS信號接收器除由必要的機(jī)外電源供電外，還配備有機(jī)內(nèi)電源，以防止機(jī)外電源不足時造成的觀測中斷和數(shù)據(jù)流失?，F(xiàn)今的GPS信號接收器正由大型化向小型化轉(zhuǎn)變，以便用于隨時隨地的野外觀測。

1.2 GPS特點(diǎn)

迄今為止，GPS全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)在諸如航運(yùn)、交通以及建筑工程中的復(fù)雜測量工作應(yīng)用十分廣泛，這是因?yàn)镚PS技術(shù)具有以下幾方面不同于一般測繪技術(shù)的特點(diǎn)。

1.2.1 全天候高精度測量。目前GPS全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)可在一天24h內(nèi)的任何時間任何地點(diǎn)進(jìn)行全天候作業(yè)，不受陰雨風(fēng)雪等各種惡劣天氣的影響。且定位精度高，全球覆蓋率廣，高達(dá)98%，可隨時隨地進(jìn)行高精度觀測。目前GPS水準(zhǔn)可滿足四等水準(zhǔn)測量的精度。

1.2.2 制造成本低。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和信息化時代的到來，GPS全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)在功能不斷完善，精度不斷提高，效率不斷加快的基礎(chǔ)上，成本卻在不斷下降，為GPS全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)的普及帶來了可能性。

1.2.3 效率高，觀測時間短。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷提高，GPS系統(tǒng)應(yīng)用的軟件不斷更新，效率不斷被提高，觀測時間不斷縮短。

1.2.4 操作簡便，測站間無須通視。GPS全球定位系統(tǒng)的作業(yè)僅要求測站上空開闊而對站點(diǎn)的位置及站點(diǎn)之間的距離，可通視性沒有太多要求，選點(diǎn)靈活方便。另外隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷提高，GPS系統(tǒng)應(yīng)用的軟件不斷更新，系統(tǒng)操作的自動化程度也越來越高，各工序的操作更加方便。

1.2.5 應(yīng)用廣泛，功能多樣。GPS系統(tǒng)不僅可用于道路、橋梁、建筑及水利等工程施工中的精密測量工作，還廣泛應(yīng)用于天文臺和電視臺的準(zhǔn)確定時，以及車輛，船舶和飛機(jī)等交通工具的導(dǎo)航，飛彈等武器導(dǎo)航，衛(wèi)星軌道定位等星際導(dǎo)航，現(xiàn)今還用于手機(jī)，車輛等的防盜系統(tǒng)，兒童及特殊人窮的防走失系統(tǒng)等?？芍^是涉獵廣泛，應(yīng)用于人們生活的各個方面。

2 GPS在工程測量中的應(yīng)用

2.1 GPS的應(yīng)用優(yōu)勢

在一般的工程測量中，控制網(wǎng)的布置、檢測以及樁位的放樣都是測量在主要任務(wù)，在傳統(tǒng)的測量工程，一般采用的是將控制網(wǎng)設(shè)置成線形網(wǎng)或者是環(huán)狀網(wǎng)，經(jīng)常利用經(jīng)緯儀以及測距儀，更有甚者單面利用全站儀進(jìn)行數(shù)據(jù)的測量工作，其實(shí)這樣的配合測量工作所需要的時間相當(dāng)長，花費(fèi)的財(cái)力也十分巨大，因此，GPS靜態(tài)定位呼之欲出。前面分析的GPS定位法，其進(jìn)行的靜態(tài)定位，幾乎不受到天氣環(huán)境等相關(guān)因素的困擾，使用十分方便，在監(jiān)測的同時，精確度相當(dāng)高，大力縮短了測量時間，提高了測量效率。

2.2 GPS在實(shí)際工程中的應(yīng)用

東陽世貿(mào)城由東陽市政府主辦，世貿(mào)城總規(guī)劃用地1070畝，總投資額達(dá)55億元。東陽世貿(mào)城的核心定位就是打造全球直營基地，讓各地生產(chǎn)商和采購商進(jìn)行直接對接，減少中間環(huán)節(jié)，提升產(chǎn)業(yè)競爭力，引領(lǐng)未來市場潮流?；匾?guī)模首期38.8萬平米同步投建，后續(xù)用地規(guī)劃600畝，規(guī)模宏大，基地配套約10萬平米地下倉儲、3800個車位。世界貿(mào)易村6幢現(xiàn)代化商務(wù)大廈，共88架電梯、水、電、電話、寬帶、空調(diào)、背景音樂、安全防范、數(shù)字電視、多媒體會議、一卡通、消防、通風(fēng)、電子信息防雷、機(jī)電自控等現(xiàn)代化國際貿(mào)易設(shè)施。

在東陽世貿(mào)城一期工程中，如果整個工程測量僅僅只采用傳統(tǒng)的測量儀器，其測量的精度以及時間都很難把握，具體需要傳統(tǒng)方式配合GPS技術(shù)，同時進(jìn)行測量，既能縮短工作時間，又能滿足精確度的要求，還能降低測量費(fèi)用。東陽世貿(mào)城的地理位置為GPS傳輸優(yōu)質(zhì)數(shù)據(jù)鏈提供了強(qiáng)有力的支點(diǎn)，也為GPS技術(shù)的運(yùn)用提供了實(shí)踐場地。

(1)GPS實(shí)時動態(tài)樁位放樣。根據(jù)東永高速樁位質(zhì)量要求，其樁位誤差必定達(dá)到厘米級，而GPS測量精度能達(dá)到厘米級，所以用GPS實(shí)時動態(tài)技術(shù)進(jìn)行樁位放樣完全能達(dá)到質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)要求，同樣GPS高程測量也可用于鉆孔樁。

(2)利用GPS技術(shù)放樣平臺。在施工平臺鋼管樁的放樣也可利用GPS測量實(shí)現(xiàn)。在時間上，會減少野外作業(yè)時間，并保證測量精度要求。

(3)GPS偏心檢查。GPS除了能精確測量出東陽世貿(mào)城樁位的分布外，還能進(jìn)行樁位的偏心檢查，一物兩用，充分提高了實(shí)際工程的測量施工效率。

(4)GPS與傳統(tǒng)儀器配合。根據(jù)東陽世貿(mào)城一期工程的技術(shù)要求，需要在建筑方位的定點(diǎn)測量上，對控制點(diǎn)的偏差控制在厘米級，在控制點(diǎn)布控時，利用GPS靜態(tài)測量彎曲能滿足高程以及距離精度，再利用全站儀等傳統(tǒng)操作，進(jìn)行近距離的位移設(shè)置，充分體現(xiàn)新基礎(chǔ)與傳統(tǒng)技術(shù)的結(jié)合效果。

3 結(jié)語

GPS測量技術(shù)，是全新的測量技術(shù)，其技術(shù)含量先進(jìn)，精確度高，給實(shí)際的測量工程節(jié)約時間的同時，大大降低了大型工程測量所帶來的物力財(cái)力花費(fèi)。隨著工程測量的深入，各種工程的測量精度將會不斷提升，因此，GPS測量技術(shù)將會在實(shí)際工程中得到更好的應(yīng)用。

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