工程測(cè)繪中GPS測(cè)量技術(shù)應(yīng)用綜述

樊能均

摘 要：GPS即全球定位系統(tǒng)，依托衛(wèi)星導(dǎo)航提供多種動(dòng)態(tài)目標(biāo)的連續(xù)三維位置以及速度和相應(yīng)的時(shí)間信息，它的出現(xiàn)使得工程測(cè)繪領(lǐng)域發(fā)生了革命性的變革。在我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)規(guī)模持續(xù)增長(zhǎng)的情形下，社會(huì)產(chǎn)業(yè)漸次優(yōu)化，數(shù)字網(wǎng)絡(luò)技術(shù)也逐步擴(kuò)展到工程測(cè)繪等工作的實(shí)踐應(yīng)運(yùn)當(dāng)中，其中尤以GPS測(cè)量模式為代表的自動(dòng)化測(cè)繪作業(yè)方式最引人矚目。智能性、實(shí)時(shí)性以及精確性是GPS測(cè)量技術(shù)中最為顯著的特征，與現(xiàn)階段工程測(cè)繪工作中的便捷化、市場(chǎng)化和產(chǎn)業(yè)化相契合?？焖俣矣行У亟⒎€(wěn)定先進(jìn)的GPS測(cè)量作業(yè)系統(tǒng)，推動(dòng)數(shù)字化、自動(dòng)化和集約化的測(cè)量手段的進(jìn)一步應(yīng)運(yùn)和普及。

關(guān)鍵詞：工程測(cè)繪；GPS測(cè)量技術(shù)；應(yīng)用

1 GPS測(cè)量技術(shù)概況

GPS測(cè)量技術(shù)的出現(xiàn)以及發(fā)展給工程測(cè)繪工作帶來(lái)了很大的變化，傳統(tǒng)的測(cè)量技術(shù)與現(xiàn)代電子技術(shù)結(jié)合而成的新型技術(shù)，應(yīng)用GPS測(cè)量技術(shù)在工程測(cè)繪當(dāng)中，不僅能夠促進(jìn)測(cè)繪工作方式根本性發(fā)生變化，而且能夠極大程度上提高工程測(cè)繪的工作效率以及服務(wù)項(xiàng)目。

在國(guó)內(nèi)，工程測(cè)繪行業(yè)經(jīng)歷了無(wú)數(shù)次大規(guī)模的技術(shù)革新，而GPS測(cè)量技術(shù)的出現(xiàn)，則是工程測(cè)繪領(lǐng)域的一項(xiàng)重大變革。在國(guó)內(nèi)的測(cè)繪中，技術(shù)人員通過(guò)對(duì)衛(wèi)星定位技術(shù)所構(gòu)建的GPS網(wǎng)加以運(yùn)用，將實(shí)地測(cè)量的各類數(shù)據(jù)傳輸?shù)焦こ虦y(cè)繪的管理部門，而且相鄰點(diǎn)之間的距離速度可達(dá)上萬(wàn)公里，由此測(cè)量工作的精確性以及連續(xù)性得以保障。

如今GPS測(cè)量基線精度和GPS靜態(tài)相對(duì)定位的精度都得到了大幅度提升，基線精度由10-7提升到10-6，靜態(tài)相對(duì)精度已提高到毫米級(jí)，有的可以達(dá)到亞毫米級(jí)。在動(dòng)實(shí)時(shí)態(tài)定位精度上，GPS也取得了顯著突破，定位精度提高到了厘米級(jí)。因此所有的工程測(cè)量都能夠得以滿足。GPS測(cè)量技術(shù)具有定位精度高，實(shí)時(shí)定位，觀測(cè)時(shí)間短，功能用途廣，觀測(cè)站之間無(wú)需通視，提供一三維地心坐標(biāo)，全球全天候作業(yè)的諸多特點(diǎn)。

GPS測(cè)量技術(shù)工程操作應(yīng)運(yùn)中，自動(dòng)化程度是很高的，操作簡(jiǎn)單，操作者只進(jìn)行采集氣象數(shù)據(jù)、安裝開關(guān)儀器和量取儀器高度，并監(jiān)測(cè)儀器的工作狀態(tài)。

