GPS測(cè)繪技術(shù)在工程測(cè)繪中的應(yīng)用

劉水林 王凱

摘要：科技的進(jìn)步，促進(jìn)工程建設(shè)事業(yè)得到快速發(fā)展。隨著GPS測(cè)繪技術(shù)的廣泛應(yīng)用，工程測(cè)繪工作效率及測(cè)量精準(zhǔn)度得到了進(jìn)一步提升。相對(duì)于傳統(tǒng)測(cè)量技術(shù)而言，GPS測(cè)繪技術(shù)具有高技術(shù)含量、高精確度及較短測(cè)量時(shí)間等優(yōu)勢(shì)，具體應(yīng)用實(shí)踐中，將傳統(tǒng)測(cè)量技術(shù)充分結(jié)合現(xiàn)代電子技術(shù)，能將重要的技術(shù)前提供于構(gòu)建工程控制網(wǎng)使用，為測(cè)量結(jié)果提供了科學(xué)與精確的保障，其發(fā)展前景十分良好。本文就GPS測(cè)繪技術(shù)在工程測(cè)繪中的應(yīng)用展開(kāi)探討。

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

引言

現(xiàn)階段，我國(guó)的科學(xué)技術(shù)日新月異，隨著GPS技術(shù)的不斷發(fā)展，GPS測(cè)繪技術(shù)由于其自身測(cè)量精度高，測(cè)量速度快等優(yōu)勢(shì)，在工程測(cè)繪中應(yīng)用越來(lái)越廣泛。隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的快速發(fā)展，GPS測(cè)繪技術(shù)與計(jì)算機(jī)技術(shù)有機(jī)結(jié)合，大大簡(jiǎn)化了測(cè)繪程序，降低了測(cè)繪的專(zhuān)業(yè)性，使得GPS測(cè)繪技術(shù)更加的大眾化，從而促使了GPS測(cè)繪技術(shù)在工程測(cè)繪中的應(yīng)用。

1 GPS技術(shù)原理

就GPS而言，以空間位置布置為依據(jù)可劃分為衛(wèi)星軌道、地面接收控制點(diǎn)及用戶(hù)信號(hào)接收裝置等三個(gè)不同層次。一個(gè)完整的系統(tǒng)是由數(shù)量一定的衛(wèi)星組成的，可全面化實(shí)現(xiàn)用戶(hù)測(cè)量區(qū)域的覆蓋，用戶(hù)將測(cè)量需求提出后，地面接收控制點(diǎn)會(huì)將發(fā)射自空間衛(wèi)星的定位導(dǎo)航信號(hào)接收，用戶(hù)僅需將GPS接收終端設(shè)備打開(kāi)便能實(shí)現(xiàn)所需位置信息的獲取。就位置測(cè)量、導(dǎo)航定位等各類(lèi)需求而言，通過(guò)此類(lèi)方式的運(yùn)用可實(shí)現(xiàn)有效滿(mǎn)足。定位是GPS技術(shù)的核心，以各類(lèi)定位方式為根據(jù)，可劃分為兩種定位，即相對(duì)與絕對(duì)定位，這兩類(lèi)定位都有著極高的測(cè)量精度。各類(lèi)定位方式有著不一致的應(yīng)用，具備的特點(diǎn)也有顯著差異。以幾何空間理論為核心的相對(duì)定位，需在明確三個(gè)衛(wèi)星距離及測(cè)量目標(biāo)的基礎(chǔ)上，結(jié)合數(shù)學(xué)知識(shí)理論對(duì)測(cè)量位置信息進(jìn)行推斷；絕對(duì)定位則是以海拔、經(jīng)緯度等信息為根據(jù)對(duì)測(cè)量位置的空間坐標(biāo)進(jìn)行明確。

2 GPS測(cè)繪技術(shù)的優(yōu)勢(shì)

2.1精準(zhǔn)度高

GPS測(cè)繪技術(shù)是有地面監(jiān)控站、空間衛(wèi)星以及用戶(hù)儀器等組成部分構(gòu)成，通過(guò)用戶(hù)儀器能夠?qū)Χ囝w衛(wèi)星進(jìn)行聯(lián)系，降低因大氣折射、衛(wèi)星軌道變化等原因所產(chǎn)生的誤差，進(jìn)一步提高測(cè)繪數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，并且，由于現(xiàn)階段共成交數(shù)的不斷發(fā)展，GPS測(cè)繪技術(shù)的應(yīng)用范圍與應(yīng)用程度也越來(lái)越廣泛，通過(guò)GPS測(cè)繪技術(shù)所得出來(lái)的準(zhǔn)確數(shù)據(jù)，能夠全面的提高工程的施工質(zhì)量以及工程施工的有效性。

