GPS測量技術(shù)在工程測繪中的應(yīng)用

陳旭 喻娟

建材廣州地質(zhì)工程勘察院 廣東廣州 510000

摘要：當(dāng)前，GPS測量技術(shù)以其高精度、高效率的優(yōu)點(diǎn)逐漸取代傳統(tǒng)的測量技術(shù)，被廣泛應(yīng)用于各項(xiàng)工程測繪項(xiàng)目中。本文介紹了GPS測量技術(shù)的概況，對GPS測量技術(shù)的特點(diǎn)進(jìn)行了分析，并詳細(xì)闡述了GPS測量技術(shù)在工程測繪中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：GPS測量技術(shù)；工程測繪；特點(diǎn)；精度定位

引言

隨著我國社會經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，推動了全球定位系統(tǒng)（GPS）技術(shù)的進(jìn)步，GPS測量技術(shù)作為一種傳統(tǒng)的測量技術(shù)和現(xiàn)代的電子技術(shù)相結(jié)合的新型測量技術(shù)，也日益成熟，并逐漸在工程測繪中得到應(yīng)用。GPS測量技術(shù)在工程測繪中的應(yīng)用，能夠改善工程項(xiàng)目的現(xiàn)場測繪精度，并且極大提高了工程測繪工作的效率，拓寬了工程測繪的服務(wù)范圍?；诖?，筆者對工程測繪中GPS測量技術(shù)的特點(diǎn)及應(yīng)用進(jìn)行了相關(guān)的介紹。

1 GPS測量技術(shù)的概況

GPS測量技術(shù)的出現(xiàn)為工程測繪帶來許多的變化，使測繪工作從根本上改變自身的工作性質(zhì)，提高測繪速率以及擴(kuò)展測繪項(xiàng)目?；贕PS測量技術(shù)對工程測繪手段的改革，結(jié)合我國自身的測繪特點(diǎn)，操作人員根據(jù)GPS網(wǎng)絡(luò)與測繪手段的結(jié)合，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸，雖然傳輸單位相距甚遠(yuǎn)，但也可以保障所測量數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)性。根據(jù)GPS所控制的網(wǎng)絡(luò)布局，對于地形測量，GPS測量技術(shù)的運(yùn)用主要分為3種：跟蹤站式、會站式、圖形擴(kuò)展式（混連式、網(wǎng)連式、邊連式、點(diǎn)連式），表1為三者之間的對比。

表1 GPS控制網(wǎng)的布設(shè)形式的區(qū)別

2 GPS相對于其他衛(wèi)星定位系統(tǒng)的特點(diǎn)

GPS是當(dāng)前導(dǎo)航系統(tǒng)應(yīng)用最廣泛衛(wèi)星定位系統(tǒng)，將其自身置于惡劣天氣之下仍能保證準(zhǔn)確度高且高效性。針對現(xiàn)在的定位系統(tǒng)，總結(jié)見表2，其中包括GPS、GLONASS和NAVSAT技術(shù)。

表2 GPS與NAVSAT和GLONASS主要特征比較

3 GPS系統(tǒng)的精度定位

GPS技術(shù)靜態(tài)精度定位可以達(dá)到毫米級別，而動態(tài)定位目前可以實(shí)現(xiàn)厘米級別。在工程測繪使用GPS定位測量技術(shù)可以很好地利用交互定位原理實(shí)現(xiàn)對物體的測量，其所運(yùn)用的相關(guān)技術(shù)涉及幾何、物理，GPS衛(wèi)星依靠與地面之間的聯(lián)系來完成對物體的精準(zhǔn)定位。

