剖析GPS技術(shù)在工程測(cè)量中的重要應(yīng)用分析

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摘要：GPS技術(shù)是現(xiàn)代科技發(fā)展過程中產(chǎn)生的一種定位技術(shù)。該技術(shù)的定位功能十分精確，所以在各種各樣具有定位要求的工作中該技術(shù)獲得了大量應(yīng)用。GPS技術(shù)產(chǎn)生了良好的施工效果，特別是在現(xiàn)代化的工程測(cè)繪中，GPS技術(shù)可有效提高測(cè)繪的精準(zhǔn)性，進(jìn)一步促使工程產(chǎn)生了更加安全、可靠的經(jīng)濟(jì)效益。本文在此從GPS的原理及應(yīng)用流程出發(fā)，對(duì)GPS在工程測(cè)量的實(shí)際應(yīng)用做了一定的研究

關(guān)鍵詞：GPS；工作原理；測(cè)量

一、GPS測(cè)量技術(shù)概述

GPS即全球定位系統(tǒng)，是一種基于衛(wèi)星的無線電導(dǎo)航定位系統(tǒng)，可以完成距離與時(shí)間的測(cè)量，主要包括用戶設(shè)備、空間衛(wèi)星星座以及地面監(jiān)測(cè)系統(tǒng)三個(gè)部分。在應(yīng)用時(shí)，主要通過無線電信號(hào)，實(shí)現(xiàn)無線導(dǎo)航來提供準(zhǔn)確的定位信息，現(xiàn)在已經(jīng)得到多個(gè)領(lǐng)域的重視與應(yīng)用。隨著現(xiàn)代化科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，GPS測(cè)量技術(shù)研究與應(yīng)用更為成熟，具有經(jīng)濟(jì)快速與精度高等特點(diǎn)，進(jìn)一步推動(dòng)了測(cè)量領(lǐng)域與測(cè)繪領(lǐng)域的快速發(fā)展。GPS測(cè)量技術(shù)具有定位精度高、觀測(cè)時(shí)間短、應(yīng)用范圍廣以及操作簡(jiǎn)單等特點(diǎn)，與傳統(tǒng)GPS測(cè)量技術(shù)相比，其可以全天候持續(xù)工作。在數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)工作中，GPS衛(wèi)星數(shù)目分布合理性更高，并且左右范圍廣泛，在監(jiān)測(cè)時(shí)能夠通過系統(tǒng)完成三維定位，對(duì)地球上任何地點(diǎn)、環(huán)境以及時(shí)間段內(nèi)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，靈活性更高。

二、GPS技術(shù)原理

GPS技術(shù)的工作原理比較簡(jiǎn)單，按照空間的位置關(guān)系，我們把GPS劃分為三部分：地球外空間衛(wèi)星軌道、地面接收控制點(diǎn)、用戶接收信號(hào)的發(fā)射裝置。

通常來說，一定數(shù)量的地球外空間軌道衛(wèi)星形成了一個(gè)系統(tǒng)，信號(hào)對(duì)用戶區(qū)域進(jìn)行全面覆蓋，當(dāng)用戶產(chǎn)生需求時(shí)，定位導(dǎo)航信號(hào)由空間衛(wèi)星進(jìn)行發(fā)射。通過計(jì)算機(jī)地面接收控制點(diǎn)處理衛(wèi)星收集到的信號(hào)，反饋結(jié)果到空間衛(wèi)星。

GPS技術(shù)的重點(diǎn)便是定位。根據(jù)定位方式進(jìn)行分類，可以將GPS技術(shù)劃分為絕對(duì)定位和相對(duì)定位。實(shí)際定位方式的不同也會(huì)產(chǎn)生不同的應(yīng)用，并且各有特點(diǎn)。相對(duì)定位按照的是幾何空間理論，已知三顆衛(wèi)星之間的距離和測(cè)量位置，通過數(shù)學(xué)理論。利用三顆衛(wèi)星的地點(diǎn)就能夠?qū)?shí)際測(cè)量位置進(jìn)行推算。而絕對(duì)定位，是按照詳細(xì)的海拔數(shù)據(jù)、經(jīng)緯度等信息，對(duì)測(cè)量位置的空間坐標(biāo)積極確定。這兩種定位方式，都具有極高測(cè)量精度，可以綜合實(shí)際情況科學(xué)選擇。

三、GPS測(cè)量技術(shù)在工程測(cè)繪中的應(yīng)用流程

1、定位測(cè)量點(diǎn)

