淺談GPS測(cè)量技術(shù)在工程測(cè)繪中的應(yīng)用

廣東鴻高建設(shè)集團(tuán)有限公司 523000

摘要：GPS即全球定位系統(tǒng)，能夠根據(jù)衛(wèi)星導(dǎo)航提供多種動(dòng)態(tài)目標(biāo)的連續(xù)三維位置、速度及相應(yīng)的時(shí)間信息。隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，利用GPS系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)工程項(xiàng)目測(cè)繪、提供工程建設(shè)數(shù)據(jù)的GPS測(cè)量技術(shù)也日益成熟，利用這一技術(shù)不僅能提高工程測(cè)繪的工作效率，還可提升工程測(cè)繪的工作質(zhì)量。隨著工程建設(shè)事業(yè)的不斷發(fā)展，GPS測(cè)量技術(shù)也在各種工程測(cè)繪中得以廣泛應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：GPS測(cè)量技術(shù)；工程測(cè)繪；應(yīng)用

工程測(cè)繪工作中包含多種工作種類(lèi)，且對(duì)測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性和測(cè)量技術(shù)要求非常高，由于GPS測(cè)量技術(shù)具有功能全面、測(cè)量結(jié)果準(zhǔn)確度高、耗時(shí)較短、不受自然天氣因素影響，可以全球全天候的定位等特點(diǎn)，而在眾多的工程測(cè)繪技術(shù)中得到了廣泛的應(yīng)用。本文就GPS測(cè)量技術(shù)的工作原理和優(yōu)點(diǎn)，對(duì)GPS測(cè)量技術(shù)在各種工程測(cè)繪中的主要應(yīng)用做簡(jiǎn)要敘述。

一、GPS測(cè)量技術(shù)的原理

GPS系統(tǒng)主要由空間GPS星座、地面監(jiān)測(cè)系統(tǒng)和GPS信號(hào)接收機(jī)三部分組成，為測(cè)量目標(biāo)提供連續(xù)的三維位置、速度及相應(yīng)的時(shí)間信息。在待測(cè)量區(qū)域，根據(jù)實(shí)地情況選擇好各個(gè)GPS監(jiān)測(cè)點(diǎn)，為保證建立的網(wǎng)形良好，每個(gè)GPS監(jiān)測(cè)點(diǎn)都必須具有良好的通視性，間距一般不能超過(guò)550m，再安裝至少4臺(tái)GPS信號(hào)接收機(jī)，布好監(jiān)測(cè)網(wǎng)進(jìn)行測(cè)量。GPS測(cè)量技術(shù)利用軟件平差解算，在進(jìn)行很長(zhǎng)距離的導(dǎo)線(xiàn)測(cè)量時(shí)就會(huì)出現(xiàn)投影變形的現(xiàn)象，為了不影響整個(gè)測(cè)量工作中的精度就需要工作人員及時(shí)對(duì)投影變形現(xiàn)象進(jìn)行適當(dāng)?shù)奶幚怼?/p>

二、GPS測(cè)量技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)

（一）功能全面、用途廣

GPS測(cè)量技術(shù)可以為測(cè)量工人提供目標(biāo)的連續(xù)三維位置、速度及相應(yīng)的時(shí)間信息，用來(lái)定位導(dǎo)航、測(cè)試時(shí)間和速度等，并且這一技術(shù)的應(yīng)用也已經(jīng)非常廣泛，涉及到各個(gè)領(lǐng)域，工程測(cè)繪、大地測(cè)繪以及海洋測(cè)繪[2]領(lǐng)域等。

（二）測(cè)繪效率高

隨著GPS系統(tǒng)的不斷更新，利用GPS測(cè)量技術(shù)對(duì)不超過(guò)20km的靜態(tài)目標(biāo)進(jìn)行定位只需要15min就可以完成，實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)定位模式也只需要幾秒的時(shí)間就可以完成流動(dòng)站1-5min才能完成的觀測(cè)，花費(fèi)時(shí)間短，大幅度的提升了測(cè)繪效率。

（三）測(cè)繪準(zhǔn)確率高

有相關(guān)研究數(shù)據(jù)表明，利用GPS定位技術(shù)，在對(duì)300m以外1500m以?xún)?nèi)的工程定位進(jìn)行1小時(shí)以上的觀測(cè)，結(jié)果誤差不超過(guò)1mm。在實(shí)時(shí)差分定位和實(shí)時(shí)定位中的精度可以達(dá)到分米甚至厘米級(jí)，并且能滿(mǎn)足各種精度的工程測(cè)量的需求。

