GPS測繪技術(shù)在工程測繪中的應(yīng)用

葉 楠

九江地質(zhì)工程勘察院，江西 九江 332000

工程測繪是現(xiàn)代工程項(xiàng)目建設(shè)過程中必不可少的重要環(huán)節(jié)，只有掌握精確、完備的地形地勢、空間定位等資料，決策、規(guī)劃、設(shè)計(jì)、施工等后續(xù)工程環(huán)節(jié)才可順利開展。從目前來看，工程測繪廣泛見于電力、水利、城建、環(huán)保、海洋、航空等多個(gè)領(lǐng)域當(dāng)中，對(duì)我國社會(huì)經(jīng)濟(jì)乃至綜合國力的整體發(fā)展具有重要支撐作用?；诖?，我們有必要對(duì)GPS 測繪技術(shù)在工程測繪中的應(yīng)用展開探究討論。

1 GPS 測繪技術(shù)在工程測繪中應(yīng)用的工作原理

GPS為“Global Positioning System”的縮寫，意為“全球定位系統(tǒng)”。該技術(shù)主要以地外人造衛(wèi)星為基礎(chǔ)，在全球范圍內(nèi)進(jìn)行動(dòng)態(tài)化、實(shí)時(shí)化的定位與導(dǎo)航。在此背景下，GPS 測繪技術(shù)就是基于GPS 衍生出的現(xiàn)代測繪技術(shù)。在應(yīng)用實(shí)踐中，GPS 測繪技術(shù)的工作原理為：首先，根據(jù)工程方案，在目標(biāo)區(qū)域內(nèi)設(shè)置出若干個(gè)測繪點(diǎn)，并裝設(shè)接收機(jī)，以此建立與GPS 衛(wèi)星的通信交互。然后，運(yùn)用數(shù)據(jù)運(yùn)算、三維建模等計(jì)算機(jī)技術(shù)，對(duì)接收機(jī)所接收到的衛(wèi)星導(dǎo)航電文進(jìn)行整合、處理與利用，從而建立起目標(biāo)區(qū)域的三維坐標(biāo)模型。在此過程中，平面坐標(biāo)可直接通過GPS 衛(wèi)星的定位導(dǎo)航信息獲得，高程坐標(biāo)可通過運(yùn)算接收機(jī)與衛(wèi)星之間的距離獲得。最后，在確定基本的三維坐標(biāo)模型后，相關(guān)人員再對(duì)測繪點(diǎn)進(jìn)行靈活控制，并進(jìn)一步提高主要測繪點(diǎn)或測繪區(qū)段的數(shù)據(jù)精確性，最終繪制出符合預(yù)期的工程測繪資料［1］。

2 GPS 測繪技術(shù)在工程測繪中應(yīng)用的優(yōu)勢特點(diǎn)

2.1 定位效果好

盡可能地做到“圖實(shí)一致”，是工程測繪工作的第一要義。在這一方面，GPS 測繪技術(shù)具備高度的可靠性與優(yōu)質(zhì)性。現(xiàn)階段，GPS 衛(wèi)星星座的24 人造衛(wèi)星已全部投用完成，在全球范圍內(nèi)的定位導(dǎo)航覆蓋率高達(dá)98%。同時(shí)，隨著相關(guān)技術(shù)的不斷發(fā)展，GPS 測繪技術(shù)的測繪精度也不斷提升?，F(xiàn)階段，在300m至1500m 范圍的工程測繪中，GPS 測繪技術(shù)可將數(shù)據(jù)的定位誤差縮小至毫米級(jí)別，由此產(chǎn)生的測繪圖紙自然也更具應(yīng)用價(jià)值。除此之外，GPS 技術(shù)對(duì)電磁干擾、障礙物干擾等的應(yīng)對(duì)能力也比較強(qiáng)，可滿足復(fù)雜環(huán)境下的工程測繪需求，具有良好的技術(shù)適應(yīng)性與工作穩(wěn)定性。

2.2 操作更便捷

在傳統(tǒng)時(shí)期，人們?nèi)舨扇∪斯せ臏y繪方法，需要親身進(jìn)入到目標(biāo)區(qū)域當(dāng)中，并開展長周期、持續(xù)性的信息采集與位置分析工作。在信息采集、分析完成后，手繪圖紙也會(huì)耗費(fèi)人員大量的時(shí)間與精力，且成品精度很難保證。相比之下，GPS 測繪技術(shù)以接收機(jī)、傳感器、計(jì)算機(jī)等設(shè)備為依托，可表現(xiàn)出很強(qiáng)的去人工化特性，實(shí)現(xiàn)便捷、高效的數(shù)據(jù)采集與數(shù)據(jù)反饋。同時(shí)，在測繪數(shù)據(jù)傳入計(jì)算機(jī)系統(tǒng)后，相關(guān)人員可通過GIS、CAD 等軟件工具，直接進(jìn)行三維坐標(biāo)模型的建立生成，并通過調(diào)整局部參數(shù)、編輯模型要素的方式，便捷地實(shí)現(xiàn)繪圖精度的進(jìn)一步提高。這樣一來，不僅可有效節(jié)省時(shí)間、人力等成本，還能降低工程測繪中誤差風(fēng)險(xiǎn)的出現(xiàn)幾率。

