探討工程測繪中GPS技術(shù)的應(yīng)用

丁喜華

摘? 要：科學(xué)技術(shù)的發(fā)展十分迅速，而測繪工程在新型科學(xué)技術(shù)的驅(qū)動(dòng)下也得到了快速發(fā)展。在工程測繪技術(shù)中，GPS測量技術(shù)所發(fā)揮的作用十分顯著，能夠?qū)崿F(xiàn)測繪工作的高質(zhì)量、高效率完成。鑒于此，文章入手于工程測繪GPS技術(shù)原理，結(jié)合其技術(shù)優(yōu)點(diǎn)與運(yùn)用流程，探討了GPS測量技術(shù)在工程實(shí)際測繪中的具體應(yīng)用，以期進(jìn)一步發(fā)揮GPS測量技術(shù)的優(yōu)勢。

關(guān)鍵詞：工程測繪;GPS技術(shù);應(yīng)用探討

中圖分類號：P228.4 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ? ? ?文章編號：2095-2945（2019）05-0166-02

隨著GPS測繪技術(shù)的廣泛應(yīng)用，工程測繪工作效率及測量精準(zhǔn)度得到了進(jìn)一步提升。相對于傳統(tǒng)測量技術(shù)而言，GPS測繪技術(shù)具有高技術(shù)含量、高精確度及較短測量時(shí)間等優(yōu)勢，具體應(yīng)用實(shí)踐中，將傳統(tǒng)測量技術(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。

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)及用戶信號接收裝置等三個(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)用戶測量區(qū)域的覆蓋，用戶將測量需求提出后，地面接收控制點(diǎn)會將發(fā)射自空間衛(wèi)星的定位導(dǎo)航信號接收，用戶僅需將GPS接收終端設(shè)備打開便能實(shí)現(xiàn)所需位置信息的獲取。就位置測量、導(dǎo)航定位等各類需求而言，通過此類方式的運(yùn)用可實(shí)現(xiàn)有效滿足。

定位是GPS技術(shù)的核心，以各類定位方式為根據(jù)，可劃分為兩種定位，即相對與絕對定位，這兩類定位都有著極高的測量精度[1]。各類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定位，需在明確三個(gè)衛(wèi)星距離及測量目標(biāo)的基礎(chǔ)上，結(jié)合數(shù)學(xué)知識理論對測量位置信息進(jìn)行推斷;絕對定位則是以海拔、經(jīng)緯度等信息為根據(jù)對測量位置的空間坐標(biāo)進(jìn)行明確。

2 工程測繪中GPS優(yōu)點(diǎn)及應(yīng)用流程

2.1 工程測繪中GPS優(yōu)點(diǎn)

其一，高精確度。GPS技術(shù)在靜態(tài)測繪法的運(yùn)用下，能夠達(dá)到傳統(tǒng)測量技術(shù)無法達(dá)成的毫米水平的精確測量。這也進(jìn)一步突出了GPS技術(shù)的高精確度。其二，高效率、測量速度快。GPS技術(shù)衍生了相應(yīng)的軟件，傳統(tǒng)測量技術(shù)要求多為測量技術(shù)人員合作才可完成測量，而GPS技術(shù)在軟件的輔助下，僅需一兩名技術(shù)人員即可完成，且能減少失誤率和測量時(shí)間，測量效率更高。其三，操作簡單、方便且快捷。GPS技術(shù)自動(dòng)化程度日益提升，人員操作也更為便捷。在測量領(lǐng)域完成對應(yīng)儀器設(shè)備的安裝并將電纜接通，通過對天線高度、天氣現(xiàn)象的觀察即可將測繪工作輕松快捷地完成。

