GPS 測量技術(shù)在工程測量中的應(yīng)用研究

彭成山

（上海地礦工程勘察有限公司，上海 200072）

GPS 測量技術(shù)是當(dāng)前科學(xué)技術(shù)不斷進(jìn)步的重要體現(xiàn)，其應(yīng)用范圍較廣，作用性強，能進(jìn)一步提高工程在施工中的準(zhǔn)確性，為人們合理展開施工奠定了良好的基礎(chǔ)。對此，進(jìn)一步分析這一技術(shù)的特點以及其應(yīng)用性能，可以提高這一技術(shù)的使用效果，凸顯科技進(jìn)步的優(yōu)勢。

1 GPS 測量技術(shù)

GPS 測量技術(shù)在應(yīng)用中是借助于測量衛(wèi)星傳送的數(shù)據(jù)，并對這些數(shù)據(jù)進(jìn)行科學(xué)合理的分析，以獲得更為準(zhǔn)確的計算效果。在傳統(tǒng)的測量方法中，利用人工進(jìn)行測量的方法不僅難以獲得精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)，而且其測量方式也較為困難，因為傳統(tǒng)的方式主要是通過人工在固定的時間中進(jìn)行測量，耗費的時間長，并且越是高危的項目，則需要的時間越長。而借助于GPS 技術(shù)，工作人員只要將測量衛(wèi)星傳回的信息進(jìn)行數(shù)據(jù)分析和處理，就可以得出相關(guān)的數(shù)據(jù)，并且獲得的數(shù)據(jù)信息更為準(zhǔn)確，節(jié)省了工作人員的工作時間，提高了工作效率。

2 GPS 測量技術(shù)的特點

2.1 定位時間迅速

相對于傳統(tǒng)的人工定位的方法，GPS 測量技術(shù)是利用衛(wèi)星進(jìn)行定位的，在實際工作中，工作人員利用衛(wèi)星可以在較短的時間內(nèi)獲得要測量的具體信息，然后再將這些信息和數(shù)據(jù)傳送回來，工作人員對這些數(shù)據(jù)進(jìn)行分析后就可以獲得想要的結(jié)果。相對于傳統(tǒng)的人工拿著測量工具進(jìn)行實地測量的情況，這一技術(shù)節(jié)約了人們很多的時間，并且提高了工作效率，在一些具有高危特征的項目中，也提高了工人工作的安全性。

2.2 測量更方便

在傳統(tǒng)工人測量的過程中，需要根據(jù)天氣以及時間等多種因素進(jìn)行考慮，只有在時間恰當(dāng)、天氣質(zhì)量好的情況下才能進(jìn)行測量，如果在較為惡劣的天氣環(huán)境下進(jìn)行測量，很有可能造成數(shù)據(jù)的不準(zhǔn)確。而利用GPS 測量技術(shù)，工作人員可以不受時間以及天氣的限制，隨時進(jìn)行測量，進(jìn)而提高了施工的進(jìn)度和準(zhǔn)確度。

2.3 測量結(jié)果精準(zhǔn)

傳統(tǒng)的人工測量方式不僅在測量方式上效率較低，也難以保證測量結(jié)果的準(zhǔn)確性和精確性，因為人工手動測量的方式或多或少的都會出現(xiàn)一些誤差，并且越是具有危險性的項目，越是不利于工人測量，其誤差則會更大。而利用GPS 技術(shù)，其可以通過動態(tài)定位將測量的結(jié)果精確到厘米，并且當(dāng)前出現(xiàn)的靜態(tài)定位技術(shù)甚至可以將測量的結(jié)果精確到毫米，極大地提高了獲得的數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。工作人員通過利用這些更為精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)，可以提高施工的準(zhǔn)確性，從而使得建筑物的修建質(zhì)量更好。

3 技術(shù)的分類

3.1 靜態(tài)相對定位

當(dāng)前，靜態(tài)相對定位被廣泛應(yīng)用于各項工程測量的過程中，靜態(tài)相對定位又分為兩種，一種是GPS 1+N 模式，一種為常規(guī)靜態(tài)測量。

對于GPS 1+N 模式的相對定位，首先通過兩個以上已知點，進(jìn)行處理，將一臺GPS 接收機設(shè)置為基準(zhǔn)站，另外一臺或者多臺設(shè)置為移動站，可以通過移動站與基準(zhǔn)站之間的相對位置關(guān)系，再通過已知點可以獲得絕對位置。GPS1+1 的模式通常在進(jìn)行一定區(qū)域范圍內(nèi)快速進(jìn)行地形測繪，工程放樣作業(yè)等使用，其最大優(yōu)勢在于，相對于常規(guī)測量速度快，無需通視，測量精度高，相對于RTK 技術(shù)而言信號強，其缺點在于可控制范圍與已知點有關(guān)，且有最大可控制范圍。

