GPS技術(shù)在工程測(cè)量中的應(yīng)用研究

彭鏡源

摘 要：在工程建設(shè)施工中，工程測(cè)量工作是工程建設(shè)的有效保障，是工程建設(shè)的重中之重。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，工程測(cè)量方式也在不斷變化。目前，運(yùn)用最廣泛的就是GPS技術(shù)。簡(jiǎn)要介紹了GPS技術(shù)，客觀地描述了GPS技術(shù)在現(xiàn)代工程測(cè)量中的優(yōu)勢(shì)。

關(guān)鍵詞：建筑；GPS技術(shù)；工程測(cè)量；測(cè)繪網(wǎng)

中圖分類號(hào)：P228.49 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095-6835（2014）19-0146-02

在21世紀(jì)的今天，各式新型建筑拔地而起，傳統(tǒng)的工程測(cè)量方式已經(jīng)不能滿足現(xiàn)代化建設(shè)的需要，因此，將GPS技術(shù)應(yīng)用在工程測(cè)量中，讓其完美地代替了傳統(tǒng)的工程測(cè)量方式。GPS測(cè)量方式相對(duì)于傳統(tǒng)的工程測(cè)量方式而言，更加先進(jìn)、科學(xué)，因?yàn)閭鹘y(tǒng)的工程測(cè)量方式不僅會(huì)消耗大量的人力、物力和財(cái)力，而且實(shí)時(shí)性、可靠性和準(zhǔn)確性都得不到保證。但是，GPS測(cè)量方式可以很好地彌補(bǔ)這些不足，所以，應(yīng)將GPS工程測(cè)量法在全國(guó)的工程建設(shè)中推廣?；趯?shí)際勘察和自身的工作經(jīng)驗(yàn)，簡(jiǎn)要分析了GPS工程測(cè)量的優(yōu)勢(shì)。

1 GPS技術(shù)介紹

為軍方提供定位幫助是GPS技術(shù)開發(fā)的初衷。在軍事領(lǐng)域中，GPS開發(fā)商看到了該技術(shù)巨大的應(yīng)用前景，所以，把GPS技術(shù)投放到社會(huì)各領(lǐng)域中試點(diǎn)。在使用了GPS技術(shù)的領(lǐng)域，該技術(shù)取得了驚人的使用效果，從此，它不再是軍方的專用技術(shù)了。GPS技術(shù)從軍事領(lǐng)域走向民間，最終被廣泛應(yīng)用于工程測(cè)量領(lǐng)域。GPS的工作原理是太空衛(wèi)星工作系統(tǒng)、地面控制系統(tǒng)和用戶端系統(tǒng)三者的結(jié)合。

1.1 太空衛(wèi)星工作系統(tǒng)

在太空中工作的衛(wèi)星是GPS的工作系統(tǒng)，它們?cè)诮邮招畔⒌耐瑫r(shí)也在傳遞信息，采用的是雙向工作原理。在太空中工作的GPS衛(wèi)星一共有24顆，它們圍繞著地球的不同軌道運(yùn)行。在不同的平面軌道上，衛(wèi)星都要與地球平面保持60°的夾角，與赤道保持55°的夾角。這些軌道都在距離地球20 000 km的高空，每個(gè)軌道上都均勻地分布著3顆或者更多的衛(wèi)星，這樣的分布有效地保證了衛(wèi)星接收到的地球信息的準(zhǔn)確性和實(shí)時(shí)性。

1.2 地面控制系統(tǒng)

地面控制系統(tǒng)是GPS中最關(guān)鍵的點(diǎn)，主控站、注入站和監(jiān)測(cè)站是組成GPS地面控制系統(tǒng)的3個(gè)關(guān)鍵要素。地面控制系統(tǒng)存在的目的就是為了保證GPS運(yùn)行的流暢性。當(dāng)GPS出現(xiàn)問題時(shí)，地面控制系統(tǒng)就可以針對(duì)系統(tǒng)出現(xiàn)的問題進(jìn)行分析，并作出合理的調(diào)整，然后匯總GPS出現(xiàn)問題前最后的運(yùn)行參數(shù)，對(duì)比衛(wèi)星系統(tǒng)反饋的信息，以此確定GPS的問題所在，確保GPS定位是科學(xué)、準(zhǔn)確的。