2.2 工程測繪中GPS應(yīng)用流程

首先，測量點(diǎn)的科學(xué)定位。GPS測量技術(shù)運(yùn)用中，需對各方面因素予以考慮，并完成最佳測量點(diǎn)的科學(xué)選擇，以便為測量點(diǎn)定位視野提供良好開闊性的保障，方便相關(guān)設(shè)備工作的安裝，以免電磁波干擾等問題出現(xiàn)在GPS設(shè)備傳輸信號接收過程中[2]。而在完成了測量點(diǎn)定位后，需將相關(guān)數(shù)據(jù)詳細(xì)記錄，以為后期測量提供重要依據(jù)。此外，測量標(biāo)志構(gòu)建。測量人員需對工程測繪實(shí)際環(huán)境狀態(tài)予以考慮，通過對以往GPS測量技術(shù)工作經(jīng)驗(yàn)的科學(xué)應(yīng)用，落實(shí)測量標(biāo)志的構(gòu)建。其次，測量觀察。GPS測量技術(shù)的運(yùn)用是以室外操作為主，因此測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)行測量，以此確保工程測繪質(zhì)量;最后，數(shù)據(jù)分析。在計(jì)算機(jī)的運(yùn)用下對GPS測量所獲數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，在對各項(xiàng)參數(shù)分析的基礎(chǔ)上為工程測繪提供精確度保障。同時(shí)，在外業(yè)監(jiān)測系統(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，與同工程測繪具體狀況具有更高契合度。

3 工程測繪中GPS技術(shù)的具體應(yīng)用

3.1 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)

工程測繪工作多開展于戶外，由于天氣予以地形狀況相對復(fù)雜，會大幅度增加測繪工作的難度，如此一來測量數(shù)據(jù)信息也就不具備精確性保障，嚴(yán)重時(shí)甚至還會引發(fā)安全事故。GPS虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用，可有效解決這一系列問題，該技術(shù)具有交互作用的特點(diǎn)，且十分逼真，可構(gòu)建相對復(fù)雜地形區(qū)域的三維圖像，同時(shí)還能細(xì)致地觀察區(qū)域細(xì)節(jié)。依據(jù)三維圖像不僅可形象的現(xiàn)實(shí)所需測量的項(xiàng)目，同時(shí)也能提出測量中可能存在的安全問題。依據(jù)虛擬圖像顯示方式，可對各項(xiàng)重點(diǎn)測量項(xiàng)目進(jìn)行直觀把握，進(jìn)而對各類可能出現(xiàn)的安全事故提前進(jìn)行預(yù)測，并制定有效的處理措施，實(shí)現(xiàn)事故發(fā)生率的降低、事故影響與損失的減輕。此外，提前落實(shí)三維模型方式的構(gòu)建，有利于測量方案可操作性的提升，能為其提供安全性、技術(shù)性保障。依據(jù)該技術(shù)，可準(zhǔn)確找出測量方案中隱藏的安全問題，通過及時(shí)糾正、處理，為測繪方案提供更為顯著的可行性、完整性保障。

3.2 GPS外業(yè)測繪

采取GPS定位技術(shù)開展外業(yè)測繪時(shí)，合理測量點(diǎn)的選擇十分關(guān)鍵，在正確選擇了前期測量點(diǎn)后，即可順利開展后期的觀測工作，并確保測繪結(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，在開展測繪工作時(shí)，首先需將各方面準(zhǔn)備工作全面落實(shí)，如完成測繪地區(qū)地理位置信息、標(biāo)架與標(biāo)型的收集等。此類準(zhǔn)備工作落實(shí)之后，有利于選點(diǎn)精確性的提升。觀測期間，GPS技術(shù)的運(yùn)用是以開機(jī)觀測、無線安置方式為主，該環(huán)節(jié)與傳統(tǒng)測試項(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)對準(zhǔn)標(biāo)志上方中心，隨后方可開展測繪。具體測繪實(shí)踐中，方向應(yīng)變換三次且都不同，隨后將每一個(gè)不同方向的觀測依次固定。