常規(guī)靜態(tài)測量則是借助于至少3 臺以上GPS 接收機進(jìn)行作業(yè)，然后通過兩個已知點可以或者未知點的坐標(biāo)，實現(xiàn)對4 顆以上衛(wèi)星的同步觀測，并且根據(jù)要觀測的等級以及基線的長度，可以實現(xiàn)45min 以上的觀測時間，最大限度地實現(xiàn)觀測時間的延長以及效率的提高。GPS常規(guī)靜態(tài)作業(yè)多數(shù)用于工程控制網(wǎng)、大型工程變形監(jiān)測等相關(guān)工作，其有點在于無需已知點的通視、作業(yè)時間短、作業(yè)效率高，其缺點在于放置GPS 接收機位置周邊需無遮擋，需多臺GPS 接收機同時作業(yè)。

3.2 RTK 技術(shù)

RTK 技術(shù)當(dāng)前在我國的建筑工程中是應(yīng)用得最多的一項技術(shù)，這一技術(shù)在應(yīng)用中只需要一個人掌控地面終端就可以獲得要測量位置的具體信息。利用這樣的方式設(shè)定要測量的目標(biāo)點，然后再利用信息技術(shù)將獲得的這一目標(biāo)點的信息數(shù)據(jù)制定相關(guān)地形圖。同時通過城市重力場的數(shù)據(jù)，可對高程進(jìn)行似大地水準(zhǔn)面精化，獲得城市絕對高程，對于一些對高程精度不高的作業(yè)則可以直接利用。這一技術(shù)在應(yīng)用中較為簡單，對工作人員的要求并不高，并且設(shè)備攜帶輕便，在應(yīng)用中獲得了高度的評價。

3.3 動態(tài)相對定位

動態(tài)相對定位主要是應(yīng)用于移動物體的系統(tǒng)，其在工作中通過在物體上安裝收發(fā)裝置，借助GPS 定位，在物體移動的過程中獲得其位移、速度和加速度等參數(shù)。這一技術(shù)可以使移動站接收機利用移動站數(shù)據(jù)鏈接方式，獲得來自基準(zhǔn)站發(fā)射來的信號，在基站上進(jìn)行數(shù)據(jù)信息的處理，獲取被待測數(shù)據(jù)的位置。在此過程中，GPS 測量技術(shù)往往會借助于與RTK 技術(shù)的結(jié)合，以實現(xiàn)最終結(jié)果的優(yōu)化。

4 定位信息采集及處理

當(dāng)前，隨著城市各種新型行業(yè)的發(fā)展，層出不窮的工程設(shè)計也為GPS 測量技術(shù)提供了廣闊的發(fā)展前景，借助于信息技術(shù)的發(fā)展，GPS 測量技術(shù)需要發(fā)揮其高精度以及高速度的優(yōu)勢。為了進(jìn)一步利用這一技術(shù)，應(yīng)做好對信息技術(shù)的采集，在工程會使用實時動態(tài)定位系統(tǒng)以及靜態(tài)定位系統(tǒng)。除此之外，GPS 測量技術(shù)在應(yīng)用中容易受到外界環(huán)境的影響，不論是客觀的因素還是主觀的因素都可能會導(dǎo)致其作業(yè)出現(xiàn)問題。就衛(wèi)星系統(tǒng)而言，其信息的接收站以及地面?zhèn)鬏斞b置主要位于城市地區(qū)，這些位置對用戶進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸時會比較有利，但是容易受到周圍建筑物的阻擋，不利于信號的接受和控制。為了確保這一技術(shù)在當(dāng)前可以正常使用，工作人員可以對這些收發(fā)信號的位置進(jìn)行重新衡量，盡量避免外界因素的干擾，最大限度地發(fā)揮其功能。

5 精確工程施工位點

為了滿足人們對美好生活的追求，當(dāng)前在城市中的各項基礎(chǔ)設(shè)施施工不斷出現(xiàn)，并且在經(jīng)濟不斷發(fā)展的今天，人們對這些施工技術(shù)和設(shè)施都有了更高的要求。當(dāng)前我國在經(jīng)濟發(fā)展中不僅要提高城市的整體發(fā)展，還要實現(xiàn)對偏遠(yuǎn)地區(qū)的發(fā)展，一些偏遠(yuǎn)地區(qū)本身有著豐富的資源可以實現(xiàn)對其充分利用。但是利用傳統(tǒng)的技術(shù)難以對工程進(jìn)行有效的測量，人工測量又存在很多不確定因素。而借助GPS 測量技術(shù)的應(yīng)用就能夠很好地解決這一問題，實現(xiàn)對偏遠(yuǎn)地區(qū)建筑工程的精確定位，并且對這一工程附近的資源以及建筑單位都可以實現(xiàn)精確定位。在此基礎(chǔ)上，還可以利用自動化的手段對這些數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和優(yōu)化，幫助人們建立三維坐標(biāo)，實現(xiàn)對建筑設(shè)施的虛擬模擬，推動了偏遠(yuǎn)地區(qū)經(jīng)濟的發(fā)展。

