工程測繪中GPS測繪技術(shù)的應(yīng)用探析

龍周旭

（江西省煤田地質(zhì)局二二四地質(zhì)隊，江西 南昌 330000）

在現(xiàn)階段，我國的科學(xué)技術(shù)發(fā)展迅速，GPS技術(shù)由于測量精度高和測量速度快等優(yōu)勢，更多的被應(yīng)用于工程建設(shè)項目中[1]。GPS測繪系統(tǒng)又被稱之為全球定位系統(tǒng)，主要借助衛(wèi)星定位系統(tǒng)確定目標(biāo)的位置信息。

1 GPS測繪技術(shù)概述

GPS測繪技術(shù)是衛(wèi)星定位測繪技術(shù)，由于GPS技術(shù)可以應(yīng)用于地質(zhì)工程，所以它有更廣闊的發(fā)展空間。隨著我國地質(zhì)工程技術(shù)水平的逐步提高，使工程測繪更加科學(xué)、嚴(yán)謹(jǐn)。GPS測繪系統(tǒng)主要由GPS衛(wèi)星、地面監(jiān)測系統(tǒng)和用戶設(shè)備這三部分組成。在GPS測繪技術(shù)的應(yīng)用過程中，主要需要以下三種設(shè)備：GPS定位反射接收信息傳輸機、衛(wèi)星信號傳輸解讀器和可移動衛(wèi)星信號發(fā)收裝置。在GPS衛(wèi)星對被測對象進行觀測的時候，地面監(jiān)控系統(tǒng)為衛(wèi)星提供了星歷從而計算處理不同衛(wèi)星的時間差。地面監(jiān)控系統(tǒng)將被測對象的信息數(shù)據(jù)發(fā)送到衛(wèi)星后，衛(wèi)星導(dǎo)航再將其發(fā)送到用戶設(shè)備中。測繪人員通過可移動衛(wèi)星接收裝置對數(shù)據(jù)信息進行采集和發(fā)送，然后通過總控計算機系統(tǒng)對數(shù)據(jù)進行分析。

2 GPS測繪技術(shù)的特點

地面監(jiān)測站、空間衛(wèi)星和用戶使用的儀器是采取測繪數(shù)據(jù)信息的必備配置。測繪技術(shù)人員還可以通過操作用戶儀器連接多個衛(wèi)星，這樣可以有效地減少因大氣折射、衛(wèi)星軌道變化等因素而導(dǎo)致的誤差。結(jié)合實際工程測繪來看，GPS測繪技術(shù)測量的數(shù)據(jù)比傳統(tǒng)測量方法測量的數(shù)據(jù)更準(zhǔn)確，效率更高。特別是在300m至1500m的工程測繪中，GPS測繪系統(tǒng)制圖的持續(xù)時間調(diào)整為一個多小時，制圖數(shù)據(jù)甚至可以精確到毫米。使用GPS測繪技術(shù)與計算機結(jié)合完成工程測繪工作時，運作更簡單。由于該裝置比較簡單，操作步驟也會相對簡化，可廣泛應(yīng)用于各類工程測繪中。近年來，GPS測繪技術(shù)的應(yīng)用范圍也逐漸擴大，其自動化和一體化程度有所提高，減少了人為或其他因素造成的誤差，大大提高了工程測繪的準(zhǔn)確性。GPS測繪系統(tǒng)控制制圖技術(shù)比其他制圖工具更具創(chuàng)新性，GPS測繪技術(shù)的優(yōu)勢在于可以將靈活、準(zhǔn)確的對三維控制網(wǎng)絡(luò)加以利用，并減少周圍干擾物體對數(shù)據(jù)的影響，避免產(chǎn)生誤差。它不僅提供了使用水平面、經(jīng)緯儀、遙感技術(shù)測量的高程、角度和距離，而且還可以使建立的坐標(biāo)不受位置和環(huán)境的影響，完善了傳統(tǒng)制圖技術(shù)的不足，提高工作效果。

3 GPS測繪技術(shù)在工程測繪中的應(yīng)用

GPS測繪技術(shù)在工程測繪中特點和應(yīng)用概括如下表1所示：

表1 GPS測繪技術(shù)在工程測繪中的應(yīng)用

（1）GPS測繪技術(shù)數(shù)據(jù)的處理。與常規(guī)的測量工作一樣，由GPS測繪技術(shù)得到的測量數(shù)據(jù)，需要通過數(shù)據(jù)處理才能得到最后的結(jié)果。但必須將其分為GPS基線向量解算以及基線向量網(wǎng)平差計算兩個階段，從原始衛(wèi)星觀測數(shù)據(jù)到最大值的兩階段線性矢量網(wǎng)絡(luò)尺度差計算，最終定位結(jié)果。就數(shù)據(jù)處理過程來說，要通過數(shù)據(jù)采集、傳輸、預(yù)處理和基線解算、基線向量網(wǎng)平差計算等流程來完成。