選擇測(cè)量點(diǎn)時(shí)必須遵循便捷、安全的原則，便于布設(shè)GPS設(shè)備，盡量定位在視野開闊的作業(yè)環(huán)境內(nèi)，避免影響GPS設(shè)備信號(hào)的傳輸與接收，排除外界電磁的影響，確定GPS的測(cè)量點(diǎn)后，需要記錄到測(cè)繪圖紙內(nèi)，為后期測(cè)繪提供圖紙依據(jù)。

2、構(gòu)建測(cè)量標(biāo)志

GPS技術(shù)中的測(cè)量標(biāo)志，主要是起到指示、提示的作用，待測(cè)量點(diǎn)定位完成后，需要安置測(cè)量標(biāo)志，用于指導(dǎo)GPS測(cè)量的整個(gè)過程。由于工程測(cè)繪環(huán)境的影響，測(cè)量標(biāo)志的構(gòu)建并沒有統(tǒng)一的方法，基本按照測(cè)量人員的經(jīng)驗(yàn)設(shè)置，比較常見的方法時(shí)埋入標(biāo)石，既可以發(fā)揮標(biāo)識(shí)作用，又可以穩(wěn)定標(biāo)志。

3、測(cè)量觀測(cè)

測(cè)量觀測(cè)是GPS技術(shù)中的重要環(huán)節(jié)，GPS測(cè)量屬于室外作業(yè)，促使GPS需要嚴(yán)格遵循室外觀測(cè)的要求。例如：某地籍項(xiàng)目測(cè)繪中，在GPS室外觀測(cè)中增加衛(wèi)星導(dǎo)航，兩者需在協(xié)調(diào)狀態(tài)下才能實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量的測(cè)繪服務(wù)，該項(xiàng)目人員設(shè)置到GPS技術(shù)后，利用衛(wèi)星收集測(cè)量信息，通過導(dǎo)航系統(tǒng)觀測(cè)GPS接收的衛(wèi)星信號(hào)，充分利用開機(jī)觀測(cè)的方法，保障測(cè)量觀測(cè)的技術(shù)性。

4、數(shù)據(jù)分析

GPS測(cè)量數(shù)據(jù)的分析，基本是由計(jì)算機(jī)完成，利用計(jì)算機(jī)中的外業(yè)檢測(cè)，確保數(shù)據(jù)分析的準(zhǔn)確度，確保數(shù)據(jù)結(jié)果貼近工程實(shí)際，完善GPS測(cè)量中的數(shù)據(jù)庫。

四、GPS測(cè)量技術(shù)在工程測(cè)繪中實(shí)際應(yīng)用分析

1、城市建設(shè)中應(yīng)用

城市控制網(wǎng)具有精度高、面積大等特點(diǎn)，并且大多數(shù)城市在建設(shè)時(shí)都位于地面，在后期持續(xù)建設(shè)過程中，就會(huì)出現(xiàn)不用程度的破壞。想要快速而準(zhǔn)確的為進(jìn)一步建設(shè)提供控制點(diǎn)，只是選擇常規(guī)的加測(cè)繪技術(shù)，不但工作量與難度巨大，并且整個(gè)測(cè)繪過程下來所需時(shí)間過長，最終測(cè)量的精度也不一定能夠滿足建設(shè)需求。將GPS測(cè)量技術(shù)應(yīng)用在城市建設(shè)中，可以在滿足城市規(guī)劃建設(shè)的基礎(chǔ)上，對(duì)城市控制測(cè)量的準(zhǔn)確性以及測(cè)量速率進(jìn)行調(diào)整與控制。要求在正式測(cè)繪前，應(yīng)以測(cè)量地區(qū)較小比例地形圖為參考，并進(jìn)行野外勘察工作，最終結(jié)合城市建設(shè)特點(diǎn)來完成整個(gè)測(cè)繪工作。例如，在對(duì)一個(gè)工程項(xiàng)目進(jìn)行測(cè)繪前，應(yīng)確定項(xiàng)目名稱與測(cè)量地區(qū)已控制點(diǎn)，保證地區(qū)滿足工程測(cè)繪需求.

2、水下地形測(cè)繪應(yīng)用

海港、海岸以及碼頭等工程的建設(shè)，在進(jìn)行工程設(shè)計(jì)時(shí)，必須要以施工點(diǎn)水下地形圖為依據(jù)，針對(duì)這一點(diǎn)可以選擇應(yīng)用GPS測(cè)量技術(shù)來完成。傳統(tǒng)測(cè)量方式大多選擇用測(cè)探儀，根據(jù)超聲波的方式來測(cè)量水深并繪制地形圖，或者是選擇用潮位儀來對(duì)潮位進(jìn)行測(cè)量，以此來確定水下地形高度。選擇GPS測(cè)量技術(shù)來對(duì)水下地形進(jìn)行測(cè)量，除了能夠解決平面位置測(cè)量問題外，同時(shí)能夠應(yīng)用差分GPS定位系統(tǒng)對(duì)地下水地形進(jìn)行測(cè)繪。對(duì)于水下地形的測(cè)繪，可以選擇將測(cè)深儀、差分GPS接收器以及潮位儀等與終端設(shè)備相連接，構(gòu)成完成的水下測(cè)繪系統(tǒng)來進(jìn)行測(cè)量。