2.2即時(shí)定位

GPS是現(xiàn)代化技術(shù)，通過(guò)硬件系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)物體的隨時(shí)定位，也就是說(shuō)，通過(guò)GPS應(yīng)用，對(duì)全球任意一個(gè)事物均能夠提供精準(zhǔn)定位，保證了目標(biāo)的精準(zhǔn)度，這樣通過(guò)GPS直觀體現(xiàn)，就能顯示精確經(jīng)緯度和運(yùn)動(dòng)速度，在實(shí)際應(yīng)用中，我們最為常見(jiàn)的是GPS導(dǎo)航，通過(guò)軟件管理，為人們指導(dǎo)方向，更好保證運(yùn)動(dòng)載體速度與方位，導(dǎo)航系統(tǒng)根據(jù)設(shè)計(jì)好的路線保證人們運(yùn)動(dòng)精確度，全天候、全方位的精確定位系統(tǒng)，為現(xiàn)實(shí)生活提供了良好的保障。

2.3操作更加簡(jiǎn)單

目前，在工程測(cè)繪工作中，使用GPS測(cè)繪技術(shù)進(jìn)行測(cè)量，其操作方法較簡(jiǎn)便，特別是與計(jì)算機(jī)等相關(guān)技術(shù)相結(jié)合以后，使其操作更加便捷。近年來(lái)，隨著GPS測(cè)繪技術(shù)的發(fā)展，其使用范圍越來(lái)越廣泛，同時(shí)，其自動(dòng)化程度和集成化程度也越來(lái)越高，這使得既方便了GPS測(cè)繪工作的進(jìn)行，減少了認(rèn)為操作方面的誤差，同時(shí)，也近一步提高了GPS測(cè)繪的精準(zhǔn)度。

2.4自動(dòng)化操作

良好的應(yīng)用GPS測(cè)繪技術(shù)，能夠有效的實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化工程測(cè)繪操作目標(biāo)，具體來(lái)說(shuō)，GPS測(cè)繪技術(shù)所使用設(shè)備十分簡(jiǎn)單，所需要的操作步驟也比較少，降低了使用的門(mén)檻。同時(shí)，由于科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，GPS測(cè)繪裝置的便攜性也在不斷的提升，從而進(jìn)一步提高了外出測(cè)繪的工作效，另外，GPS測(cè)繪技術(shù)在實(shí)際操作過(guò)程中，只需要工作人員將測(cè)繪裝置放在指定的位置，就可以對(duì)勘測(cè)地點(diǎn)經(jīng)全面的定位與分析，操作過(guò)程十分簡(jiǎn)單，且結(jié)果的準(zhǔn)確率也十分高。

2.5實(shí)現(xiàn)了互動(dòng)

GPS測(cè)量觀察站對(duì)15°以上的空間開(kāi)闊性非常良好，確保了觀測(cè)站間的互通互視，只要具備和衛(wèi)星之間必要的通視就能夠保證各種測(cè)量的對(duì)接，提高工作整體效率，保證工作品質(zhì)。應(yīng)用GPS測(cè)量技術(shù)不需造標(biāo)就能靈活測(cè)量和選點(diǎn)，節(jié)省了費(fèi)用，保證了效果。

3 GPS測(cè)繪技術(shù)在工程測(cè)繪中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

在國(guó)土地形地貌測(cè)繪方面，使用GPS測(cè)繪技術(shù)進(jìn)行土地權(quán)屬界限的測(cè)定，既能夠節(jié)省大量的人力和物力又可以提高測(cè)量工作的效率和精準(zhǔn)度。還可以利用GPS測(cè)繪技術(shù)對(duì)工程變形方面的工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等方面進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)分析。現(xiàn)階段，GPS測(cè)繪技術(shù)已經(jīng)發(fā)展成為一種多用途、多模式，應(yīng)用面廣泛的新型工程測(cè)繪技術(shù)。在進(jìn)行復(fù)雜條件的地區(qū)測(cè)繪時(shí)，可以利用GPS測(cè)繪技術(shù)對(duì)該地區(qū)環(huán)境進(jìn)行模擬，并可以將測(cè)繪的全部流程以及重點(diǎn)測(cè)繪項(xiàng)目通過(guò)三維圖顯示出來(lái)。目前，我國(guó)在進(jìn)行礦井工程測(cè)繪時(shí)，已經(jīng)普遍使用GPS測(cè)繪技術(shù)，通過(guò)不斷的演練測(cè)量，解決了很多礦井工程測(cè)繪中存在的問(wèn)題。