綜合衛(wèi)星所接收的的信息，反饋至總系統(tǒng)處理中心，經(jīng)過計算機(jī)的合理運(yùn)算可以對位置進(jìn)行精準(zhǔn)定位，主要運(yùn)算依據(jù)來源于光速與傳播時間相乘得出的距離衛(wèi)星的數(shù)值，精準(zhǔn)度的關(guān)鍵在于時間獲取的準(zhǔn)確性。通過對所測量物的三維精確定位，地面裝置負(fù)責(zé)接收4顆以上衛(wèi)星所發(fā)射回的信息，并進(jìn)行求證。然后根據(jù)所設(shè)置的測量精度不同，所需要參與測量的衛(wèi)星數(shù)量不定，通過在實(shí)際測量中得出GPS測量技術(shù)的精度準(zhǔn)確性區(qū)間。

4 GPS測量技術(shù)在工程測繪中的應(yīng)用

4.1 GPS測量技術(shù)在城市建設(shè)中的應(yīng)用

隨著對城市的測量范圍增大，需要對城市內(nèi)的測量物的各點(diǎn)增加測量精度。針對我國城市的不同導(dǎo)線級別劃分，開展不同的控制點(diǎn)設(shè)置，為加快測量技術(shù)的準(zhǔn)確性和效率，需要在城市配套設(shè)施建設(shè)中添加GPS這種測量難度較低、耗時較短的城市控制測量設(shè)備。而且在實(shí)行GPS測量之前，需要對地形圖中所存在的細(xì)微部分也進(jìn)行詳細(xì)的測繪，這對于以后進(jìn)行勘探工作提供便利的參考數(shù)據(jù)，而且野外的環(huán)境較為陌生和惡劣，通過添加城市測量技術(shù)的相關(guān)設(shè)備，輔助測繪城市的穩(wěn)定進(jìn)行。例如，針對較為復(fù)雜的城市測繪，可以采用以下方法。對于所測選區(qū)需要建立四等分GPS網(wǎng)絡(luò)，保證點(diǎn)之間距離不超過5km，對靜態(tài)測量的觀測知點(diǎn)以及加密控制點(diǎn)調(diào)整坐標(biāo)參數(shù)，利用trimble5700型GPS接收外業(yè)數(shù)據(jù)信息，制定初測計劃表，然后選擇適用的外部環(huán)境進(jìn)行觀測。為完成高程控制要采用三、四等水準(zhǔn)的測量與三角測量方式，對其他控制點(diǎn)要采用GPS擬合求得，此方法所得水準(zhǔn)高程結(jié)果相差不超過70cm。

4.2 監(jiān)測工程中的GPS應(yīng)用

在工程建設(shè)之中，因人為或是環(huán)境影響而造成地面或是建筑物的變形，若是以傳統(tǒng)方法很難對此進(jìn)行測量，而現(xiàn)在借助GPS測量技術(shù)的精準(zhǔn)三維定位，強(qiáng)化了所監(jiān)測工程細(xì)節(jié)。因大壩、資源開采地面的沉陷、建筑物沉陷等產(chǎn)生的變形情況所造成意外狀況，通過GPS檢測技術(shù)，快速對大壩變形數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，并實(shí)時對照建筑物的參數(shù)信息，可以預(yù)判風(fēng)險，并保證精確至1.0～0.1PPm。將GPS測量技術(shù)與監(jiān)測工程相結(jié)合可以實(shí)現(xiàn)自動化監(jiān)測，更好的保障國家人民安全。隨著GPS技術(shù)的不斷深化，對于靜態(tài)系統(tǒng)的定位精度也在逐漸提高。因靜態(tài)相對精度由毫米級提升至亞毫米級，基線精度可以從10-7提高至10-6，不僅如此，動態(tài)相對精度的測繪突破至厘米級，因此可以滿足任何工程測量。GPS的優(yōu)點(diǎn)在于可以自動化操作且無需通視便可實(shí)現(xiàn)三維地心坐標(biāo)顯示。通過GPS測量技術(shù)的使用可以對氣象信息進(jìn)行采集，使儀器的開關(guān)設(shè)置變得更便捷，同時也便于儀器高度的測量。

