城市工程測(cè)量中GPS技術(shù)的應(yīng)用研究

劉占

摘要：隨著城市工程建設(shè)的迅猛發(fā)展，對(duì)測(cè)量精度和作業(yè)效率也提出了更高要求，而測(cè)繪新技術(shù)的不斷涌現(xiàn)打破了技術(shù)限制，為城市工程測(cè)量提供了有利的條件。本文首先闡述了GPS技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，并結(jié)合筆者自身工作經(jīng)驗(yàn)對(duì)GPS技術(shù)在城市工程測(cè)量中的具體應(yīng)用進(jìn)行了簡(jiǎn)要分析，以供參考。

關(guān)鍵詞：城市工程測(cè)量；GPS技術(shù)；作業(yè)流程

工程測(cè)量是城市工程建設(shè)不可或缺的部分，若沒(méi)有測(cè)量為工程提供數(shù)據(jù)和圖紙，那工程建設(shè)只是妄談，而在工程竣工后，通過(guò)開(kāi)展工程測(cè)量可判斷工程是否存在安全隱患。隨著城市工程建設(shè)的不斷發(fā)展，對(duì)測(cè)量精度提出了更高要求，在操作上要求盡量簡(jiǎn)單，觀測(cè)時(shí)間盡量較短，最好能實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、全天候監(jiān)控。傳統(tǒng)測(cè)量手段由于其技術(shù)限制，在城市工程測(cè)量中的應(yīng)用范圍有限。GPS技術(shù)的出現(xiàn)能有效解決上述問(wèn)題，基于該技術(shù)，不僅能實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)的實(shí)時(shí)定位，野外測(cè)繪效率也很高，而且相關(guān)實(shí)踐表明，相較于常規(guī)測(cè)量技術(shù)，GPS技術(shù)在縮短工期、降低成本、增強(qiáng)設(shè)計(jì)靈活性方面具有不少優(yōu)越性，這些都促使GPS在城市工程測(cè)量中得到廣泛應(yīng)用。

一、GPS技術(shù)優(yōu)點(diǎn)

GPS測(cè)量技術(shù)具有傳統(tǒng)測(cè)量技術(shù)不可替代的優(yōu)越性：①用途廣泛，當(dāng)前已廣泛用于大地測(cè)量、地殼板塊運(yùn)動(dòng)測(cè)量、工程放樣、工程監(jiān)測(cè)網(wǎng)建立和各種工程測(cè)量中。②能進(jìn)行全天候觀測(cè)，不受天氣影響，可保證變形監(jiān)測(cè)的連續(xù)性。③自動(dòng)化程度高，開(kāi)展測(cè)量時(shí)應(yīng)用GPS接收機(jī)，只需準(zhǔn)確安置天線，接通電源，啟動(dòng)接收電源，即可進(jìn)行自動(dòng)測(cè)量，完成野外數(shù)據(jù)采集；若要進(jìn)行連續(xù)測(cè)量，還能在無(wú)人值守狀態(tài)下采集數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)通過(guò)傳輸系統(tǒng)傳輸?shù)綌?shù)據(jù)處理中心，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化測(cè)量和計(jì)算。④定位精度高，短距離精度可達(dá)毫米集，差分導(dǎo)航的精度可達(dá)厘米級(jí)；對(duì)于大型建筑物、構(gòu)筑物的變形監(jiān)測(cè)，采用特殊的觀測(cè)手段、精密星歷和適當(dāng)數(shù)據(jù)處理軟件和模型后，平面精度和高程精度可達(dá)毫米級(jí)。

二、GPS技術(shù)在城市工程測(cè)量中的應(yīng)用

GPS技術(shù)在城市工程測(cè)量中應(yīng)用最廣的是RTK技術(shù)，即實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)測(cè)量技術(shù)，它是一種新的常用的GPS測(cè)量方法，能夠在野外實(shí)時(shí)得到厘米級(jí)定位精度。

1.GPS RTK技術(shù)在城市工程測(cè)量中的應(yīng)用

在城市建設(shè)中，控制網(wǎng)面積大，要求的精度高，且隨著工程進(jìn)度的不斷變化，測(cè)量數(shù)據(jù)也是不斷改變著的，需要高頻率的測(cè)量，應(yīng)用GPS RTK技術(shù)進(jìn)行控制測(cè)量，可以在測(cè)區(qū)一定范圍內(nèi)架設(shè)一定數(shù)量的基準(zhǔn)站，利用流動(dòng)站直接觀測(cè)控制網(wǎng)中控制點(diǎn)的三維坐標(biāo)，不要求控制點(diǎn)之間必須通視，不能設(shè)觀測(cè)站點(diǎn)的控制點(diǎn)，可應(yīng)用傳統(tǒng)測(cè)量方法，通過(guò)采用GPS RTK技術(shù)可以實(shí)時(shí)知道測(cè)量數(shù)據(jù)和精度，當(dāng)精度達(dá)到后可停止測(cè)量，不需要計(jì)算數(shù)據(jù)，若發(fā)現(xiàn)達(dá)不到要求之后返工，還可以實(shí)時(shí)判定解算結(jié)果是否成功，減少了冗余觀測(cè)，有利于節(jié)省人力和物力，提高工作效率。