（2）測定大地控制網(wǎng)點。實際工程測繪過程中，一般地質(zhì)測量網(wǎng)由基線或測量線組成，如果想要更精確的地理位置和坐標(biāo)，就必須充分利用GPS測繪技術(shù)來進行精確定位和數(shù)據(jù)處理。通過實地調(diào)查，GPS測繪技術(shù)可以快速處理多組觀測數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)分析有助于減輕工作量和提高工作效率。通過收集、傳輸和處理數(shù)據(jù)，提供了基本解決辦法和參考指南，測量網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)可以反映在設(shè)備上，有效的增強了地質(zhì)工程勘察中測繪工作的質(zhì)量。

（3）研究地球力學(xué)和災(zāi)害預(yù)報。對于地質(zhì)工程勘察測繪的項目，應(yīng)將地球力學(xué)和災(zāi)害預(yù)報作為主要研究方向。

傳統(tǒng)的人工工程測繪方法雖然可以查詢或計算出以往的一些數(shù)據(jù)和資料，但其已經(jīng)不適應(yīng)于現(xiàn)代數(shù)據(jù)處理的發(fā)展，往往會出現(xiàn)數(shù)據(jù)信息不足、不準(zhǔn)確等缺點。因此，傳統(tǒng)的人工測繪方法逐漸被淘汰。隨著GPS技術(shù)的廣泛應(yīng)用和快速發(fā)展，使得我國工程測繪技術(shù)得到很大的提升，也在一定程度上推動了我國在地球力學(xué)和災(zāi)害預(yù)報等方面的研究。

（4）虛擬現(xiàn)實技術(shù)應(yīng)用。由于目前的大部分工程項目的建設(shè)地點都位于地勢地貌條件復(fù)雜、地質(zhì)災(zāi)害多發(fā)的位置，增加了測繪工作的難度。測繪人員可通過GPS技術(shù)模擬虛擬現(xiàn)實環(huán)境對此類型區(qū)域進行模擬。具體工作有數(shù)據(jù)的測量、接收和制圖工作，這些工作都要在計算機上將測繪目標(biāo)的坐標(biāo)位置準(zhǔn)確顯現(xiàn)。在開展各類工作之前，測繪人員應(yīng)提前對測繪流程進行模擬，以此避免在實際測繪工作時出現(xiàn)操作失誤、技術(shù)應(yīng)用不到位等問題。

4 GPS測繪技術(shù)的應(yīng)用方法

（1）實時動態(tài)測繪。區(qū)別于傳統(tǒng)的測繪技術(shù)，GPS測繪技術(shù)可以實現(xiàn)實時動態(tài)測量。以江西地區(qū)為例，它是在確定的地物坐標(biāo)位置安裝GPS接收設(shè)備，并連接GPS衛(wèi)星系統(tǒng)，實現(xiàn)對測量信息的實時傳輸。

（2）靜態(tài)定位觀測。多年前在規(guī)模較大的特種精密工程施工中，主要采用的是傳統(tǒng)測量方法，采用一系列測量控制點構(gòu)成基本三角網(wǎng)，利用傳統(tǒng)測量裝置進行測角與測距，但傳統(tǒng)方法存在圖形條件較難滿足、外業(yè)工作量大、控制網(wǎng)精度難控制等缺陷。而GPS定位技術(shù)為基礎(chǔ)的靜態(tài)定位觀測可以彌補。

（3）江西地區(qū)工程測繪實例。江西地區(qū)為長江三角洲經(jīng)濟區(qū)、珠江三角洲經(jīng)濟區(qū)和海峽西岸經(jīng)濟區(qū)的中心腹地。雖然物產(chǎn)資源豐富，但也是我國自然災(zāi)害較為嚴(yán)重的省份，僅突發(fā)性地質(zhì)災(zāi)害點就達(dá)到一萬余處，這對工程項目的測繪工作產(chǎn)生了巨大的困難。幾十年的測繪實踐表明，要提供高效可靠的測繪保障服務(wù)，就必須建立一套完備行之有效的應(yīng)急保障體系。一個項目工程大致分為項目工程測繪、設(shè)計階段、項目實施階段這三部分。首先，GPS測繪技術(shù)脫離傳統(tǒng)的測繪方式，直接通過實景模型模擬測量并獲得準(zhǔn)確的實際地形測量數(shù)據(jù)。利用無人機進行掃描創(chuàng)建出精準(zhǔn)的三維模型，三維模型可以直觀地反映出現(xiàn)場的數(shù)據(jù)。設(shè)計階段是通過視頻或照片資料計算創(chuàng)建的實景模型輔助設(shè)計，讓設(shè)計不再從一張白紙開始。最后的項目實施階段，可通過無人機掃描的實景模型做場地布置規(guī)劃，監(jiān)督、記錄項目進展實施情況，實景進度與計劃進度對比、進度分析、匯報等。利用GPS測繪技術(shù)不僅省時省力，而且可以減少誤差，這使江西地區(qū)的工程測繪工作質(zhì)量和效率得到極大的提升。

5 結(jié)語

綜上所述，GPS測繪不僅具有準(zhǔn)確性、科學(xué)性，而且大大減少了工作過程中一些不必要的人力和物力。我國強大的現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)推動了GPS技術(shù)在各種生產(chǎn)生活中的應(yīng)用，為人們的生活帶來了很大的便利條件。但GPS技術(shù)還需要不斷地完善和發(fā)展，從而為各行各業(yè)提供技術(shù)支持，為社會的發(fā)展做出貢獻(xiàn)。