論工程測(cè)繪中的GPS測(cè)繪技術(shù)

陳景鑫

（寧波市寧大地基處理技術(shù)有限公司，浙江 寧波315000）

1 引言

GPS技術(shù)是美國(guó)研發(fā)的全球?qū)Ш较到y(tǒng)，還有一種說(shuō)法是衛(wèi)星定位技術(shù)。該系統(tǒng)的組成包括兩個(gè)方面——硬件與軟件。軟件是程序員利用計(jì)算機(jī)編程設(shè)定的工作流程，硬件的構(gòu)成包括地面的信號(hào)接收裝置與衛(wèi)星設(shè)備。GPS技術(shù)飛速進(jìn)步，值得大范圍的推廣和應(yīng)用。GPS技術(shù)在工程測(cè)繪中具有專(zhuān)門(mén)的GPS測(cè)繪技術(shù)，其優(yōu)勢(shì)特征明顯，如能夠智能測(cè)繪、結(jié)果準(zhǔn)確、操作便捷以及隨時(shí)可用等，所以愈發(fā)受到工程測(cè)繪行業(yè)的喜愛(ài)。同時(shí)，GPS測(cè)繪技術(shù)還有利于國(guó)防建設(shè)、經(jīng)濟(jì)建設(shè)、交通建設(shè)等社會(huì)各行各業(yè)的發(fā)展。當(dāng)前，工程測(cè)繪中的GPS測(cè)繪技術(shù)還在持續(xù)創(chuàng)新發(fā)展，提高了測(cè)繪的準(zhǔn)確程度與工程測(cè)繪的水平。

2 工程測(cè)繪中GPS測(cè)繪技術(shù)的工作原理

GPS測(cè)繪技術(shù)的引言有賴(lài)于GPS導(dǎo)航系統(tǒng)，利用GPS衛(wèi)星定位完成工程測(cè)繪，其結(jié)果非常準(zhǔn)確，所以可以提升工程測(cè)繪的準(zhǔn)確程度。GPS測(cè)繪技術(shù)與傳統(tǒng)的測(cè)角測(cè)距手段相比測(cè)繪更加準(zhǔn)確、經(jīng)費(fèi)成本較低、節(jié)省了大量的人力物力，GPS測(cè)繪技術(shù)使工程測(cè)繪的效率得到提升。該技術(shù)通過(guò)記錄衛(wèi)星信號(hào)傳播到測(cè)繪工程經(jīng)過(guò)的時(shí)間，用時(shí)間乘光速，計(jì)算測(cè)繪工程到衛(wèi)星的距離。但是由于受到大氣層、電離層影響，測(cè)量結(jié)果并不完全真實(shí)，俗稱(chēng)偽距。所以應(yīng)用GPS測(cè)繪技術(shù)測(cè)繪時(shí)，GPS衛(wèi)星需要不斷隨機(jī)生成偽碼，隨機(jī)生成的偽碼由1 和0 二進(jìn)制碼元隨機(jī)組成，隨后GPS衛(wèi)星將上述偽碼向測(cè)繪者傳輸，測(cè)繪者收到衛(wèi)星電文后，提取衛(wèi)星信號(hào)的傳播時(shí)間，與自己的時(shí)鐘進(jìn)行對(duì)比，可過(guò)得到測(cè)繪工程與衛(wèi)星的實(shí)際距離。結(jié)合電文數(shù)據(jù)，進(jìn)而明確測(cè)繪工程在大地坐標(biāo)系中的真實(shí)位置。因?yàn)闇y(cè)繪者無(wú)法確保自己的時(shí)間與GPS導(dǎo)航系統(tǒng)衛(wèi)星的時(shí)間保持同步，所以除了建立x、y、z 三維坐標(biāo)的大地坐標(biāo)系，還要引入Δt 作為二者的時(shí)間差，再應(yīng)用方程組計(jì)算Δt 的具體數(shù)值。

3 工程測(cè)繪中GPS測(cè)繪技術(shù)的優(yōu)勢(shì)

GPS測(cè)繪技術(shù)與以前的測(cè)繪技術(shù)比較優(yōu)勢(shì)明顯，如測(cè)繪快、定位準(zhǔn)、操作便捷等，因此，在工程測(cè)繪領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。該項(xiàng)技術(shù)結(jié)合電子科學(xué)，依靠相關(guān)軟件，能夠在15min 之內(nèi)完成20km 的工程測(cè)繪工作。基準(zhǔn)站和移動(dòng)臺(tái)距離不超過(guò)1km 時(shí)，該項(xiàng)技術(shù)能夠在2min 內(nèi)結(jié)束工程測(cè)繪工作，其結(jié)果精確性的特征十分顯著[1]。

