GPS測繪技術(shù)在工程測繪中的應用

丁 琳

河南鎮(zhèn)平縣自然資源局，河南 鎮(zhèn)平 474250

1 GPS測繪概述

1.1 GPS測繪技術(shù)的基本原理

GPS測繪技術(shù)的應用核心是衛(wèi)星導航系統(tǒng)，通過全球定位系統(tǒng)，利用距離交會法，對相應環(huán)境條件進行測繪。該技術(shù)的主要原理是，在需要測繪的位置設(shè)置相應的點位，安裝GPS信號接收機，然后接收GPS衛(wèi)星發(fā)出的導航電文。再通過計算機軟件對多個位置接收的導航電文及數(shù)據(jù)進行計算分析，最終計算出GPS衛(wèi)星和不同接收器之間的距離，進而繪制三維坐標。三維坐標一旦確立，技術(shù)人員可以進一步對相關(guān)工程所在地的各個重要點位進行精確定位，為后續(xù)的工程設(shè)計與施工奠定重要的基礎(chǔ)［1］。值得一提的是，使用坐標系時，技術(shù)人員可以通過對控制點的靈活控制，進一步提高觀測效果。

1.2 GPS測繪技術(shù)的構(gòu)成

在使用GPS測繪技術(shù)時，起到主要作用的就是空間衛(wèi)星群和地面監(jiān)控系統(tǒng)，另外地面信號接收器、數(shù)據(jù)分析軟件等，也是不可或缺的一部分。首先，空間衛(wèi)星群是位于離地面約20萬km的近太空分布的人造衛(wèi)星群，這些衛(wèi)星在6個軌道上均勻分布，衛(wèi)星之間夾角是60°。在地球赤道附近軌道上的衛(wèi)星的夾角有一定傾斜，這主要是為了確保相關(guān)位置至少能夠接收到4顆衛(wèi)星發(fā)出的信號。其次，地面控制系統(tǒng)主要是由主控站、監(jiān)測站、注入站構(gòu)成，主要是對GPS衛(wèi)星進行控制，并擔當數(shù)據(jù)分析處理的任務(wù)。另外，衛(wèi)星接收設(shè)備包括接收機、氣象儀等，用于接收來自衛(wèi)星的各類信號，同時這些設(shè)備還與用于測繪等方面的軟件連接，對接收到的信號進行分析處理。

2 GPS測繪技術(shù)在工程測繪中的應用優(yōu)勢

2.1 定位精確度高

如今我國GPS技術(shù)迅速發(fā)展，GPS的定位精確度非常高。比如，針對300～1500m的工程測繪，使用GPS測繪技術(shù)，可以將定位數(shù)據(jù)誤差控制在毫米級。尤其是在一些復雜的野外環(huán)境當中，GPS技術(shù)可以有效應對不同的干擾因素，充分保證定位精度，為工程建設(shè)打下可靠基礎(chǔ)。

2.2 操作簡便效率高

相對于其他工程測繪技術(shù)，GPS測繪技術(shù)的操作難度更低，測繪時間更短。尤其是在與計算機軟件結(jié)合使用之后，GPS測繪技術(shù)的執(zhí)行環(huán)節(jié)更少，操作更為簡便，進而降低人工操作的誤差，可以有效提高技術(shù)人員對測繪結(jié)果的有效控制。

2.3 適用面更廣

得益于GPS測繪技術(shù)獨特的執(zhí)行方式，其能夠適用于更多復雜的野外環(huán)境。尤其在能源勘探、高速公路建設(shè)工程當中，GPS測繪技術(shù)的應用能夠滿足復雜環(huán)境下的大范圍、高精度測繪工作要求，同時降低測繪工作難度。同時，如今GPS測繪技術(shù)的自動化水平越來越高，可以實現(xiàn)對大范圍區(qū)域的長期持續(xù)測繪，并通過計算機自動計算出相關(guān)數(shù)據(jù)，或繪制相關(guān)圖表。

2.4 技術(shù)發(fā)展前景好

相對于傳統(tǒng)的測繪技術(shù)，GPS測繪技術(shù)與當下重要的計算機技術(shù)、軟件技術(shù)、信息技術(shù)的結(jié)合前景更好。簡單來講，GPC測繪技術(shù)在現(xiàn)代科技、大數(shù)據(jù)環(huán)境下有好的發(fā)展趨勢。例如，虛擬現(xiàn)實技術(shù)作為一種將虛擬與現(xiàn)實有機結(jié)合的技術(shù)，在工程建設(shè)開發(fā)中有十分好的應用前景。將GPS測繪技術(shù)與虛擬現(xiàn)實技術(shù)進行結(jié)合，可以利用計算機成像軟件，將GPS監(jiān)測到的數(shù)據(jù)和形成的三維坐標結(jié)合起來，生成三維模擬圖。相對于傳統(tǒng)的平面圖，該三維模擬圖能夠給工程設(shè)計、開發(fā)、施工建設(shè)單位提供更為直觀的效果和更全面的數(shù)據(jù)，對提高工程建設(shè)水平有重要的作用。