2 GPS測(cè)量技術(shù)在工程測(cè)繪中的應(yīng)用

2.1 GPS技術(shù)在工程測(cè)繪中的應(yīng)用原理

工程測(cè)繪中采用GPS定位測(cè)量技術(shù)應(yīng)用原理結(jié)合了交互定位和物理以及幾何學(xué)科中的相關(guān)原理，并且通過(guò)GPS衛(wèi)星與地面接收裝置來(lái)完成對(duì)測(cè)量物的定位，綜合結(jié)合已接收到的衛(wèi)星信息來(lái)求取未知點(diǎn)位置的定位，根據(jù)距離等于光速與傳播時(shí)間之積來(lái)確定衛(wèi)星的距離，此計(jì)算關(guān)鍵是記錄時(shí)間的時(shí)鐘精確性。地面接收裝置對(duì)測(cè)量物的三維精確定位，則需要同時(shí)接收4顆以上衛(wèi)星發(fā)射的信息才能夠進(jìn)行，測(cè)量要求的精度不同，所需要的衛(wèi)星數(shù)量也不同。定位精度應(yīng)用實(shí)踐已經(jīng)證明，GPS相對(duì)定位精度在50km內(nèi)可以達(dá)到10-6，100km-500km可達(dá)10-7，1000km可達(dá)10-9。

2.2 GPS測(cè)量技術(shù)在城市建設(shè)中的應(yīng)用

城市控制網(wǎng)有著面積大、使用多和精度要求高的特點(diǎn)，很多城市的一二三級(jí)導(dǎo)線均位于地面，城市不停的建設(shè)改變中，常出現(xiàn)不同程度的損壞，快速而精確地進(jìn)行控制點(diǎn)提供，采用常規(guī)的導(dǎo)線測(cè)量，必須要求控制點(diǎn)之間能夠通視，這樣的工作難度大，耗時(shí)長(zhǎng)而且精度也不理想。在城市建設(shè)中，應(yīng)用GPS測(cè)繪技術(shù)，不僅能夠滿足城市的規(guī)劃要求，還能夠改善城市控制測(cè)量的準(zhǔn)確性以及測(cè)量速率。

在實(shí)行GPS測(cè)量作業(yè)前，提前收集測(cè)量地區(qū)較小比例的地形圖以做參考，或是進(jìn)行野外勘探作業(yè)，按照城市測(cè)量地點(diǎn)所具備的特點(diǎn)來(lái)進(jìn)行相關(guān)的工作。比如依據(jù)工程項(xiàng)目，設(shè)定項(xiàng)目名稱，整理測(cè)量地區(qū)的已控制點(diǎn)，來(lái)監(jiān)測(cè)其是否符合GPS作業(yè)的要求。進(jìn)行野外勘探時(shí)，首先把基準(zhǔn)站建立在選定的控制點(diǎn)內(nèi)，取出接收器進(jìn)行相應(yīng)的輸入，再予以設(shè)置，完成后要檢查GPS衛(wèi)星數(shù)是否在五顆以上，發(fā)射臺(tái)的指示燈是否正常工作，要選2到3個(gè)已知的控制點(diǎn)看是否符合測(cè)量精度，要對(duì)傳輸?shù)玫降淖鴺?biāo)來(lái)進(jìn)行相應(yīng)的整理、分類、評(píng)定以及判斷而后作出詳細(xì)文件。

2.3 監(jiān)測(cè)工程變形中GPS的應(yīng)用

工程建設(shè)的過(guò)程中，工程變形是常見的問題，主要是由人為造成地面或者建筑物的變形，以及建筑物移位等，GPS測(cè)量技術(shù)，因?yàn)槿S定位精度高，所以在監(jiān)測(cè)工程中被重點(diǎn)加以運(yùn)用。變形中有很多種，建筑物沉陷、資源開采地面的沉陷和大壩變形等，對(duì)大壩進(jìn)行監(jiān)測(cè)能夠很好的預(yù)測(cè)變形所造成的意外狀況。在監(jiān)測(cè)中采用GPS測(cè)量技術(shù)，快速收集大壩變形數(shù)據(jù)，測(cè)量數(shù)據(jù)能夠精確到1.0PPm到0.1PPm，此中不只能夠保證工程測(cè)量的準(zhǔn)確性以及安全性，測(cè)量工程的自動(dòng)化技術(shù)也因此而提高。