4 GPS測(cè)量技術(shù)的特點(diǎn)

4.1 定位精度高

在具體進(jìn)行工程測(cè)量時(shí)，利用實(shí)踐表明GPS技術(shù)可以得出準(zhǔn)確的測(cè)量結(jié)果。一般而言，GPS接收機(jī)有雙頻作用，基線(xiàn)非常精確，甚至超過(guò)了紅外儀的應(yīng)用效果。另外，GPS測(cè)量技術(shù)不易被外界環(huán)境所干擾，無(wú)論測(cè)量地形條件是否惡劣，周?chē)h(huán)境是否便利，都能正常開(kāi)展工作。同時(shí)，GPS定位系統(tǒng)還可以在很短的時(shí)間內(nèi)準(zhǔn)確地進(jìn)行長(zhǎng)距離定位，甚至可以精確到厘米。

4.2 觀測(cè)時(shí)間短

GPS定位系統(tǒng)不需要花費(fèi)很長(zhǎng)的時(shí)間，具體操作時(shí)一般利用動(dòng)態(tài)定位方法，大大提升了測(cè)繪的速率，數(shù)秒內(nèi)即可完成工程測(cè)繪工作，不僅提高了測(cè)繪效率，測(cè)繪結(jié)果更加準(zhǔn)確。通過(guò)應(yīng)用GPS技術(shù)測(cè)繪，在測(cè)站點(diǎn)之間并不需要通視，只要空間足夠開(kāi)拓，不管觀測(cè)條件是否惡劣，都可以進(jìn)行測(cè)繪，節(jié)省了測(cè)繪時(shí)間的同時(shí)，降低了成本支出，所以GPS技術(shù)測(cè)繪的應(yīng)用前景十分廣闊。

4.3 自動(dòng)化水平高

技術(shù)人員對(duì)GPS測(cè)繪技術(shù)的改進(jìn)趨勢(shì)是更加簡(jiǎn)單和智能。GPS系統(tǒng)工作時(shí)，技術(shù)人員需要逐步完善觀測(cè)手段與系統(tǒng)，利用軟件處理數(shù)據(jù)，給出結(jié)果的三點(diǎn)坐標(biāo)，其他測(cè)量工作僅靠衛(wèi)星或其他檢測(cè)技術(shù)完成，極大提高了自動(dòng)化工作能力與檢測(cè)效率。

4.4 全球全天候定位

檢測(cè)時(shí)，需要利用比較多的導(dǎo)航衛(wèi)星，衛(wèi)星分布均勻，不管在哪個(gè)地方都可以系統(tǒng)地進(jìn)行檢測(cè)，不僅確保測(cè)繪精確，GPS檢測(cè)技術(shù)還不用考慮任何天氣因素，因此，能夠?qū)崿F(xiàn)全球全天候定位。

5 GPS測(cè)量技術(shù)在工程測(cè)繪中的應(yīng)用范圍

5.1 測(cè)繪房屋地形

GPS測(cè)量技術(shù)在工程測(cè)繪中的應(yīng)用范圍十分廣泛，特別是對(duì)房屋地形的測(cè)繪非常普遍。一般而言，對(duì)房屋地形測(cè)繪工程而言，應(yīng)用GPS測(cè)繪技術(shù)有效且快速準(zhǔn)確。主要用于測(cè)量分析房屋土地的界址點(diǎn)數(shù)據(jù)，其測(cè)繪速率和準(zhǔn)確度都較以往有很大提升，該法可以彌補(bǔ)以前電子測(cè)繪手段的不足，完善了測(cè)繪模式。

5.2 建設(shè)現(xiàn)代化城市

建設(shè)城市化時(shí)，GPS測(cè)繪技術(shù)可以很好地控制城市網(wǎng)的精確度?？墒窃诂F(xiàn)實(shí)操作時(shí)，城市建設(shè)控制網(wǎng)容易受到各種因素的干擾，導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)故障。因此，城市控制網(wǎng)需要重視監(jiān)督工作，提高控制點(diǎn)的準(zhǔn)確程度，比較常見(jiàn)的是控制測(cè)量導(dǎo)線(xiàn)與工時(shí)，因?yàn)镚PS技術(shù)能夠準(zhǔn)確地規(guī)劃城市，且應(yīng)用廣泛，因此，技術(shù)特征顯著。所以GPS測(cè)繪技術(shù)取代了以前的導(dǎo)線(xiàn)測(cè)量模式，有利于未來(lái)更好地建設(shè)城市。

