淺析GPS技術在工程測繪中的應用

董沖　楊旭

【摘要】GPS技術隨著電子科技與信息科技的飛速進步而得到了快速的發(fā)展，在我國許多領域，尤其是工程測繪領域內(nèi)發(fā)揮著重要的作用，受到了廣泛的關注和好評，已經(jīng)成為該領域內(nèi)所采用的核心技術之一。同以往的測量技術相比，GPS具有顯著的優(yōu)勢，如測量精度高、耗時短、穩(wěn)定性好等特點，本文結合了現(xiàn)代工程測繪發(fā)展的特點，分析了GPS技術的運行原理及存在的一些問題，并提出改進意見，以期對我國的測繪工作起到一定的促進作用。

【關鍵詞】GPS；工程測繪

GPS是全球定位系統(tǒng)的縮寫，該系統(tǒng)的硬件由兩大部分組成，即位于地球同步軌道的通訊衛(wèi)星以及位于地面的接收和處理系統(tǒng)，軟件部分則針對不同的應用場合，采用不同的應用軟件，如導航系統(tǒng)、三維坐標模型系統(tǒng)等。隨著近年來信息科學與電子技術的飛速發(fā)展，GPS技術也得到了快速的提高，無論從定位精確性還是實時性來看，均能滿足目前各個領域對GPS的性能需求，因而得到了廣泛的應用。

1、GPS技術特點

1.1功能特點及使用范圍。GPS測量技術能夠為用戶提供多種測量信息，如三維坐標信息、高精度的時間信息以及三維空間速度信息等，再同各種應用系統(tǒng)軟件相結合，可極大的擴展其使用范圍和場所，從傳統(tǒng)的導航、時間流測定、速度測試以及測量等應用發(fā)展到同測繪相關的各個領域，如工程測量、大地測量以及海洋測繪、航空攝影測量、地籍測量等。

1.2可實現(xiàn)高效高精度定位。GPS測量技術在工程應用中表明，利用靜態(tài)相對定位模式，在50km以下的基線中，其定位精度可以達到1×10-6～2×10-6，如果在100km～500km的基線上，其定位精度可增加至10-6～10-7，以目前GPS技術的發(fā)展趨勢來預估，在不久的將來，在1000km以上的基線中，其定位精度甚至可以超過10-8，在實時差分定位中，其精度可達分米級，而在實時定位中，其精度可達厘米級。就目前的各種工程測量精度需求而言，GPS都能夠滿足。

1.3智能化、自動化程度高，自適應性強。GPS測量技術工程操作應用的過程中，明顯高于其他傳統(tǒng)的測繪方法，且操作非常簡便，使用門檻較低，對操作員僅需要進行簡單的使用培訓即可。在操作時，只需要根據(jù)測量對象進行初期的設備參數(shù)設定，如氣象數(shù)據(jù)、量取儀器高度參數(shù)、監(jiān)測儀器的工作參數(shù)等，參數(shù)設定完成之后系統(tǒng)即進入自動工作狀態(tài)，如工程中的跟蹤觀測、衛(wèi)星的捕獲以及記錄等，完全由GPS系統(tǒng)進行自適應的調整。在完成了監(jiān)測任務后，只需用系統(tǒng)軟件對采集的數(shù)據(jù)進行匯總分析，即可形成各種測量報告和繪圖，大大簡化了工作量。

2、GPS測量技術在工程測繪中應用

2.1水下地形測繪中GPS的應用

傳統(tǒng)的測繪水下地形圖的方式過于繁瑣，需要用到大量的專業(yè)工具，如基于超聲波原理的測深儀、潮位儀以及經(jīng)外測距儀、經(jīng)緯儀和三應答器等設備，這些設備使用門檻較高，掌握起來較為困難，必須花費很大代價對操作者進行專業(yè)培訓，成本較高，且因受到外界環(huán)境影響而導致測量誤差很難把握，而使用GPS系統(tǒng)后，只需將測深儀、差分GPS接收機以及潮位儀與終端設備相連接，就可構成完整的自動化水下測繪系統(tǒng)。如下圖1所示：圖中的DGPS接收機主要接收GPS衛(wèi)星信號以及差分基站的信號，并采用基臺校正數(shù)據(jù)進行修正測量船蹬S的誤差。比如在船行駛之前，首先在計算中輸入測量階段的起始坐標，在測量的過程中采用DGPS接收機將測量的坐標值輸入到計算機系統(tǒng)中，然后進行坐標之間轉換以及參數(shù)的計算，并且系統(tǒng)中的顯示屏能夠實時顯示航行的路線以及導航的參數(shù)，如定位時間、定位序號以及基線方向角、偏離航線的距離、測量起點和終點的距離等參數(shù)。在測量中，測量工作者能夠根據(jù)導航監(jiān)視器進行修正航向，在測量、定位時，計算機系統(tǒng)能夠自動進行記錄，并保存在硬盤或者軟盤中。

2.2監(jiān)測工程變形中GPS的應用

在工程建設的過程中，最常見的棘手問題就是工程變形問題，處理不好很可能會影響整個工程的整體質量。導致變形的主要因素很多，即同環(huán)境本身相關，又同工程實施相關，大體上可將這些因素分為兩種，第一是由于人為造成地殼或者建筑物變形，改變了建筑物局部乃至整體的受力狀態(tài)，如由于受到水負荷的重壓而發(fā)生的大壩變形等；第二是由于建筑物整體由于外界環(huán)境原因發(fā)生了位移，如建筑物沉陷、資源開采地面沉降等。在這種情況下，GPS測量技術由于其高精度的三維定位效果而成為了監(jiān)測工程變形的最主要的方法。例如在監(jiān)測工程變形時將GPS測量技術應用在大壩變形中，可以在最短的時間內(nèi)監(jiān)測到精度范圍在1.0PPm到0.1PPm之間的數(shù)據(jù)，這對于保障大壩安全，防范意外事故而言是非常重要的。

3、結語

綜上所述，GPS定位測量技術具有傳統(tǒng)測繪技術難以比擬的高精度和準確定位的特點，且系統(tǒng)智能化高、抗干擾性強、操作簡單。GPS技術的使用，大幅度提高了工程測繪的工作效率和工作質量，為工程進度的順利推進、保障建筑物質量安全打下了堅實的基礎，同時也奠定了城市現(xiàn)代化發(fā)展和工程控制網(wǎng)絡建設的基礎，準確的測量精度和科學的測繪結果，為工程測繪的發(fā)展提供了良好的條件，加快了我國社會經(jīng)濟的信息化發(fā)展，促進了國民經(jīng)濟的進步。

參考文獻

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作者簡介

董沖（1983年2月），男，湖北，大本，武漢市測繪研究院，工程師，從事城市測繪相關工作.

楊旭（1989年6月），男，湖北，大本，武漢市測繪研究院，從事城市測繪相關工作.