試論GPS測(cè)繪技術(shù)在測(cè)繪工程中的應(yīng)用

陳偉棟

摘要：現(xiàn)階段，隨著社會(huì)的發(fā)展，我國(guó)的科學(xué)技術(shù)的發(fā)展也有了很大的提高。GPS就是全球定位系統(tǒng)，它主要由衛(wèi)星接收裝置和通訊衛(wèi)星兩個(gè)部分組成，大多數(shù)人都只知道它可以用來(lái)定位和導(dǎo)航，而不知道正是它促進(jìn)了全球各個(gè)不同領(lǐng)域的工程測(cè)繪工作的順利開展。GPS是基于衛(wèi)星的精確定位系統(tǒng)進(jìn)行工作的，用戶可以利用它得到自己所需的精確數(shù)據(jù)，GPS測(cè)繪技術(shù)是現(xiàn)代高科技與傳統(tǒng)的工程測(cè)繪方法相結(jié)合的產(chǎn)物，它功能強(qiáng)大，且可操作性比較強(qiáng)。通過研究者不斷的實(shí)踐研究與改進(jìn)，這項(xiàng)技術(shù)的測(cè)繪功能不斷增加，精確度也變得更加準(zhǔn)確。

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

傳統(tǒng)的測(cè)繪技術(shù)有很大的缺陷，隨著GPS測(cè)繪技術(shù)的開發(fā)與應(yīng)用，并在信息科技時(shí)代下不斷地發(fā)展完善，GPS測(cè)繪技術(shù)已經(jīng)克服了傳統(tǒng)測(cè)繪技術(shù)測(cè)繪精確度低、需通視全程、耗時(shí)高、效率低、操作復(fù)雜等特點(diǎn)?，F(xiàn)如今GPS測(cè)繪技術(shù)廣泛應(yīng)用于測(cè)繪工程中，在一定程度上保障了工程質(zhì)量，使得GPS測(cè)繪技術(shù)有很大的發(fā)展前景。本文主要闡述了GPS技術(shù)的工作原理以及它相比于傳統(tǒng)測(cè)繪技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，并探究了GPS測(cè)繪技術(shù)在測(cè)繪工程中的應(yīng)用研究。

一、GPS測(cè)繪技術(shù)的系統(tǒng)組成、基本原理和技術(shù)優(yōu)勢(shì)

（一）GPS系統(tǒng)組成

GPS系統(tǒng)主要由以下三部分組成：衛(wèi)星星座（空間部分）、地面監(jiān)測(cè)系統(tǒng)（地面部分）和GPS接收機(jī)（用戶設(shè)備部分）。根據(jù)測(cè)繪工程要求選擇某一位置設(shè)定信號(hào)接收裝置，這樣一來(lái)地上信號(hào)接收裝置就會(huì)接收到來(lái)自GPS衛(wèi)星系統(tǒng)的數(shù)據(jù)信息，并且信號(hào)接收裝置會(huì)處理所得信息，分析不同地區(qū)信息和位置，獲得詳細(xì)的地理坐標(biāo)系信息。

（二）GPS系統(tǒng)的衛(wèi)星定位原理

單點(diǎn)定位：?jiǎn)吸c(diǎn)定位也稱作絕對(duì)定位。單點(diǎn)定位指的是在一個(gè)待測(cè)點(diǎn)上，通過應(yīng)用一臺(tái)接收機(jī)跟蹤GPS衛(wèi)星，對(duì)待測(cè)點(diǎn)的地心坐標(biāo)進(jìn)行測(cè)定。因?yàn)楹芏嘤脩糁粏渭兊牧私釩/A碼（粗碼），但是不熟悉P碼（精確碼），使得導(dǎo)航電文測(cè)量的衛(wèi)星位置存在一定的誤差。同時(shí)由于空氣會(huì)影響電波的傳播，使得測(cè)量結(jié)果出現(xiàn)誤差，所以，單點(diǎn)定位法的精度相對(duì)較低，通常是30m左右。此種方式的定位精度無(wú)法滿足工程測(cè)量的需求，不過在飛機(jī)導(dǎo)航、船舶航行等領(lǐng)域應(yīng)用較為普遍。相對(duì)定位：相對(duì)定位指的是利用測(cè)量衛(wèi)星將電波傳輸?shù)絻膳_(tái)接收機(jī)，會(huì)出現(xiàn)時(shí)間差，從而實(shí)現(xiàn)待測(cè)點(diǎn)的定位。通過兩臺(tái)同一型號(hào)的接收機(jī)對(duì)相同的4顆衛(wèi)星信號(hào)進(jìn)行實(shí)時(shí)跟蹤，合成處理兩臺(tái)接收機(jī)接收的電波，這樣就能計(jì)算出兩臺(tái)接收機(jī)之間的相對(duì)位置，此時(shí)只要給定一個(gè)接收機(jī)位置就能計(jì)算出另一個(gè)站點(diǎn)坐標(biāo)。若是兩臺(tái)接收機(jī)坐標(biāo)距離在10公里以內(nèi)，因?yàn)閮膳_(tái)接收機(jī)同時(shí)觀測(cè)同一個(gè)衛(wèi)星時(shí)產(chǎn)生的衛(wèi)星星歷誤差、時(shí)鐘誤差和電波空氣傳播誤差大體相同，所以，在進(jìn)行相對(duì)定位時(shí)，就能夠有效抵消（或削弱）上述誤差的影響，提升定位精度。通常情況下，相對(duì)定位精度±（5mm+1ppm.D）。這種測(cè)量定位方式主要在大地測(cè)量以及工程測(cè)量中使用。相對(duì)定位方法確定一個(gè)點(diǎn)大概觀測(cè)時(shí)間為0.5h～1h。差分定位：差分定位指的是在定位過程中使用2臺(tái)以上的GPS接收機(jī)，把其中一臺(tái)接收機(jī)安裝在地面已知坐標(biāo)點(diǎn)位置上作為基準(zhǔn)點(diǎn)，剩余的接收機(jī)安裝在待測(cè)電商。所有的接收機(jī)在同一時(shí)間實(shí)施單點(diǎn)定位，按照基準(zhǔn)站測(cè)量所得坐標(biāo)以及已知的坐標(biāo)就能計(jì)算得出定位結(jié)構(gòu)的位置差分或者是偽距差分。