5.3 測(cè)繪水下工程

部分測(cè)量水下工程，特別是縱向測(cè)量，經(jīng)常通過(guò)探測(cè)儀按照超聲波在水下的傳播時(shí)間測(cè)繪水深，還可以潮位測(cè)定，更正水深與地形的高程。解決了以前操作麻煩、無(wú)法對(duì)抗外界干擾等弊端，提高了水下工程的測(cè)繪效率。

5.4 測(cè)量大型橋梁與隧道工程

大型橋梁工程需要豐富的測(cè)量方法，利用許多儀器設(shè)備，耗費(fèi)了不少人力物力，工程時(shí)間很長(zhǎng)，還容易受到天氣環(huán)境因素的干擾，測(cè)量結(jié)果不準(zhǔn)確。目前，工程規(guī)模不斷開(kāi)擴(kuò)大，以前的工程測(cè)繪技術(shù)功率不夠，無(wú)法有效進(jìn)行工程測(cè)量。對(duì)于大型橋梁來(lái)說(shuō)，兩岸通視難度較大，需要通過(guò)以前的測(cè)量手段直接布置大橋工程控制網(wǎng)與施工測(cè)量工作。因此，施工技術(shù)人員需要研發(fā)出更有效測(cè)量大型橋梁工程的辦法，GPS測(cè)繪技術(shù)就是有效的措施手段。

5.5 大地測(cè)量控制網(wǎng)點(diǎn)

通過(guò)GPS衛(wèi)星定位技術(shù)可以測(cè)量我國(guó)基礎(chǔ)控制網(wǎng)。我國(guó)地大物博大，大地控制網(wǎng)點(diǎn)相隔距離較遠(yuǎn)，普通測(cè)量設(shè)備沒(méi)有辦法測(cè)量距離。測(cè)量城市控制網(wǎng)時(shí)，多次使用測(cè)量設(shè)備，測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性也無(wú)法得到保障。GPS測(cè)繪技術(shù)和以前的測(cè)角測(cè)距手段相比測(cè)繪更加準(zhǔn)確，GPS測(cè)繪技術(shù)使工程測(cè)繪工期得到有效縮短，可以有效測(cè)量大地控制網(wǎng)點(diǎn)。

5.6 監(jiān)測(cè)工程的變形

建設(shè)工程時(shí)，由于地殼運(yùn)動(dòng)發(fā)生位移，導(dǎo)致工程形變，通過(guò)GPS測(cè)繪技術(shù)能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)工程形變。工程形變包括地表沉降、陸地變形或圍堰大壩變形等，GPS測(cè)繪技術(shù)能夠完美地觀察各階段的變形情況。

5.7 測(cè)繪工程建設(shè)

建設(shè)城市時(shí)，要嚴(yán)格劃分城市規(guī)劃區(qū)。GPS測(cè)繪技術(shù)能夠勝任該項(xiàng)工作，協(xié)助做好城市建筑物的建筑方案，盡量避免影響城市環(huán)境與格局。

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

GPS技術(shù)能夠提高施工效率，相較于以前的測(cè)繪技術(shù)優(yōu)勢(shì)明顯，在各個(gè)工程領(lǐng)域都得到了廣泛的應(yīng)用。工程測(cè)繪行業(yè)應(yīng)用GPS測(cè)繪技術(shù)，以測(cè)量理論為基礎(chǔ)，突破傳統(tǒng)的約束，改進(jìn)了測(cè)量模式。按照目前的GPS測(cè)繪技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀，技術(shù)水平在不斷提高，技術(shù)也更加完整，未來(lái)的工程測(cè)繪中GPS測(cè)繪技術(shù)一定有更加廣闊的應(yīng)用前景，發(fā)展空間更大。

7 結(jié)語(yǔ)

由于GPS測(cè)繪技術(shù)不會(huì)被外界因素所干擾，操作便捷，設(shè)備輕巧，應(yīng)用市場(chǎng)廣闊。該項(xiàng)技術(shù)為工程測(cè)繪領(lǐng)域提供了技術(shù)支持，也有利于建設(shè)現(xiàn)代化城市與工程控制網(wǎng)，使工程測(cè)繪更加準(zhǔn)確，不僅做到了科學(xué)測(cè)繪，工程測(cè)繪的過(guò)程與結(jié)果都更加可靠。