3 GPS 測繪技術(shù)在工程測繪中應(yīng)用的主要方向

3.1 GPS 測繪技術(shù)在工程變形監(jiān)控中的應(yīng)用

在建筑工程項(xiàng)目的建設(shè)過程中，受到施工技術(shù)、建筑材料、受力結(jié)構(gòu)、地面沉降等多方面因素影響，建筑體的變形問題時(shí)有發(fā)生，對(duì)工程質(zhì)量構(gòu)成很大威脅。所以，及時(shí)感知和掌握建筑體的變形故障，并實(shí)施出有效的應(yīng)對(duì)策略，對(duì)建筑工程的保質(zhì)交付與成本控制具有重要意義。此時(shí)，將GPS 測繪技術(shù)應(yīng)用到建筑工程的測繪實(shí)踐中，可達(dá)到良好的變形監(jiān)控效果。

例如，在全長500m 的大壩建設(shè)中，相關(guān)人員先按照100m的間隔距離設(shè)置出了5 個(gè)大壩監(jiān)測基準(zhǔn)點(diǎn)，后又在大壩兩側(cè)陸續(xù)增加了三個(gè)重點(diǎn)監(jiān)測點(diǎn)。在此基礎(chǔ)上，將8 個(gè)精確度10±5m、檢測頻率5700 的GPS 檢測設(shè)備裝設(shè)在監(jiān)測點(diǎn)處，以此構(gòu)成大壩的全天候、實(shí)時(shí)性監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)。30 日周期結(jié)束后，綜合8 個(gè)監(jiān)測點(diǎn)的數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，大壩的總體位移在±1mm～±2mm之間，處在大壩平穩(wěn)的位移變化規(guī)律之下，即沒有明顯的變形故障發(fā)生，代表大壩的建設(shè)效果符合工程預(yù)期。

3.2 GPS 測繪技術(shù)在地理網(wǎng)點(diǎn)布控中的應(yīng)用

集宏觀布網(wǎng)與微觀布點(diǎn)于一體，對(duì)目標(biāo)區(qū)域的地理地形分布狀態(tài)進(jìn)行了解，并明確出具體的基準(zhǔn)點(diǎn)、基準(zhǔn)線、輪廓線，是城市規(guī)劃、國土調(diào)查等工程領(lǐng)域中常用的測繪思路。在此背景下，做好GPS 測繪技術(shù)的有效應(yīng)用，能顯出提升地理網(wǎng)點(diǎn)布控的效率與質(zhì)量。例如，相關(guān)人員可將GPS-RTK 技術(shù)、航拍攝影技術(shù)、GIS 技術(shù)等綜合運(yùn)用到城市地理信息的動(dòng)態(tài)采集當(dāng)中，從而繪制出既有三維坐標(biāo)體系，又能具體表現(xiàn)城市布局細(xì)節(jié)的模型圖。在此基礎(chǔ)上，再利用GPS 數(shù)據(jù)光束法，對(duì)既有區(qū)域網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行平差控制，進(jìn)一步明確控點(diǎn)數(shù)量。最后，以GPS 導(dǎo)航衛(wèi)星傳回的動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，利用像片調(diào)繪技術(shù)對(duì)模型圖中的變更物、遮擋物進(jìn)行補(bǔ)測調(diào)整，從而獲得最終的地理網(wǎng)點(diǎn)布控資料，為城建規(guī)劃與改造工程的方案制定、施工實(shí)踐提供充足依據(jù)。

3.3 GPS 測繪技術(shù)在水下地形測繪中的應(yīng)用

水下地形測繪是地質(zhì)測量的必要環(huán)節(jié)，同時(shí)也是地質(zhì)測量的重難點(diǎn)。在傳統(tǒng)時(shí)期，人們通常會(huì)使用測深儀、經(jīng)緯儀、潮位儀等設(shè)備進(jìn)行水下地形測繪，但這些設(shè)備的技術(shù)難度比較大、應(yīng)用流程相對(duì)繁瑣，既會(huì)引起不菲的人員培訓(xùn)投入成本，也不利于測繪效率、測繪精度的充分保障。而在應(yīng)用GPS 測繪技術(shù)后，相關(guān)人員將GPS 檢測設(shè)備、接受裝置布設(shè)到水下環(huán)境當(dāng)中，便可建立起與人造衛(wèi)星相反饋、與計(jì)算機(jī)系統(tǒng)相交互的水下測繪體系，從而實(shí)現(xiàn)水下地形地勢的便捷化采集、自動(dòng)化成圖，為地質(zhì)圖紙的完整性提供有力保障。

4 結(jié)論

總而言之，將GPS 測繪技術(shù)應(yīng)用于工程測繪領(lǐng)域中，能有效解決傳統(tǒng)時(shí)期人工測繪的長周期、低精度問題，以及專業(yè)設(shè)備的應(yīng)用難、投入大問題，進(jìn)而顯著提升工程測繪的經(jīng)濟(jì)性、便捷性與可靠性，為后續(xù)工程活動(dòng)創(chuàng)設(shè)出優(yōu)質(zhì)的資料基礎(chǔ)。