2.4 虛擬現(xiàn)實(shí)方面的具體應(yīng)用

以往的工程測(cè)繪中，多數(shù)需要人工測(cè)量，從而引發(fā)各類的安全事故，而測(cè)繪工作的精準(zhǔn)性也相對(duì)較差。采用GPS定位測(cè)量技術(shù)，可以快速且高效實(shí)現(xiàn)工程測(cè)繪的交互定位，以及逼真形象的測(cè)繪數(shù)據(jù)結(jié)果，而且可以實(shí)時(shí)掌握和監(jiān)控工程測(cè)繪的全部流程。目前我國(guó)已將GPS定位測(cè)量技術(shù)用于礦井工程項(xiàng)目測(cè)繪中，且通過(guò)GPS技術(shù)來(lái)實(shí)行測(cè)量演練，以便能對(duì)測(cè)量方案中的問題進(jìn)行修正和優(yōu)化。及時(shí)在演練中查出測(cè)量方案存在的問題，進(jìn)而有效的進(jìn)行解決且完善。

2.5 水下地形測(cè)繪中GPS的應(yīng)用

海港建設(shè)，海岸和碼頭的施工設(shè)計(jì)工程中都需要采用水下地形圖。在傳統(tǒng)的水深測(cè)量中主要是采用測(cè)探儀，根據(jù)超聲波測(cè)量水深的原理，對(duì)水深測(cè)量的同時(shí)還采用潮位儀對(duì)潮位進(jìn)行測(cè)量，依此測(cè)出水下地形的高度。用經(jīng)外測(cè)距儀、經(jīng)緯儀和三應(yīng)答器來(lái)測(cè)量平面位置。設(shè)備操作復(fù)雜且條件要求極高。在GPS測(cè)量技術(shù)的應(yīng)用中，解決平面位置測(cè)量的問題外，且應(yīng)用差分GPS定位系統(tǒng)能夠?qū)λ碌匦螠y(cè)繪。水下的測(cè)繪工程，通過(guò)將測(cè)深儀、差分GPS接收機(jī)和潮位儀與終端設(shè)備相連接，從而構(gòu)成完整的水下測(cè)繪系統(tǒng)來(lái)進(jìn)行測(cè)量。

3 工程測(cè)繪中應(yīng)運(yùn)GPS定位測(cè)量技術(shù)的發(fā)展前景

GPS定位測(cè)量于工程測(cè)繪中應(yīng)用是測(cè)繪技術(shù)的重大變革，成為測(cè)繪技術(shù)的扎實(shí)基礎(chǔ)，而往后GPS定位測(cè)量的不斷向前發(fā)展，GPS技術(shù)與工程測(cè)繪技術(shù)應(yīng)用不斷的普及和廣泛化，應(yīng)用GPS定位測(cè)量可建立起區(qū)域的GPS網(wǎng)，從而創(chuàng)造更好的條件為城市和工程控制網(wǎng)。測(cè)繪精度的提高拓展了GPS定位測(cè)量的適用范圍，高層建筑物監(jiān)測(cè)、大壩變形監(jiān)測(cè)和地面沉降的監(jiān)測(cè)中都發(fā)揮了相當(dāng)重要的作用，為社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)提供了更加可靠的定位系統(tǒng)服務(wù)。

4 結(jié)束語(yǔ)

除了上述的GPS技術(shù)應(yīng)用外，同樣也在土地的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)中應(yīng)用，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)傳統(tǒng)的平板儀補(bǔ)測(cè)法和簡(jiǎn)易補(bǔ)測(cè)法的代替。能夠有效解決傳統(tǒng)方法效率低、速度慢等問題，能夠大幅度提升測(cè)量速度和數(shù)據(jù)測(cè)量的精度，從而節(jié)省了人力和物力，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)。

在國(guó)內(nèi)外各類工程的建設(shè)中，GPS測(cè)量技術(shù)在工程測(cè)繪的應(yīng)用中發(fā)揮了至為關(guān)鍵的作用，GPS定位測(cè)量技術(shù)以獨(dú)具優(yōu)勢(shì)的高精度和經(jīng)濟(jì)高效等特點(diǎn)在工程測(cè)繪中應(yīng)用相當(dāng)之廣泛。為工程測(cè)繪的發(fā)展提供了良好的技術(shù)保障，加快了信息全球化趨勢(shì)的大力發(fā)展和社會(huì)的經(jīng)濟(jì)的進(jìn)步。

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