3.3 工程測繪中GPS定位技術(shù)的應(yīng)用

就該方面的應(yīng)用而言，通過有效結(jié)合物理學(xué)與幾何學(xué)原理，并借助分布于空間中的衛(wèi)星進(jìn)行遙感測量，通過接收設(shè)備接收并處理測量數(shù)據(jù)，可實(shí)現(xiàn)多角度定位及數(shù)據(jù)測量。GPS技術(shù)應(yīng)用于工程測繪中主要包含靜態(tài)相定位和實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)相定位。就靜態(tài)相定位而言，是在地面安置多臺接收設(shè)備，依據(jù)一定規(guī)律排列為一條或多條基線后進(jìn)行觀察;而實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)相定位是以載波相對觀為依據(jù)進(jìn)行測量，控制基站是以位置精確的控制點(diǎn)為主，借助地面接收裝置可實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)的多角度接收。就每臺接收裝置而言，三維定位要求同時(shí)接收不低于4顆衛(wèi)星數(shù)據(jù)，當(dāng)?shù)孛娼邮昭b置周邊障礙物存在數(shù)量越少時(shí)，能接收的衛(wèi)星信號也就更多，如此也就能實(shí)現(xiàn)更高的實(shí)時(shí)定位精度。而當(dāng)周邊存在障礙物數(shù)量偏多時(shí)，要想為定位提供準(zhǔn)確性保障，可結(jié)合慣性導(dǎo)航技術(shù)。

3.4 GPS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，對測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。具體來說，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。而在測繪變形監(jiān)測網(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)而為測繪工作提供可靠的準(zhǔn)確性保障。

3.5 實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)測繪法

GPS實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)測繪（RTK技術(shù)）工作原理在于將GPS接收機(jī)安裝在地面測量點(diǎn)部位作為測量點(diǎn)準(zhǔn)確點(diǎn)，隨后與GPS衛(wèi)星相連接進(jìn)行測量信息的接收，以此實(shí)現(xiàn)內(nèi)容的實(shí)時(shí)獲取，并將個(gè)別測得的信息朝著測量流動(dòng)站、中心測量站傳輸。其中，測量流動(dòng)站能夠同時(shí)接收GPS衛(wèi)星信號和其他方面的數(shù)據(jù)。在對所有信息進(jìn)行科學(xué)整合之后，在GPS導(dǎo)航技術(shù)原理的運(yùn)用下對數(shù)據(jù)進(jìn)行觀察分析，測量流動(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)測繪參數(shù)就此形成，而動(dòng)態(tài)測繪成效也就此達(dá)成。

3.6 工程變形情況測量

由于建筑工程項(xiàng)目建設(shè)中存在著人為因素及地質(zhì)運(yùn)動(dòng)等影響，極易出現(xiàn)建筑變形或位移情況，所造成的后果十分嚴(yán)重[4]。針對通常所見的建筑物沉降或大壩變形等，倘若發(fā)現(xiàn)及時(shí)并實(shí)施針對性處理措施，可實(shí)現(xiàn)變形破壞控制有效性的提升。在工程變形檢測中運(yùn)用GPS測量技術(shù)，通過高精度三維定位技術(shù)的利用，可將建筑物微小變化的產(chǎn)生及時(shí)發(fā)現(xiàn)，推動(dòng)工程變形防范水平的提升。

3.7 水下地形測繪

GPS技術(shù)在水下工程測繪中的運(yùn)用，有利于測繪工作效率的有效提升。具體應(yīng)用實(shí)踐中，通常是以測深儀、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)測繪體系的組建，能在大比例尺下水下地形測繪工作中發(fā)揮極為顯著的效果，可對水下地形實(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)測繪難度的降低、結(jié)果準(zhǔn)確性的提升。

4 結(jié)束語

GPS測繪技術(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)測繪技術(shù)作比較，GPS測繪技術(shù)具有大量優(yōu)勢特征，再加上其科技力量十分先進(jìn)的緣故，有利于工程測繪工作效率、質(zhì)量及測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)效益與社會效益的提升。故而，GPS測繪技術(shù)具有極大的發(fā)展與應(yīng)用空間，其未來發(fā)展前景十分可觀。

參考文獻(xiàn)：

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