工程測繪中GPS測量技術應用研究

李偉

摘 要：工程測繪工作是建筑工程建設中的重要內(nèi)容，也是必不可少的關鍵環(huán)節(jié)，隨著我國科學技術的不斷創(chuàng)新與發(fā)展，很多高科技的新型測繪儀器逐漸被應用于工程測繪的實際工作中。GPS測量技術是一種結合傳統(tǒng)測量技術與現(xiàn)代先進的電子技術的新興技術，具有多功能、應用范圍廣，定位精確，操作簡便，智能化、自動化及集成化程度高等優(yōu)點，不僅擴大了工程測繪的范圍，同時極大的提高了工程測繪的工作效率以及測繪質量，近年來在工程測繪工作中發(fā)揮著越來越重要的作用。文章主要介紹了GPS測量技術的基本特點，研究GPS測量技術在工程測繪工作中的具體應用，并提示GPS測量技術應用的注意事項。

關鍵詞：工程測繪；GPS測量；基本特點；技術應用；分析研究

GPS也即是全球定位系統(tǒng)，主要包括接收裝置以及環(huán)球通訊衛(wèi)星兩部分硬件組成，以衛(wèi)星無線電精確的導航定位系統(tǒng)為基本工作原理，可以為使用者提供精確的時間、導航以及三維坐標，最先開始主要應用于軍事方面。近年來隨著GPS技術的不斷創(chuàng)新與發(fā)展，憑借其高效率、高精確、高智能化等特點被廣泛應用于社會生產(chǎn)以及人們的日常生活的邊邊角角。工程測繪中GPS測量技術的引入為我國的工程測繪領域創(chuàng)造了新的發(fā)展平臺，極大的提高了工程測繪技術水平，在工程變形的監(jiān)測、水下工程測繪、大地控制網(wǎng)點測定以及房地產(chǎn)測繪中均發(fā)揮了重要作用。

1 GPS測量技術的基本特點

GPS測量技術在傳統(tǒng)的測量技術基礎上引進了大量的現(xiàn)代化先進電子技術，在測量功能以及測量技術方面都有明顯的提高，具有應用范圍廣，定位精確，操作簡便，智能化、自動化及集成化程度高等優(yōu)點，測量效率以及測量精度極高。

1.1 功能多樣化，應用范圍較廣

GPS技術不僅可以為用戶提供精確的三維置坐標，具有測量以及位置導航功能，同時還可以為用戶提供精確的時間和速度方面的完整信息，具有測時、測速的功能。隨著GPS技術的不斷發(fā)展與完善，這些功能也被逐漸應用到工程測量、海洋測繪、大地測量以及航空攝影測量等領域，應用范圍有了很大的擴展。

1.2 定位精確

經(jīng)大量的工程測繪實踐證明，GPS的定位精度較傳統(tǒng)定位方式有了顯著提高。（1）在靜態(tài)相對定位模式測量中：若基線<50km，GPS的定位精度高達1-2×10-6左右；若基線在100-500km范圍內(nèi)，其定位的精度可達10-6到10-7左右；若基線在1000km范圍內(nèi)，其定位的精度可達10-8左右。（2）實時定位以及實時分差定位：GPS測量技術應用于實時定位時可將精度控制在分米、厘米單位，極大的減少誤差。比如如果工程測繪的邊長在300-1500 m范圍的實時定位，1h以上觀測的平均平面誤差

1.3 操作簡便

現(xiàn)代化的GPS測量技術不斷的引進各種先進科學技術手段，極大的提高了GPS技術的智能化、自動化及集成化程度，操作方法也非常的簡便。在實際的工程測量過程中，只需要工作人員了解儀器的安裝、基本的連線、氣象數(shù)據(jù)收集以及天線高度的量取等簡單內(nèi)容即可，GPS儀器會自動進行衛(wèi)星定位、跟蹤觀測并及時記錄等內(nèi)容，工作人員只需要負責維護監(jiān)測儀器的正常運行。因此對工作人員的專業(yè)要求并不會太高，也可以減少由人為失誤造成的誤差。

1.4 測量速度快

現(xiàn)代的GPS測量技術在15-20min內(nèi)可測量20km范圍內(nèi)的相對靜態(tài)定位；在快速測量靜態(tài)定位時，在2min內(nèi)即可觀測到15km內(nèi)每個基準站和流動站的定位，同時在初始化的流動站觀測后可馬上進行實時定位跟蹤，只需要幾秒鐘就可以觀測到每個流動站的位置。

1.5 全天候測量

外太空中存在不計其數(shù)的由地球發(fā)射的衛(wèi)星，并且各衛(wèi)星之間呈現(xiàn)均勻分布狀態(tài)，基本上地球的每一個角落都被覆蓋在內(nèi)，因此GPS這種全球定位系統(tǒng)不限制時間和地點都可以進行測量。而且除了會偶爾受到雷雨天氣等極其惡劣的氣象影響，測量工作在其他氣象環(huán)境條件下均可正常。