利用GPS RTK技術(shù)可對(duì)城市建筑物進(jìn)行變形監(jiān)測(cè)以及建筑物地基沉降、位移、傾斜狀況的監(jiān)測(cè)，比如由于變形監(jiān)測(cè)精度要求高，可分為幾個(gè)小的觀測(cè)時(shí)段進(jìn)行，采用強(qiáng)制對(duì)中的措施，在<4km長(zhǎng)度范圍的基線向量中，其測(cè)量結(jié)果一般能滿足變形監(jiān)測(cè)精度需要。

另外，應(yīng)用GPS RTK技術(shù)還可應(yīng)用于城市地形圖測(cè)繪中，主要是進(jìn)行碎步測(cè)量作業(yè)，不需要布設(shè)控制點(diǎn)，僅需要一個(gè)測(cè)量人員在碎步測(cè)量位置將地形特征編碼輸入觀測(cè)手薄和接收機(jī)，通過(guò)儀器自帶的地形圖成圖軟件在短時(shí)間內(nèi)就可得到城市地形圖，操作簡(jiǎn)單，數(shù)據(jù)質(zhì)量可靠。

2.城市工程測(cè)量作業(yè)流程

采用GPS RTK技術(shù)進(jìn)行城市工程測(cè)量必須按照一定的技術(shù)流程，以保證測(cè)量精度和測(cè)量作業(yè)的效率。首先，外業(yè)測(cè)量前，收集測(cè)區(qū)已有的控制測(cè)量資料，必要時(shí)進(jìn)行野外踏勘，根據(jù)相應(yīng)的測(cè)量等級(jí)要求收集控制點(diǎn)的坐標(biāo)，并進(jìn)行一定的復(fù)合檢驗(yàn)。其次，設(shè)置基準(zhǔn)站，選擇在開(kāi)闊地區(qū)，選擇精度比較高的基準(zhǔn)站坐標(biāo)、有效的作業(yè)模式，合理的天線類型等。第三，采用電臺(tái)模式設(shè)置流動(dòng)站，實(shí)際測(cè)量前，先對(duì)流動(dòng)站進(jìn)行初始化設(shè)置。第四，求定測(cè)區(qū)轉(zhuǎn)換參數(shù)，城市工程測(cè)量是在地方獨(dú)立坐標(biāo)系上進(jìn)行的，必須進(jìn)行相應(yīng)的轉(zhuǎn)換，可先在測(cè)區(qū)以GPS靜態(tài)方式布設(shè)均勻分布的高等級(jí)GPS控制點(diǎn)，獲得個(gè)點(diǎn)WGS-84坐標(biāo)和地方獨(dú)立坐標(biāo)系下的坐標(biāo)，然后利用同一點(diǎn)的兩種坐標(biāo)求出轉(zhuǎn)換參數(shù)。

3.GPS RTK技術(shù)應(yīng)用實(shí)例

某市工業(yè)園區(qū)為該市規(guī)劃建設(shè)新區(qū)之一，是未來(lái)幾年中該市城市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)重點(diǎn)。測(cè)區(qū)地勢(shì)相對(duì)來(lái)說(shuō)比較平緩，周圍高大建筑物較少，視野較為清晰。為確保轉(zhuǎn)換參數(shù)精度，共加進(jìn)5個(gè)高等級(jí)GPS控制點(diǎn)，通過(guò)匹配，選擇殘差較少、精度較高的一組參數(shù)作為最終啟用參數(shù)?？刂茰y(cè)量、放樣測(cè)量均采用GPS RTK，在不同時(shí)間段內(nèi)，對(duì)同一觀測(cè)點(diǎn)進(jìn)行重復(fù)測(cè)量，坐標(biāo)較差比較見(jiàn)表1。另對(duì)相鄰觀測(cè)點(diǎn)間全站儀實(shí)測(cè)距離和RTK實(shí)測(cè)距離進(jìn)行抽樣檢查，點(diǎn)號(hào)T111與T112、T112與T113、T115與T116、T123與T124全站儀實(shí)測(cè)距離和RTK實(shí)測(cè)距離較差分別為0.005m、0.015m、0.007m、0.003m。以上數(shù)據(jù)表明采用GPS RTK觀測(cè)精度較高。結(jié)合實(shí)際應(yīng)用，GPS RTK既能滿足測(cè)量精度要求，實(shí)時(shí)提供點(diǎn)位坐標(biāo)和高程，又能提高測(cè)量工作效率，能完全滿足城市建設(shè)需要。

三、結(jié)語(yǔ)

總之，隨著城市工程建設(shè)的不斷發(fā)展，對(duì)工程測(cè)量工作的各個(gè)方面都提出了新的要求，如何保證測(cè)量精度、提高工作效率、發(fā)揮工程測(cè)量在縮短工期和降低施工成本方面的作用已成為我們面臨的重要課題。GPS技術(shù)尤其是GPS RTK技術(shù)的出現(xiàn)為城市工程測(cè)量提供了新的方法，應(yīng)用于城市工程測(cè)量中，GPS RTK技術(shù)能快速準(zhǔn)確布置到網(wǎng)線，實(shí)施提供厘米級(jí)定位精度，并在不同時(shí)條件下遠(yuǎn)距離傳輸三維坐標(biāo)，所需測(cè)量人員少，工作效率高，作業(yè)方式靈活，相信隨著實(shí)踐的越來(lái)越多以及RTK技術(shù)的不斷完善，GPS測(cè)量技術(shù)將會(huì)更好地位城市工程測(cè)量創(chuàng)造價(jià)值。

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