4工程測(cè)繪中GPS應(yīng)用流程

首先，測(cè)量點(diǎn)的科學(xué)定位。GPS測(cè)量技術(shù)運(yùn)用中，需對(duì)各方面因素予以考慮，并完成最佳測(cè)量點(diǎn)的科學(xué)選擇，以便為測(cè)量點(diǎn)定位視野提供良好開(kāi)闊性的保障，方便相關(guān)設(shè)備工作的安裝，以免電磁波干擾等問(wèn)題出現(xiàn)在GPS設(shè)備傳輸信號(hào)接收過(guò)程中。而在完成了測(cè)量點(diǎn)定位后，需將相關(guān)數(shù)據(jù)詳細(xì)記錄，以為后期測(cè)量提供重要依據(jù)。此外，測(cè)量標(biāo)志構(gòu)建。測(cè)量人員需對(duì)工程測(cè)繪實(shí)際環(huán)境狀態(tài)予以考慮，通過(guò)對(duì)以往GPS測(cè)量技術(shù)工作經(jīng)驗(yàn)的科學(xué)應(yīng)用，落實(shí)測(cè)量標(biāo)志的構(gòu)建。其次，測(cè)量觀察。GPS測(cè)量技術(shù)的運(yùn)用是以室外操作為主，因此測(cè)量工作人員需以室外觀察規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)為依據(jù)嚴(yán)格進(jìn)行測(cè)量，以此確保工程測(cè)繪質(zhì)量；最后，數(shù)據(jù)分析。在計(jì)算機(jī)的運(yùn)用下對(duì)GPS測(cè)量所獲數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，在對(duì)各項(xiàng)參數(shù)分析的基礎(chǔ)上為工程測(cè)繪提供精確度保障。同時(shí)，在外業(yè)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的運(yùn)用下進(jìn)一步分析數(shù)據(jù)，促使數(shù)據(jù)精確性更高，與同工程測(cè)繪具體狀況具有更高契合度。

5工程測(cè)繪中GPS技術(shù)的具體應(yīng)用

5.1城市建設(shè)工程測(cè)繪應(yīng)用

在整個(gè)城市規(guī)劃工作中，以GPS測(cè)繪技術(shù)為主要技術(shù)進(jìn)行城市建設(shè)工程測(cè)繪，已成為當(dāng)前城市化建設(shè)工作中比較重要的一項(xiàng)工作。通過(guò)GPS測(cè)繪技術(shù)應(yīng)用對(duì)城市建設(shè)工程測(cè)繪能夠有效為城市規(guī)劃提供技術(shù)支撐。例如，在城市化建設(shè)工作推進(jìn)中，通過(guò)GPS技術(shù)對(duì)城市現(xiàn)有建設(shè)狀態(tài)進(jìn)行分析，并對(duì)整個(gè)城市的規(guī)劃作出調(diào)整，如城市擴(kuò)充中的地形地貌測(cè)量，城市建設(shè)中的管線走向以及城市軌道交通建設(shè)的測(cè)量規(guī)劃等，都可應(yīng)用GPS測(cè)繪技術(shù)。

5.2GPS外業(yè)測(cè)繪

采取GPS定位技術(shù)開(kāi)展外業(yè)測(cè)繪時(shí)，合理測(cè)量點(diǎn)的選擇十分關(guān)鍵，在正確選擇了前期測(cè)量點(diǎn)后，即可順利開(kāi)展后期的觀測(cè)工作，并確保測(cè)繪結(jié)果的精確性，將因不必要的步驟而產(chǎn)生的資源與時(shí)間耗費(fèi)節(jié)省[3]。因此，在開(kāi)展測(cè)繪工作時(shí)，首先需將各方面準(zhǔn)備工作全面落實(shí)，如完成測(cè)繪地區(qū)地理位置信息、標(biāo)架與標(biāo)型的收集等。此類(lèi)準(zhǔn)備工作落實(shí)之后，有利于選點(diǎn)精確性的提升。觀測(cè)期間，GPS技術(shù)的運(yùn)用是以開(kāi)機(jī)觀測(cè)、無(wú)線安置方式為主，該環(huán)節(jié)與傳統(tǒng)測(cè)試項(xiàng)目中環(huán)節(jié)不同，在GPS安置中必須以選定的定位點(diǎn)為依據(jù)嚴(yán)格進(jìn)行安置，就三腳架上安置的GPS設(shè)備而言，應(yīng)與定位點(diǎn)垂直位置保持一致性，通過(guò)鉛錘等輔助工具能為其提供準(zhǔn)確點(diǎn)位的保障。此外，天線基座也應(yīng)對(duì)準(zhǔn)標(biāo)志上方中心，隨后方可開(kāi)展測(cè)繪。具體測(cè)繪實(shí)踐中，方向應(yīng)變換三次且都不同，隨后將每一個(gè)不同方向的觀測(cè)依次固定。