3 GPS測繪技術(shù)在工程測繪中的應用

3.1 土地動態(tài)監(jiān)測

如今我國城市化進程加快，國家建設(shè)水平不斷提高，但是關(guān)于土地資源的利用面臨一些問題。為了保證社會的可持續(xù)發(fā)展，土地動態(tài)監(jiān)測工作不可或缺。土地動態(tài)監(jiān)測的對象主要是從自然和社會兩個角度，分析各地區(qū)土地資源的利用情況，為國家規(guī)劃、環(huán)境分析提供重要的決策依據(jù)。使用GPS測繪技術(shù)，將能夠提升土地動態(tài)監(jiān)測工作效率和監(jiān)測范圍，獲取更有價值的監(jiān)測數(shù)據(jù)。例如，在公共交通工程的建設(shè)中，相關(guān)部門需要對相關(guān)地區(qū)土地資源利用情況進行監(jiān)測和分析，尤其要考慮該地區(qū)民眾聚居情況、農(nóng)田分布情況等，進而制定更合適的交通工程設(shè)計方案。利用GPS測繪技術(shù)，可以迅速在較大范圍內(nèi)獲取相應的土地資源數(shù)據(jù)信息，并繪制相應的三維模擬圖。通過直觀的三維模擬圖和測繪數(shù)據(jù)，交通工程的開發(fā)設(shè)計單位可以在滿足基本的工程建設(shè)規(guī)范的基礎(chǔ)上，降低對相關(guān)地區(qū)環(huán)境、農(nóng)業(yè)及居民的影響，進一步提高工程設(shè)計開發(fā)水平。

3.2 工程變形監(jiān)測

在現(xiàn)代不同工程中，結(jié)構(gòu)及構(gòu)件變形問題比較常見，而引發(fā)這類問題的除了設(shè)計、工藝原因以外，地質(zhì)環(huán)境因素也十分重要。為了更好解決工程變形問題，需要對工程各結(jié)構(gòu)體、構(gòu)件進行變形監(jiān)測，而GPS測繪技術(shù)在該領(lǐng)域中的應用價值很高。具體來講，在工程變形監(jiān)測中，主要是使用GPS測繪技術(shù)中的三維模擬系統(tǒng)，精確檢測建筑結(jié)構(gòu)體的變形量，然后繪制三維模擬圖。比如，在水利工程的管理維護中，通過在大壩上安裝信號接收裝置，通過GPS定位系統(tǒng)，可以實時監(jiān)測大壩每個位置的變化情況，進而模擬大壩結(jié)構(gòu)形變情況。在此基礎(chǔ)上，由技術(shù)人員進行分析，及時發(fā)現(xiàn)安全及質(zhì)量隱患，采取有效方式進行處理和應對。值得一提的是，通過GPS測繪系統(tǒng)與大壩安全預警系統(tǒng)的結(jié)合，系統(tǒng)可以通過實時監(jiān)測得到的數(shù)據(jù)的動態(tài)分析，預測大壩形變趨勢，對有安全隱患的現(xiàn)象發(fā)出預警。

3.3 大型橋梁及隧道工程測繪

隨著社會經(jīng)濟的進一步發(fā)展，城市化進程的加快，大型橋梁、隧道工程越來越多。在這類工程的建設(shè)中，需要充分利用現(xiàn)代工程測繪技術(shù)，其中GPS測繪技術(shù)在大型工程野外勘探及測繪中有更高的應用價值。傳統(tǒng)橋梁隧道工程的測繪過程中，主要用到全站儀、測距儀、水準儀等設(shè)備，需要消耗大量的人力資源成本和時間。而在跨海大橋這類規(guī)模大、條件復雜的工程當中，利用GPS測繪技術(shù)，可以有效解決兩岸通視困難問題，結(jié)合GPS技術(shù)的應用，可以進一步確定好觀測點，為后續(xù)的工程建設(shè)打下可靠的基礎(chǔ)。在隧道工程的測繪中，面對復雜的地貌、地形條件，使用GPS測繪技術(shù)，可以規(guī)避復雜的自然因素的影響，提高測繪精準度，并通過大量的數(shù)據(jù)，為工程設(shè)計和施工提供重要依據(jù)。

4 結(jié)束語

綜上所述，在當代不同的工程開發(fā)與建設(shè)中，工程測繪工作承擔的責任越來越大。傳統(tǒng)工程測繪技術(shù)不僅在測繪精度、測繪效率等方面存在一些問題，同時也無法滿足當代大型工程的建設(shè)需求。為此，相關(guān)單位應當重視對GPS測繪技術(shù)的研究和應用，同時將其與現(xiàn)代計算機科學、信息技術(shù)、虛擬現(xiàn)實技術(shù)等進行有機結(jié)合，進一步發(fā)揮GPS測繪技術(shù)的優(yōu)勢，提高工程建設(shè)水平。