1.3 用戶端系統(tǒng)

用戶端系統(tǒng)對(duì)GPS而言就是地面接收端，GPS接收來自衛(wèi)星上的信息，為用戶提供授時(shí)、定位服務(wù)。換一種說法，GPS就是用戶端、衛(wèi)星接收器，主機(jī)、天線和電源是接收器的3個(gè)主要部件。其中，主機(jī)是最關(guān)鍵的部分，它能夠有效地接收衛(wèi)星發(fā)來的信息，并處理和分析接收的信息，然后按照設(shè)置為用戶顯示信息。與此同時(shí)，主機(jī)還起到了監(jiān)管接收設(shè)備的作用，如果接收設(shè)備出現(xiàn)故障，主機(jī)將會(huì)全面分析出現(xiàn)的問題，并發(fā)出故障警報(bào)。

2 工程測(cè)量中GPS的運(yùn)用

2.1 工程測(cè)繪控制網(wǎng)中的運(yùn)用

工程測(cè)繪控制網(wǎng)是工程施工的基礎(chǔ)工作之一，測(cè)繪控制網(wǎng)的準(zhǔn)確性將直接影響工程測(cè)繪工作的進(jìn)度。測(cè)繪網(wǎng)的精度不是統(tǒng)一的，不同的測(cè)繪網(wǎng)需要對(duì)應(yīng)相應(yīng)的工程施工。在測(cè)繪網(wǎng)中，精度要求比較高的叫作一級(jí)測(cè)繪網(wǎng)。一級(jí)測(cè)繪網(wǎng)是測(cè)繪的參照點(diǎn)，所以，這種高精度測(cè)繪網(wǎng)的坐標(biāo)位置不能出現(xiàn)一絲偏差。

邊角法是傳統(tǒng)工程測(cè)繪網(wǎng)的技術(shù)手法，它主要是使用測(cè)繪儀器控制導(dǎo)線。傳統(tǒng)的測(cè)繪網(wǎng)方法只能應(yīng)用于小規(guī)模的測(cè)繪工作中。在現(xiàn)代工程建設(shè)中，小規(guī)模的測(cè)繪工作逐漸減少，傳統(tǒng)的邊角法測(cè)繪已經(jīng)不能滿足時(shí)代發(fā)展的需要，它不再適用于現(xiàn)代工程施工中。與傳統(tǒng)的邊角法相比，GPS技術(shù)很好地彌補(bǔ)了這個(gè)缺點(diǎn)，它不僅在小范圍測(cè)繪工作中表現(xiàn)良好，在大范圍的測(cè)繪工作中也能做到技術(shù)上的超越，具有很強(qiáng)的工作性能。GPS測(cè)繪網(wǎng)的主要優(yōu)勢(shì)有3個(gè)，即控制點(diǎn)選擇受限小、定位精度高和成本相對(duì)較低。在工程測(cè)繪中，選擇的GPS技術(shù)通常都具備載波相位靜態(tài)差分技術(shù)，該技術(shù)可以將精度精確到毫米，是科技含量很高的測(cè)繪技術(shù)之一。與傳統(tǒng)的測(cè)量技術(shù)相比，GPS定位技術(shù)不僅有效地解決了用戶端與地面觀測(cè)中心的信息通視問題，還讓測(cè)繪工作的選點(diǎn)更加靈活、便捷，大大地提高了測(cè)量精度，減少了測(cè)繪工作的相關(guān)費(fèi)用。