2 工程測繪中GPS測量技術的應用研究

2.1 在工程變形監(jiān)測中的GPS測量技術應用

在工程施工建設以及人們使用的過程中，常常會由于一些人為因素或者自然的外界因素導致地基發(fā)生變形甚至是位移，剛開始人們很難通過肉眼直接觀察到這些輕微的變形或者位移變化，當人們?nèi)庋劭捎^察到時說明工程變形的程度已經(jīng)極其嚴重，需要進行大范圍的維護、修補，不僅需要大量的資金投入，同時也會消耗大量的人力資源。在日常生活中，最常見的工程變形包括建筑物的變形和沉降、大壩變形、因資源開采引起的地面沉降等，GPS測量技術具有高精度的三維定位功能，可作為各種工程變形及建筑物位移的重要監(jiān)測手段。比如在大壩變形的監(jiān)測工作中，大壩變形主要是由于水負荷的重壓所致，一旦出現(xiàn)大壩變形現(xiàn)象，會造成嚴重的后果，因此必須采取連續(xù)、精密的實時監(jiān)控。GPS測量技術的精密定位可實現(xiàn)高程度的智能化和自動化監(jiān)控，可以快速、精確的收集大壩變形的數(shù)據(jù)，測繪的精確度可控制在1.0-0.1PPm，從而確保測量結果的安全性和準確性。

2.2 在水下工程測繪中的GPS測量技術應用

在碼頭和海岸的施工設計、海洋資源的開發(fā)利用、航道的整治以及海港建設等多種海洋工程建設過程中都需要定位極其精確的水下地形測繪圖，在水下地形圖的測繪過程中，必須對平面位置的三維坐標和具體的水深程度進行精密測量。傳統(tǒng)的測量技術主要采用三應答器、經(jīng)外側距儀以及經(jīng)緯儀等設備來測量平面位置的三維坐標，采用測探儀來測量具體的水深程度，測探儀的工作原理主要是利用超聲波進行測定，因此必須借用潮位移來測量潮位來校正水深測量值，最后再得到水下地形的高度。這些操作設備、步驟和方法對操作人員的專業(yè)要求極高，且非常的復雜，使用極為麻煩。在水下工程測繪中應用GPS測量技術，平面位置的三維坐標定位測量即快速，又精確，同時可利用實時定位以及實時分差定位功能進行大比例尺下的工程進行地形測繪。在實際的測繪過程中，可將潮位移、差分GPS接收設備以及測探儀共同組合成水下測繪的完整系統(tǒng)，工作者即可通過導航監(jiān)視器來實時監(jiān)測航向并進行及時的修正，操作簡便，可提高測繪的工作效率。

2.3 大地控制網(wǎng)點測定中GPS測量技術應用

我國大地控制網(wǎng)點的測定中最早便在1991年開始應用GPS測量技術，當時的主要作用是采用GPS的高精度三維坐標定位技術對我國的基礎控制網(wǎng)進行重新測量，常用的大地控制網(wǎng)點測定工具還包括測角及測距等常規(guī)手段。隨著GPS技術的不斷發(fā)展，目前傳統(tǒng)的常規(guī)測量建立的大地控制網(wǎng)點已經(jīng)完全被GPS測量技術所取代。通常情況下，大地控制網(wǎng)點測量包括城市控制網(wǎng)點測量以及全國性的大地控制網(wǎng)點兩種類型。（1）城市控制網(wǎng)點測量：通常這種工程測繪的長度在幾十公里左右，一般面積較大，使用頻率較高，對測量的精度要求極高，常規(guī)的測角、測距測量的精度并不勻質，且控制點會經(jīng)常被破壞，從而使測量進度緩慢，工作效率極低。（2）全國性的大地控制網(wǎng)點測量：通常這種測量工程的距離較長，一般在幾千公里甚至幾萬公里以上，常規(guī)的測角、測距不僅需要大量的人工勞動，而且測量誤差較大，工作效率較低。GPS測量技術的測量快速、精度高、定位范圍廣等優(yōu)點可完全克服這些缺陷。

2.4 房地產(chǎn)測繪中GPS測量技術應用

在實際的工程測繪過程中，較為常用的是實時動態(tài)差分的GPS 測量技術，尤其是在房地產(chǎn)的工程測繪中尤為適用，這種全新的先進技術可以在觀測戶外位置后進行跟蹤定位，隨即取得精度較高的定位。在實際的房地產(chǎn)以及地籍測繪過程中，只需要一位技術操作人員、一臺監(jiān)測儀器，利用GPS測量技術來測定每種土地的權屬界點，由于實時動態(tài)差分技術并不需要測量測定點之間的通視，因此每一個測定點的定位只需要幾秒鐘的時間即可，借用計算機軟件將獲得測量數(shù)據(jù)進行運算、處理，可直接輸入GPS系統(tǒng)中就可以獲得相應的所需的房地產(chǎn)測繪圖或者地籍測繪圖，可以減少人員的勞動量，提高工程測繪的工作效率。

綜上所述，隨著我國科學技術的不斷發(fā)展，GPS技術也有很大的創(chuàng)新與發(fā)展，在傳統(tǒng)的測量技術上引進了很多先進的電子技術，具有功能多樣化、應用范圍廣、高效率、高精度以及自動化程度高優(yōu)點，目前已經(jīng)被廣泛應用于現(xiàn)代各種工程變形的監(jiān)測、水下工程測繪、大地控制網(wǎng)點測定以及房地產(chǎn)測繪等工程測繪工作中。在實際的GPS測量工作中，相關的操作人員應認真對待每一個工作環(huán)節(jié)，減少失誤率，定期組織員工進行安全教育以及知識更新教育，使GPS測量技術的應用發(fā)揮到極致。

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