4.3 水下地形測繪中的GPS應(yīng)用

傳統(tǒng)技術(shù)應(yīng)用于水下地形測繪時，主要應(yīng)用探測儀所發(fā)射出的超聲波對水深進(jìn)行測量，同時也可以多次運(yùn)用潮位儀測量，然后經(jīng)過所得數(shù)值的運(yùn)算最后得出水下地形的高度。但是面對現(xiàn)在對海港建設(shè)的要求，對于海岸以及碼頭的施工需要水下地形圖的精準(zhǔn)繪制，所以只是利用三應(yīng)答器、經(jīng)緯儀和境外測距儀遠(yuǎn)不能達(dá)到利用標(biāo)準(zhǔn)。而GPS差分技術(shù)的應(yīng)用可以實(shí)現(xiàn)與潮位儀、終端設(shè)備的聯(lián)合利用，使水下測繪工作可以整合成一個完善系統(tǒng)，更精準(zhǔn)地對水下環(huán)境進(jìn)行測量。

4.4 虛擬現(xiàn)實(shí)中的GPS應(yīng)用

對于以往的工程測繪需要人工測繪實(shí)現(xiàn)對各類事故的預(yù)防，而且由于設(shè)備的精準(zhǔn)度不夠，對于風(fēng)險的預(yù)判能力較弱?，F(xiàn)在通過GPS測量技術(shù)可以很好地實(shí)現(xiàn)工程測繪之間的交互定位，并以逼真的形象對數(shù)據(jù)進(jìn)行模擬。因此監(jiān)控人員可以將此技術(shù)融入礦井工程的項(xiàng)目測繪之中，通過實(shí)時掌握流程，將所得到的測量信息進(jìn)行演練，并針對所出現(xiàn)的問題進(jìn)行優(yōu)化與修復(fù)，也便于及時查找并解決問題。通過在虛擬現(xiàn)實(shí)中應(yīng)用GPS技術(shù)可以更好地實(shí)現(xiàn)測繪技術(shù)的突破，并將其成為測繪技術(shù)的堅實(shí)基礎(chǔ)，對于測繪工程的發(fā)展要建立在GPS測量技術(shù)的普及與推廣上。以GPS為基礎(chǔ)建立的網(wǎng)絡(luò)，可以更好地創(chuàng)建出新的城市面貌以及工程控制網(wǎng)絡(luò)。例如，針對虛擬現(xiàn)實(shí)中的GPS應(yīng)用主要根據(jù)像控點(diǎn)聯(lián)測方式所得，像控點(diǎn)聯(lián)測方式所采用6臺trimble5700型GPS接收機(jī)同步進(jìn)行使用，使接收機(jī)動態(tài)精度平面保持在10mm+1PPm之內(nèi)，高程可以提高為20mm+2PPm。這種方式的運(yùn)用，使基準(zhǔn)站具有高精確性。在已知水準(zhǔn)高程上，保持2個基準(zhǔn)站之間的移動，保持在控制范圍之內(nèi)，用基準(zhǔn)站作為GPS接收機(jī)的先決條件，協(xié)調(diào)電池、電臺的工作，使啟動基準(zhǔn)站融入工作狀態(tài)中，對移動站進(jìn)行測量，得出該控點(diǎn)的最后坐標(biāo)值。

5 結(jié)語

綜上所述，GPS測量技術(shù)以其精度高、效率高等特點(diǎn)已逐漸取代了傳統(tǒng)的工程測繪技術(shù)，在各種大型工程項(xiàng)目的工程測繪中得到了廣泛的應(yīng)用。GPS測量技術(shù)在工程測繪中的應(yīng)用不僅能夠提高工程測繪的精度和效率，保證其在惡劣天氣的測量精度，并且拓寬了工程測繪的服務(wù)項(xiàng)目，推動工程測繪的發(fā)展，使工程測量的準(zhǔn)度和精度實(shí)現(xiàn)了質(zhì)的飛躍，提高了我國的工程建設(shè)發(fā)展速度。

參考文獻(xiàn)：

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