5.3在精密工程測(cè)量中的應(yīng)用

在工程建設(shè)中，只有精準(zhǔn)的測(cè)量，才能為工程建設(shè)提供有效數(shù)據(jù)支撐，為建設(shè)高標(biāo)準(zhǔn)工程項(xiàng)目提供良好保障，GPS技術(shù)在精密工程測(cè)量中，起到了重要的作用，發(fā)揮主要的功能。在工程建設(shè)過(guò)程中，一些精密工程勘察設(shè)計(jì)、施工驗(yàn)收均需要良好的數(shù)據(jù)支持，通過(guò)數(shù)據(jù)方案形成建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)，以此實(shí)現(xiàn)高標(biāo)準(zhǔn)的項(xiàng)目建設(shè)。GPS在精密工程建設(shè)中，應(yīng)用非常廣泛，主要取決于GPS測(cè)量技術(shù)精度高、操作難度小的特點(diǎn)，對(duì)于一些大型的橋梁、隧道等工程建設(shè)，能夠更加精準(zhǔn)的提供測(cè)量數(shù)據(jù)，為工程建設(shè)提供有效的參照，通過(guò)GPS測(cè)算數(shù)據(jù)，制定工程建設(shè)的具體方案計(jì)劃，保證了施工的品質(zhì)與安全，GPS在精密工程中的應(yīng)用越來(lái)越多，也發(fā)揮著更為主要的作用。

5.4GPS布網(wǎng)工作

該方面的應(yīng)用是在GPS定位技術(shù)的運(yùn)用下，對(duì)測(cè)繪線路及帶狀等工程進(jìn)行網(wǎng)格布置，如海港、飲水相關(guān)工程。具體來(lái)說(shuō)，該方面是以點(diǎn)連式或邊連式構(gòu)建持續(xù)發(fā)展的三角鎖同步圖形。而在測(cè)繪變形監(jiān)測(cè)網(wǎng)或工程樞紐區(qū)施工控制網(wǎng)時(shí)，通常都是借助網(wǎng)連式或邊連式來(lái)布置工程，如此可使GPS技術(shù)布置的幾何程度、網(wǎng)格精確程度進(jìn)一步提升，進(jìn)而為測(cè)繪工作提供可靠的準(zhǔn)確性保障。

5.5公路工程測(cè)繪技術(shù)應(yīng)用

公路工程建設(shè)是我國(guó)當(dāng)前經(jīng)濟(jì)建設(shè)發(fā)展中較為重要的一項(xiàng)工作，在公路工程建設(shè)測(cè)繪工作的實(shí)施非常重要。GPS技術(shù)在公路工程中的應(yīng)用，主要包含靜態(tài)功能和動(dòng)態(tài)功能2個(gè)方面，靜態(tài)功能是通過(guò)衛(wèi)星信息實(shí)現(xiàn)某點(diǎn)的三維坐標(biāo)的確定，動(dòng)態(tài)功能則是利用衛(wèi)星系統(tǒng)將已知三維坐標(biāo)定位，實(shí)現(xiàn)地面實(shí)地放樣。GPS技術(shù)應(yīng)用于公路工程中，可以對(duì)公路勘測(cè)控制網(wǎng)的布設(shè)提供技術(shù)和指導(dǎo)，采取針對(duì)性的布設(shè)方法滿(mǎn)足公路工程的多樣化需求。同時(shí)還能夠?qū)崿F(xiàn)縱橫面測(cè)量功能，利用GPS系統(tǒng)與手持設(shè)備的連接，再通過(guò)中線測(cè)量實(shí)現(xiàn)定點(diǎn)定位及工程信息測(cè)繪。

5.6實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)測(cè)繪法

GPS實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)測(cè)繪（RTK技術(shù)）工作原理在于將GPS接收機(jī)安裝在地面測(cè)量點(diǎn)部位作為測(cè)量點(diǎn)準(zhǔn)確點(diǎn)，隨后與GPS衛(wèi)星相連接進(jìn)行測(cè)量信息的接收，以此實(shí)現(xiàn)內(nèi)容的實(shí)時(shí)獲取，并將個(gè)別測(cè)得的信息朝著測(cè)量流動(dòng)站、中心測(cè)量站傳輸。其中，測(cè)量流動(dòng)站能夠同時(shí)接收GPS衛(wèi)星信號(hào)和其他方面的數(shù)據(jù)。在對(duì)所有信息進(jìn)行科學(xué)整合之后，在GPS導(dǎo)航技術(shù)原理的運(yùn)用下對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行觀察分析，測(cè)量流動(dòng)站具體坐標(biāo)可在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的使用下獲取，并完成各項(xiàng)信息的回傳，動(dòng)態(tài)測(cè)繪參數(shù)就此形成，而動(dòng)態(tài)測(cè)繪成效也就此達(dá)成。