（三）GPS測(cè)繪技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)

精確度高：和傳統(tǒng)測(cè)繪技術(shù)相比，GPS測(cè)繪技術(shù)具有良好的準(zhǔn)確性以及精度。GPS測(cè)繪技術(shù)直接和衛(wèi)星相連接，因此可以直接獲得點(diǎn)的三維坐標(biāo)位置。并且，很多傳統(tǒng)測(cè)繪技術(shù)由于條件限制而不能完成的測(cè)繪任務(wù)都可以經(jīng)由GPS技術(shù)快速、準(zhǔn)確的完成。從總體來(lái)說，在測(cè)繪工程領(lǐng)域，GPS測(cè)繪技術(shù)屬于現(xiàn)代測(cè)繪技術(shù)的一個(gè)高峰，這是很多傳統(tǒng)測(cè)繪技術(shù)不能達(dá)到的。節(jié)省測(cè)量時(shí)間，提高測(cè)量效率：傳統(tǒng)測(cè)繪技術(shù)往往需要較長(zhǎng)的時(shí)間，同時(shí)對(duì)人力、物力具有較大的需求，隨著現(xiàn)代化科學(xué)技術(shù)的日趨成熟，測(cè)繪技術(shù)的相關(guān)軟件得到了很大程度的改進(jìn)，能夠有效的提升測(cè)繪工作效率，節(jié)約測(cè)繪時(shí)間。在應(yīng)用GPS測(cè)繪技術(shù)時(shí)，應(yīng)用改進(jìn)的軟件對(duì)收集的信息進(jìn)行計(jì)算和整理，行之有效的節(jié)約了測(cè)量時(shí)間，提升了測(cè)量效率，減少了人力、物力的浪費(fèi)。

二、GPS技術(shù)在工程測(cè)繪中的具體應(yīng)用

GPS測(cè)繪技術(shù)運(yùn)用的領(lǐng)域很多，水電站、大壩等工程都離不開工程測(cè)繪，GPS測(cè)繪技術(shù)不僅不可以為工程師提供地理位置數(shù)據(jù)，還可以提供各種施工地點(diǎn)的磁場(chǎng)分析，目前主要運(yùn)用GPS測(cè)繪技術(shù)的領(lǐng)域還是市政交通效率鋪設(shè)領(lǐng)域。在城市交通線路的建設(shè)中，它被用于交通線路的縱橫斷面的測(cè)繪，根據(jù)測(cè)量的數(shù)據(jù)設(shè)定交通線建設(shè)坐標(biāo)，然后開始中樁放樣的工作，之后的抄平工作則利用水準(zhǔn)儀進(jìn)行。在城際或者國(guó)際高速公路等的建設(shè)中，除了提供各種地理坐標(biāo)以外，還可以為工程師進(jìn)行施工環(huán)境的分析提供參考數(shù)據(jù)。