6 項目整體監(jiān)控

在任何工程施工中都需要做好工程的監(jiān)控工作，這樣才能推動工程質(zhì)量的進(jìn)一步的發(fā)展。在GPS 技術(shù)中，工程監(jiān)控也是其重要的組成部分，在實際應(yīng)用中，其可以分為三部分：變形監(jiān)控、動態(tài)定位和建立工程控制網(wǎng)。首先，變形監(jiān)控。由于整個工程在施工中較為容易受到各種因素的干擾，當(dāng)受到較為重要的影響因素干擾時，會出現(xiàn)建筑傾斜甚至是地基位移等問題。對此，需要做好變形監(jiān)控。作為工程施工中監(jiān)控的重要組成部分，變形監(jiān)控主要是對整個工程中的比較復(fù)雜或者是體積比較大的施工工程進(jìn)行監(jiān)控，通過對其進(jìn)行變形監(jiān)控，可以避免工程在建設(shè)的過程中由于各種因素造成的地基位移、沉降和傾斜問題。其次，動態(tài)定位。顧名思義，這一定位是在工程測量中，不影響整體工程的進(jìn)度就可以實現(xiàn)對工程橫斷面等進(jìn)行的測量。最后，建立工程控制網(wǎng)。這一測量技術(shù)是在上述前兩個測量方法的基礎(chǔ)上進(jìn)行的應(yīng)用，除了具有上述兩者的優(yōu)勢以外，還具有成本低的優(yōu)勢，提高了企業(yè)的經(jīng)濟效益。

7 GPS 測量技術(shù)的實際應(yīng)用

當(dāng)前，包括建筑行業(yè)在內(nèi)的各項基礎(chǔ)設(shè)施的修建力度在不斷加大，GPS 這一測量技術(shù)更是被廣泛應(yīng)用于各項工程的施工中。在實際應(yīng)用中，GPS 測量技術(shù)也有不同的分類，根據(jù)應(yīng)用的具體情況的不同可以選擇具有不同優(yōu)勢的測量技術(shù)。比如無錫地鐵3 號線控制網(wǎng)采用GPS 常規(guī)靜態(tài)方式進(jìn)行布控，控制點間距均在1km 以上，大大提高了整個3 號線的控制精度；對于上海市農(nóng)村土地整治、郊野公園測繪工作，則采用常規(guī)靜態(tài)和GPS 1+N 模式相結(jié)合的方式進(jìn)行，通過常規(guī)靜態(tài)測量得到待測區(qū)域的控制網(wǎng)，然后通過GPS 1+N 進(jìn)行基站的擬合，提高整體精度，同時利用GPS 1+N 作業(yè)快，無需通視等有點進(jìn)行細(xì)部測繪，大大提高質(zhì)量和效率；日常的小范圍地形測繪、管線跟蹤測量、勘察孔的位置測繪等工作，多數(shù)采用RTK 技術(shù)進(jìn)行，同時利用似大地水準(zhǔn)精化得到的高程通過一定的方式檢核后可以直接利用到成果中。

8 結(jié)束語

總之，在科學(xué)技術(shù)的不斷推動下，GPS 測量技術(shù)獲得了廣泛的應(yīng)用。GPS 測量技術(shù)可以在更為安全的情況下獲得更加準(zhǔn)確的信息和數(shù)據(jù)，極大地提高了測量效率。另外，運用這一技術(shù)還可以對現(xiàn)場進(jìn)行逼真的模擬，以及時發(fā)現(xiàn)實際施工中的問題，避免施工中不必要的麻煩，提高施工效率。隨著基礎(chǔ)設(shè)施工程要求的不斷提高，需要利用信息技術(shù)推動其建設(shè)的發(fā)展，尤其是測量技術(shù)，由于傳統(tǒng)的人工在測量的過程中不可避免地受到一些客觀條件的限制，進(jìn)而造成數(shù)據(jù)的不準(zhǔn)確，影響了工程的順利進(jìn)行。利用GPS 測量技術(shù)可以進(jìn)一步提高施工過程中的數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性，為我國工程建設(shè)的發(fā)展提供了優(yōu)良的技術(shù)支持。