（四）操作簡(jiǎn)便、自動(dòng)化

GPS測(cè)量技術(shù)使用過(guò)程中，工作人員只需要在待測(cè)量的工程對(duì)象中正確安裝GPS系統(tǒng)，完成對(duì)測(cè)量地域的氣象數(shù)據(jù)收集，和監(jiān)測(cè)GPS測(cè)量?jī)x器的高度與工作狀態(tài)。當(dāng)遇到需要較長(zhǎng)的觀測(cè)時(shí)間的項(xiàng)目時(shí)，GPS測(cè)量設(shè)備可以自動(dòng)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集并處理，將所采集的數(shù)據(jù)傳送至數(shù)據(jù)處理研究中心，觀測(cè)結(jié)束時(shí)，工作人員只需要將GPS測(cè)量設(shè)備的電源關(guān)閉即可。

三、GPS測(cè)量技術(shù)在工程測(cè)繪中的主要應(yīng)用

（一）GPS測(cè)量技術(shù)在城市建設(shè)中的應(yīng)用[1]

為了滿(mǎn)足城市規(guī)劃的需要，GPS測(cè)量技術(shù)也已應(yīng)用于城市建設(shè)工程的測(cè)繪中。城市建設(shè)規(guī)劃的測(cè)繪精度要求高、測(cè)繪面積大，測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確與否會(huì)對(duì)工程的質(zhì)量和進(jìn)度有直接影響。大多數(shù)城市的導(dǎo)線(xiàn)都位于地面，很容易造成不同程度的破壞，影響城市健康發(fā)展，常規(guī)的導(dǎo)線(xiàn)測(cè)量要求點(diǎn)間通視，需花費(fèi)大量人工和時(shí)間且精度不夠均勻。而GPS測(cè)量技術(shù)具有測(cè)繪效率高、精度準(zhǔn)且操作便捷等優(yōu)點(diǎn)，常常也應(yīng)用于城市建設(shè)過(guò)程中，利用這一技術(shù)在保障測(cè)量精準(zhǔn)度的前提下，快速的完成大規(guī)模長(zhǎng)距離的測(cè)繪工作，還能有效的降低測(cè)量工作中人工投入成本[4]，逐漸取代傳統(tǒng)的測(cè)量方式。不僅大幅度提高了城市建設(shè)中工程測(cè)繪的效率與質(zhì)量，還在符合城市規(guī)劃建設(shè)要求的同時(shí)為現(xiàn)代城市的建設(shè)奠定了優(yōu)越的技術(shù)支持基礎(chǔ)。

（二）GPS測(cè)量技術(shù)在水下工程測(cè)繪中的應(yīng)用

由于水下情況復(fù)雜且測(cè)繪時(shí)易受水位的影響，因此提升了水下測(cè)繪的難度系數(shù)[3]，利用傳統(tǒng)的測(cè)量方式，測(cè)量的水準(zhǔn)點(diǎn)之間的距離會(huì)比較遠(yuǎn)，加之水流速度、水下壓強(qiáng)等因素的干擾，會(huì)影響整個(gè)測(cè)量結(jié)果的精度。而GPS測(cè)量技術(shù)可以對(duì)水下工程的橫向和縱向兩個(gè)方向都進(jìn)行測(cè)定，GPS測(cè)量設(shè)備的體積較小，不容易對(duì)水下測(cè)繪的區(qū)域有所影響。縱向方面利用測(cè)深儀，根據(jù)超聲波在水下傳播的時(shí)長(zhǎng)得出水深結(jié)果，橫向方面利用差分GPS技術(shù)，操作簡(jiǎn)便且能減少外界因素的干擾而造成的誤差。在整個(gè)的測(cè)量過(guò)程中，將收集到的信息快速的傳送到與地面相連的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，工作人員經(jīng)過(guò)研究分析得到最終的測(cè)量結(jié)果。

（三）GPS測(cè)量技術(shù)在橋梁、隧道工程測(cè)繪中的應(yīng)用

現(xiàn)如今，隨著交通事業(yè)的快速發(fā)展，開(kāi)始涌現(xiàn)出越來(lái)越多的大型橋梁建設(shè)工程。傳統(tǒng)的測(cè)量技術(shù)條件有限，一般采用經(jīng)緯儀、測(cè)距儀、水準(zhǔn)儀等設(shè)備來(lái)開(kāi)展測(cè)量工作，這些傳統(tǒng)的測(cè)量設(shè)備容易因外部氣候、環(huán)境等方面的因素而受到干擾，導(dǎo)致測(cè)量工作變得繁瑣，增加了測(cè)量工作量和工作時(shí)間，而且誤差大。對(duì)于這些大型的橋梁/隧道工程[5]，橋梁的跨越地域面很廣，有的隧道長(zhǎng)度很大，由于地勢(shì)的不同隧道內(nèi)也會(huì)有些許彎道，并不是一眼就能看到對(duì)面的出口，要想做到兩岸通視是極其困難的，用傳統(tǒng)的測(cè)量方法對(duì)橋梁/隧道工程進(jìn)行測(cè)量是極為不易的。因此很有必要為這種大型的橋梁/隧道工程中的測(cè)量工作采取合理有效的測(cè)量方式，選用不會(huì)因外部天氣、環(huán)境而受干擾且測(cè)量精度高的設(shè)備，而GPS測(cè)量技術(shù)的產(chǎn)生就很有效的解決了這一問(wèn)題。