3、工程測(cè)繪應(yīng)用

GPS測(cè)量技術(shù)應(yīng)用在工程測(cè)繪中，可以建立起區(qū)域GPS網(wǎng)，創(chuàng)造出更好的條件來為城市與工程控制網(wǎng)。GPS測(cè)量技術(shù)所具有的高測(cè)量精度，擴(kuò)大了其在工程測(cè)繪中的應(yīng)用范圍，例如高層建筑物檢測(cè)、大壩變形檢測(cè)以及地面沉降檢測(cè)等，更好的提高了工程建設(shè)的穩(wěn)定性與安全性。其中，工程變形的檢測(cè)，主要是利用GPS測(cè)量技術(shù)的三維定位精度高的特點(diǎn)，收集工程變形的各項(xiàng)數(shù)據(jù)，測(cè)量精度可以大大1.0PPm～0.1PPm，提高工程測(cè)量的準(zhǔn)確性與安全性。

4、GPS定位技術(shù)的應(yīng)用

在工程測(cè)繪中應(yīng)用GPS 技術(shù)，它的原理就是結(jié)合幾何與物理學(xué)的一些基礎(chǔ)原理，對(duì)GPS 系統(tǒng)空間分布的衛(wèi)星加以利用，通過地面接收裝置完成對(duì)物體的測(cè)量。在目前來說靜態(tài)相對(duì)定位和動(dòng)態(tài)相對(duì)定位是國內(nèi)外工程測(cè)繪中應(yīng)用GPS 測(cè)量技術(shù)的主要兩種技術(shù)方法。靜態(tài)相對(duì)定位很簡(jiǎn)單，只需要將地面接收裝置按照一定的規(guī)范排列完整即可，同步觀察的時(shí)間為45min 左右，由專業(yè)工作技術(shù)人員進(jìn)行數(shù)據(jù)的收集和處理。而動(dòng)態(tài)相對(duì)定位是以載波相對(duì)觀測(cè)量作為觀測(cè)依據(jù)，首先選取工作點(diǎn)，然后再進(jìn)行其他地面接收裝置的安裝，從不同角度進(jìn)行觀測(cè)。

5、GPS 變形監(jiān)測(cè)

變形監(jiān)測(cè)主要是監(jiān)測(cè)像大橋、水庫大壩、高層大樓等建筑物、構(gòu)筑物的地基沉降、位移以及整體的傾斜等狀況。常規(guī)的監(jiān)測(cè)技術(shù)是應(yīng)用水準(zhǔn)測(cè)量的方法，監(jiān)測(cè)地基的沉降；應(yīng)用三角測(cè)量（或角度交會(huì)）的方法監(jiān)測(cè)地基的位移和整體的傾斜，由于被監(jiān)測(cè)物體通常都是幾何尺寸巨人，監(jiān)測(cè)環(huán)境復(fù)雜，監(jiān)測(cè)技術(shù)要求較高，因此應(yīng)用常規(guī)技術(shù)不僅觀測(cè)時(shí)間長、勞動(dòng)強(qiáng)度大，而且難以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化監(jiān)測(cè)。而GPS 技術(shù)由于定位精度高，不需要通視、可全天候工作等特點(diǎn)。研究表明，利用GPS 進(jìn)行水平位移觀測(cè)可獲得小于士2mm 精度的位移矢量，高程的測(cè)量也可獲得不大于士10mm 的精度。因此，GPS 在變形監(jiān)測(cè)中越來越受到廣泛的應(yīng)用。

五、結(jié)語

綜上，GPS測(cè)量技術(shù)朝向自動(dòng)化的方向發(fā)展，在很大程度上降低了人工作業(yè)的強(qiáng)度，優(yōu)化工程測(cè)繪的整個(gè)過程，促使其更加適應(yīng)現(xiàn)代工程行業(yè)在測(cè)繪方面的需要。GPS測(cè)量技術(shù)在工程測(cè)繪中得到廣泛應(yīng)用，一方面提高數(shù)據(jù)測(cè)繪自動(dòng)化的能力，另一方面GPS成為工程測(cè)繪的基礎(chǔ)技術(shù)，融合其他測(cè)量技術(shù)，共同推進(jìn)工程測(cè)繪的發(fā)展，提供優(yōu)質(zhì)的測(cè)繪服務(wù)。

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