5.7工程變形監(jiān)測(cè)的應(yīng)用

工程建設(shè)過(guò)程中，受到各種因素的影響，往往會(huì)出現(xiàn)一些不合格的工程，比如，工程變形就是其中最為主要的現(xiàn)象，影響建筑物安全與質(zhì)量，如果不加以控制則會(huì)導(dǎo)致安全事故，造成人員傷亡。針對(duì)工程變形這種常見(jiàn)現(xiàn)象，需要利用GPS技術(shù)進(jìn)行修正，工程變形包括人為因素造成的建筑物變形、地殼變化導(dǎo)致的建筑變形和位移等。GPS測(cè)量技術(shù)憑借其在三維定位方面的高精度測(cè)量?jī)?yōu)勢(shì)，使其成為監(jiān)測(cè)諸多工程變形極為有效的工具。當(dāng)前，現(xiàn)實(shí)中存在的工程建設(shè)建筑物變形非常多，建筑變形發(fā)生在各個(gè)層面，比如說(shuō)建筑物缺陷、工程變形、資源開(kāi)采導(dǎo)致地面下沉等，各種情況均是變形形成的，通過(guò)利用GPS對(duì)各種變形進(jìn)行監(jiān)測(cè)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，對(duì)出現(xiàn)的危險(xiǎn)情況加以控制，有效保證人們安全。

5.8水下地形測(cè)繪

GPS技術(shù)在水下工程測(cè)繪中的運(yùn)用，有利于測(cè)繪工作效率的有效提升。具體應(yīng)用實(shí)踐中，通常是以測(cè)深儀、潮位儀、差分GPS接收機(jī)及終端接收設(shè)備等作為主要應(yīng)用設(shè)備，在彼此密切結(jié)合下完成有機(jī)測(cè)繪體系的組建，能在大比例尺下水下地形測(cè)繪工作中發(fā)揮極為顯著的效果，可對(duì)水下地形實(shí)際狀態(tài)進(jìn)行精準(zhǔn)、便捷的獲取，同時(shí)還能實(shí)現(xiàn)測(cè)繪難度的降低、結(jié)果準(zhǔn)確性的提升。

6 GPS測(cè)繪技術(shù)在工程測(cè)繪中的應(yīng)用前景

GPS測(cè)繪技術(shù)與其他的測(cè)繪技術(shù)相比，其測(cè)量精度與測(cè)量效率均較高，測(cè)量功能豐富，測(cè)量時(shí)操作簡(jiǎn)便，可以說(shuō)，將GPS測(cè)繪技術(shù)應(yīng)用到工程測(cè)繪中是一次測(cè)繪技術(shù)革命，GPS測(cè)繪技術(shù)打破了原有的測(cè)繪技術(shù)的局限性，在目前的工程測(cè)繪當(dāng)中應(yīng)用非常的廣泛。隨著GPS技術(shù)的不斷創(chuàng)新發(fā)展，GPS測(cè)繪技術(shù)在工程測(cè)繪工作中的應(yīng)用定會(huì)更加先進(jìn)和廣泛，未來(lái)會(huì)不斷朝著智能化和全面化發(fā)展。由此可見(jiàn)，GPS測(cè)繪技術(shù)在工程測(cè)繪中有非常大的應(yīng)用空間和前景。

結(jié)語(yǔ)

GPS測(cè)繪技術(shù)現(xiàn)已在建筑領(lǐng)域中得到了極為廣泛的應(yīng)用，其意義十分重要。與傳統(tǒng)測(cè)繪技術(shù)作比較，GPS測(cè)繪技術(shù)具有大量?jī)?yōu)勢(shì)特征，再加上其科技力量十分先進(jìn)的緣故，有利于工程測(cè)繪工作效率、質(zhì)量及測(cè)量精確度的有效提升，同時(shí)還可減少人力、物力消耗，推動(dòng)經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益的提升。故而，GPS測(cè)繪技術(shù)具有極大的發(fā)展與應(yīng)用空間，其未來(lái)發(fā)展前景十分可觀。

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（作者單位：浙江省工程勘察院）