2.2 GPS技術(shù)中的變形監(jiān)測(cè)

結(jié)合參考文獻(xiàn)中的相關(guān)內(nèi)容和作者的實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)，探討GPS技術(shù)在現(xiàn)代大型建筑中的變形監(jiān)測(cè)。體積大、建筑周圍環(huán)境復(fù)雜、質(zhì)量要求較高是現(xiàn)代大型建筑的主要特點(diǎn)，這些特點(diǎn)增加了變形監(jiān)測(cè)的難度，這對(duì)變形監(jiān)測(cè)技術(shù)也提出了更多的要求。大型建筑的變形主要包括地基沉降、變形和建筑物傾斜度等，一定要全面監(jiān)控建筑物的這些改變，防止發(fā)生突發(fā)事件。地基沉降、變形的傳統(tǒng)監(jiān)控方式是水準(zhǔn)測(cè)量法，而建筑傾斜度的監(jiān)控通常采用三角測(cè)量法。與以上兩種監(jiān)測(cè)方法相比，采用GPS技術(shù)的變形監(jiān)測(cè)相對(duì)更加簡(jiǎn)單、便捷，具有明顯的優(yōu)勢(shì)。舉例說明，要對(duì)一個(gè)大型建筑進(jìn)行變形方面的監(jiān)測(cè)，在大型建筑內(nèi)部和外部布設(shè)GPS接收端，就能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)控大型建筑的內(nèi)部和外部的變形情況。此外，還可以使用遠(yuǎn)程傳輸技術(shù)獲取建筑的最新信息，以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)建筑物的變形情況。

2.3 圖根測(cè)量中的應(yīng)用

GPS中的定位測(cè)量技術(shù)是GPS在測(cè)量圖根中主要運(yùn)用的技術(shù)。圖根測(cè)量主要是利用GPS接收器接收來自衛(wèi)星的信號(hào)，一般接收的是4顆以上衛(wèi)星的信號(hào)。通過接收多顆衛(wèi)星的信號(hào)，GPS能夠算出衛(wèi)星與接收機(jī)之間的距離，最后利用衛(wèi)星的坐標(biāo)系分析、確認(rèn)接收機(jī)的坐標(biāo)系，找出接收機(jī)之間的距離和位置，從而實(shí)現(xiàn)GPS定位測(cè)量。在進(jìn)行圖根測(cè)量時(shí)，應(yīng)該使用4臺(tái)或4臺(tái)以上的接收機(jī)，并且采用雙參考站的方式測(cè)量。在此過程中，同一時(shí)間段觀測(cè)的衛(wèi)星顆數(shù)不能少于4顆，每隔15 s收集1次衛(wèi)星傳送數(shù)據(jù)，對(duì)正在觀測(cè)的衛(wèi)星高度角不小于16°，POOP應(yīng)該≥5，每條觀測(cè)基線的模糊倍率不能低于1.5，觀測(cè)人員每隔15 min就要觀測(cè)一次流動(dòng)站，用最精確的參數(shù)保證圖根的準(zhǔn)確性。

3 結(jié)束語

從上面的技術(shù)討論中可以看出，工程測(cè)量技術(shù)對(duì)工程施工是非常重要的。不管從什么方面看，GPS測(cè)量技術(shù)都遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了傳統(tǒng)的測(cè)量技術(shù)。成熟的定位技術(shù)和便捷的測(cè)量技術(shù)都是工程測(cè)量中急需的，GPS測(cè)量技術(shù)在未來的工程建筑中必定成為主流測(cè)量方式，因?yàn)樗粌H能夠保障工程質(zhì)量和進(jìn)度，還能進(jìn)一步加快我國(guó)社會(huì)主義建設(shè)的步伐。因此，分析和研究了GPS測(cè)量技術(shù)在工程測(cè)量中的作用是很有意義的，并且可以推動(dòng)GPS技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

[1]王俊艷.GPS技術(shù)在水利工程測(cè)量中的應(yīng)用研究[J].科技與生活，2011（17）.

[2]范洪.GPS在工程測(cè)量中的應(yīng)用研究[J].城市建設(shè)理論研究（電子版），2014（3）.

[3]戈曉娜.對(duì)GPS技術(shù)在公路工程控制測(cè)量中的應(yīng)用研究[J].交通世界，2011（12）.

[4]張蕊，黃敬.GPS在市政工程測(cè)量中的應(yīng)用研究[J].世界家苑，2014（8）.

〔編輯：白潔〕