（一）GPS測(cè)繪技術(shù)的外業(yè)測(cè)繪

在室外的測(cè)繪工作中，GPS定位儀器的選擇點(diǎn)很重要，選擇點(diǎn)直接影響觀測(cè)數(shù)據(jù)的精確值。所以，在進(jìn)行測(cè)繪工作之前必須要花一定的時(shí)間和精力去做好選擇點(diǎn)的工作，為了確保選擇點(diǎn)的準(zhǔn)確性，工作人員要事先進(jìn)行實(shí)地考察，檢查坐標(biāo)系統(tǒng)是否完好，然后再經(jīng)過對(duì)比分析確定一個(gè)最為合適的選擇點(diǎn)，同時(shí)要考慮選擇點(diǎn)所在的外部環(huán)境條件，比如風(fēng)向、風(fēng)力等。如果選擇點(diǎn)所在位置處于風(fēng)口，那在安裝坐標(biāo)系統(tǒng)時(shí)要注意固定坐標(biāo)架，考慮到三角形的穩(wěn)定性，可以將坐標(biāo)系統(tǒng)設(shè)置為三角形來(lái)抵抗外部的壓力。

（二）GPS測(cè)繪系統(tǒng)布網(wǎng)工作

GPS測(cè)繪系統(tǒng)的布網(wǎng)工作有以下常規(guī)的程序：比較蜿蜒盤旋的盤山公路等工程的實(shí)施過程中，一般情況下要將測(cè)繪系統(tǒng)的各個(gè)選擇點(diǎn)連成三角形，因?yàn)樵跍y(cè)繪設(shè)計(jì)時(shí)考慮到了三角形具有穩(wěn)定性的數(shù)學(xué)原理，當(dāng)然，在遇到所需測(cè)繪地域面積過大、選擇點(diǎn)較多的情況時(shí)，采用邊連式和網(wǎng)連式兩種連接方法都是可行的，通過將各個(gè)選擇點(diǎn)連接成幾何形狀的方法很大程度上有利于測(cè)繪數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)。以上介紹的是GPS測(cè)繪技術(shù)在測(cè)繪工程中比較常見、也比較實(shí)用的方法。除了這些還有很多其他的方法，工程師們將其運(yùn)用到各種交通線路鋪設(shè)工程中，發(fā)揮它高效率、高精準(zhǔn)度的特點(diǎn)為測(cè)繪工作帶來(lái)了許多便利，促使整個(gè)建設(shè)工程順利進(jìn)行。

（三）高程測(cè)量

在測(cè)繪工程測(cè)量工作當(dāng)中，高程的測(cè)量是一個(gè)較為重要的測(cè)量工作內(nèi)容。在一定程度上，高程的測(cè)量往往關(guān)系著水利水電類工程對(duì)應(yīng)工程量推算及計(jì)算的精準(zhǔn)性，直接影響著測(cè)繪工程造價(jià)預(yù)算及安全性等各項(xiàng)問題。那么，在實(shí)際的測(cè)繪工程測(cè)量工作當(dāng)中，通過GPS該項(xiàng)測(cè)量技術(shù)，就能夠?qū)崿F(xiàn)高精準(zhǔn)度地高程測(cè)量，可直接將地面點(diǎn)大地的實(shí)際高度精準(zhǔn)度測(cè)量出來(lái)，并將GPS測(cè)量點(diǎn)大地的高與標(biāo)準(zhǔn)高之間的差異，準(zhǔn)確地計(jì)算出來(lái)，而后采用曲面擬合或者平面擬合法實(shí)施高程的擬合。那么，通過GPS該項(xiàng)測(cè)量技術(shù)有效性地運(yùn)用，能夠最大限度地提高測(cè)繪工程總體測(cè)量工作的精準(zhǔn)度，為其后期的施工建設(shè)提供完備地、精準(zhǔn)地?cái)?shù)據(jù)資料。

三、結(jié)語(yǔ)：

在當(dāng)今的GPS測(cè)繪技術(shù)中，GPS測(cè)繪不僅可以將位置以坐標(biāo)點(diǎn)的形式展現(xiàn)給使用者，還可以將測(cè)繪的時(shí)間、地點(diǎn)、速度等信息傳遞給使用者，進(jìn)一步擴(kuò)大了使用者對(duì)測(cè)繪信息的認(rèn)識(shí)面。另外，GPS測(cè)繪技術(shù)還廣泛應(yīng)用于導(dǎo)航領(lǐng)域中，現(xiàn)在電子版地圖幾乎已經(jīng)替代了紙質(zhì)版地圖，人們只需要一只裝有導(dǎo)航系統(tǒng)的手機(jī)就可以自動(dòng)規(guī)劃最優(yōu)路線，對(duì)人們的生產(chǎn)、生活起到了很大的作用。最后，GPS測(cè)繪技術(shù)還應(yīng)用于海洋測(cè)量、航空攝影測(cè)量等領(lǐng)域，GPS技術(shù)對(duì)人們的生活產(chǎn)生了積極的作用，但是它的發(fā)展歷程還需要隨著時(shí)代的變化不斷地發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

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