（四）GPS測(cè)量技術(shù)在形變工程測(cè)繪中的應(yīng)用

在各種工程建設(shè)中工程變形是經(jīng)常出現(xiàn)的，其主要原因包括某些人為的因素所造成的建筑物或者地殼的變形，而形變控制的難度也是很大的。但由于GPS測(cè)量技術(shù)具有很高的測(cè)繪精度這一優(yōu)勢(shì)，所以理所應(yīng)當(dāng)便成為了監(jiān)測(cè)各種工程建設(shè)中的形變測(cè)量工具，通過(guò)GPS測(cè)量工具所提供的測(cè)量信息進(jìn)行分析研究，以便及時(shí)找出控制形變的方法。例如在水電站的大壩，由于水負(fù)荷的重大壓力就可能會(huì)致使水電站大壩發(fā)生形變，從而引發(fā)大壩的安全事故。為了能及時(shí)發(fā)現(xiàn)大壩開(kāi)始有形變的征兆，降低因大壩形變而引發(fā)安全事故的系數(shù)，就必須對(duì)大壩進(jìn)行連續(xù)性、嚴(yán)密的監(jiān)測(cè)。如利用GPS測(cè)量技術(shù)，因其可以提供多種動(dòng)態(tài)目標(biāo)的連續(xù)三維位置、速度及相應(yīng)的時(shí)間信息，且具有測(cè)繪效率高、測(cè)繪精度高及操作簡(jiǎn)易等優(yōu)勢(shì)，水電站工作人員只需選擇一個(gè)合適的基準(zhǔn)站（遠(yuǎn)離壩體），然后在變形區(qū)域選擇多個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，之后分別在選擇好的基準(zhǔn)站和監(jiān)測(cè)點(diǎn)上安裝好GPS接收機(jī)，就可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)大壩的形變信息這一目標(biāo)。同時(shí)建立適當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，將GPS測(cè)量設(shè)備所搜集到的信息自動(dòng)實(shí)時(shí)的傳輸?shù)綌?shù)據(jù)傳輸中心，以便工作人員及時(shí)的對(duì)這些數(shù)據(jù)信息進(jìn)行分析處理。

結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，GPS測(cè)量技術(shù)操作簡(jiǎn)易，只需工作人員在選好監(jiān)測(cè)點(diǎn)后正確安裝GPS系統(tǒng)，建立相應(yīng)的數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)就可對(duì)測(cè)量對(duì)象進(jìn)行實(shí)時(shí)觀測(cè)，得到觀測(cè)目標(biāo)的三維位置、速度和相應(yīng)時(shí)間信息，觀測(cè)結(jié)束后只需將GPS測(cè)量設(shè)備電源關(guān)閉即可。且GPS測(cè)量技術(shù)適用于各個(gè)領(lǐng)域的工程項(xiàng)目，如城市建設(shè)工程、水下工程、大型橋梁/隧道工程及形變工程等多種測(cè)繪項(xiàng)目中，快速為測(cè)量目標(biāo)提供精準(zhǔn)的信息，降低測(cè)量工作中的人力投入成本，減輕工作人員工作強(qiáng)度。

參考文獻(xiàn)：

[1]汪建林.GPS測(cè)量技術(shù)在工程測(cè)繪中的應(yīng)用[J].中國(guó)新技術(shù)新產(chǎn)品，2010，（17）：92.

[2]張延忠.GPS測(cè)量技術(shù)在工程測(cè)繪中的應(yīng)用及特點(diǎn)[J].科技傳播，2011，（7）：191，195.

[3]何銘杰.GPS測(cè)量技術(shù)在工程測(cè)繪中的應(yīng)用及特點(diǎn)[J].科技風(fēng)，2010，（4）：212，261.

[4]宋燕秋.探討GPS測(cè)量技術(shù)在工程測(cè)繪中的應(yīng)用[J].城市建設(shè)理論研究（電子版），2014，（16）：3601-3602.

[5]曹趣.GPS測(cè)量技術(shù)在工程測(cè)繪中的應(yīng)用探析[J].科學(xué)之友，2011，（33）：16-17.