探究GPS 測(cè)量技術(shù)及其在工程測(cè)量中的應(yīng)用

王波

山西通暢工程勘察設(shè)計(jì)咨詢有限公司 山西太原 030006

GPS 測(cè)量技術(shù)在80 年代就已經(jīng)被廣泛應(yīng)用，備受測(cè)量相關(guān)行業(yè)、產(chǎn)業(yè)的高度關(guān)注，GPS 測(cè)量技術(shù)在深化研究和推廣中有效促進(jìn)了工程測(cè)量技術(shù)的發(fā)展，對(duì)測(cè)繪定位技術(shù)進(jìn)行了革命性的變革。探究GPS 測(cè)量技術(shù)及其在工程測(cè)量中的應(yīng)用在當(dāng)今社會(huì)具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1 什么是GPS 定位系統(tǒng)

1.1 GPS 的空間部分

GPS 是由24 顆約20 萬(wàn)公里高度的龐大的空間衛(wèi)星群構(gòu)成的，這個(gè)龐大的衛(wèi)星群均勻的分布在6 個(gè)軌道面上，相互之間各個(gè)平面的角度互為60 度，保證了地球平面上能夠隨時(shí)隨地的接收到4-11顆衛(wèi)星的信號(hào)。

1.2 GPS 的地面部分

GPS 的地面控制系統(tǒng)包含了1 個(gè)主控站、3 個(gè)注入站和5 個(gè)監(jiān)控站，監(jiān)控站對(duì)衛(wèi)星的工作狀態(tài)起到監(jiān)督作用，并接受衛(wèi)星信號(hào)，主控站根據(jù)觀測(cè)到的數(shù)據(jù)對(duì)對(duì)衛(wèi)星的星歷和衛(wèi)星鐘的改正參數(shù)進(jìn)行計(jì)算。

1.3 GPS 用戶部分

GPS 的接收機(jī)、數(shù)據(jù)處理軟件和相應(yīng)的用戶設(shè)備是組成GPS的用戶設(shè)備三大部分。用戶設(shè)備主要是接受衛(wèi)星的信號(hào)，并分析利用這些信號(hào)數(shù)據(jù)進(jìn)行定位。隨著科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展，GPS 定位用戶設(shè)備越來(lái)越輕便，體積越來(lái)越小，方便了測(cè)量人員在工程測(cè)量中的工作。

2 GPS 測(cè)量技術(shù)的優(yōu)勢(shì)

GPS 定位測(cè)量技術(shù)備受測(cè)量工作者的矚目，它具有精度高、耗時(shí)少、自動(dòng)化、便捷性等技術(shù)優(yōu)勢(shì)。隨著技術(shù)的深入研究，現(xiàn)階段的GPS 測(cè)量技術(shù)的精準(zhǔn)度已經(jīng)能夠控制在1cm 的范圍內(nèi)。紅外儀表稱精度和GPS 測(cè)量技術(shù)精度已經(jīng)在5mm+5pmm 以上[1]。除此之外，GPS 測(cè)量技術(shù)還具有耗時(shí)少的特點(diǎn)，現(xiàn)階段控制網(wǎng)形式下的GPS 測(cè)量耗時(shí)可以縮短至30 到40 分鐘之內(nèi)，對(duì)于動(dòng)態(tài)相對(duì)的定位甚至只需要幾分鐘；GPS 各測(cè)站之間通現(xiàn)取消，讓選點(diǎn)更加的便捷和人性化；GPS 還能不受任何時(shí)間、地域、氣候等因素的影響，可以全天候的作業(yè)；GPS 操作簡(jiǎn)單便捷，大部分都有GPS 定位系統(tǒng)自動(dòng)化完成，讓GPS 的測(cè)量技術(shù)的適應(yīng)性大大提升，對(duì)工程測(cè)量的精準(zhǔn)度要求完成更有保障。

3 探究GPS 測(cè)量技術(shù)及其在工程測(cè)量中的應(yīng)用

GPS 測(cè)量技術(shù)具有精度高、耗時(shí)少、自動(dòng)化、便捷性強(qiáng)等優(yōu)勢(shì)，已經(jīng)在工程測(cè)量中得到廣泛的應(yīng)用。例如現(xiàn)今的隧道貫穿建筑工程、地質(zhì)勘探工程、水利工程、等都廣泛應(yīng)用了GPS 測(cè)量技術(shù)。工程測(cè)量中應(yīng)用的GPS 測(cè)量技術(shù)通常由基準(zhǔn)站和流動(dòng)站兩部分構(gòu)成，并建立無(wú)線通訊為實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)提供保障，將首級(jí)控制點(diǎn)選取為基準(zhǔn)點(diǎn)，然后針對(duì)其建立以接收機(jī)為主要構(gòu)成的參考站，流動(dòng)站負(fù)責(zé)接收衛(wèi)星信號(hào)和利用傳輸設(shè)備接收從基準(zhǔn)站收集的數(shù)據(jù)，對(duì)兩方面獲取的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行對(duì)比分析，讓用戶對(duì)待測(cè)點(diǎn)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)質(zhì)量和基線計(jì)算結(jié)果，從而獲取測(cè)量點(diǎn)的精準(zhǔn)空間坐標(biāo)。運(yùn)用GPS測(cè)量技術(shù)可以極大程度的提高測(cè)量工作的精準(zhǔn)度和工作效率。

例如將某河道作為重點(diǎn)防洪基礎(chǔ)建設(shè)，河道全場(chǎng)77.3 千米，是多條河流入海的末端河道，對(duì)沿河兩岸的排水防洪功能發(fā)揮著巨大的影響。由于河道多年未治理，淤泥已經(jīng)積攢多年，如果要憑借傳統(tǒng)的平面控制測(cè)量方式，有著測(cè)量結(jié)果精準(zhǔn)度低、測(cè)量人員難度大、安全系數(shù)低等不良因素。在這種情況下，就可以采用測(cè)探儀和GPS 定位結(jié)合的方式測(cè)量水下淤泥，利用GPS 測(cè)量技術(shù)測(cè)量灘地部分的淤泥。這樣不僅能讓測(cè)量工作精準(zhǔn)度提高，還可以提升測(cè)量人員的工作效率和人身安全性。我國(guó)可供建設(shè)的土地資源相對(duì)來(lái)說(shuō)較少，尤其是一些沿海地區(qū)，如果想要擴(kuò)大和利用土地資源，只能采取對(duì)城市進(jìn)行圍墾的方法。這就需要工程施工是在水上或是受潮汐影響的區(qū)域進(jìn)行工程作業(yè)，對(duì)這些施工區(qū)域的測(cè)量工作非常艱難，傳統(tǒng)的測(cè)量方式在這種工程中根本無(wú)法應(yīng)用。但GPS 測(cè)量技術(shù)的應(yīng)用就能夠很好的解決這一工程難題[2]。GPS 測(cè)量還可以應(yīng)用在公路測(cè)量中。我國(guó)公路工程的施工環(huán)境非常復(fù)雜，對(duì)公路工程的測(cè)量工作也非常艱難。將GPS 技術(shù)運(yùn)用到公路測(cè)量中來(lái)能夠很好的提升測(cè)量人員的工作效率。在現(xiàn)代化的公路工程測(cè)量工作中，運(yùn)用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和各種強(qiáng)大的軟件進(jìn)行公路工程的測(cè)量和繪制，已經(jīng)成為當(dāng)前測(cè)量人員的常用方式。GPS 測(cè)量極大提升了公路工程測(cè)量工作效率，為我國(guó)公路工程在現(xiàn)代化道路的建設(shè)中起到積極促進(jìn)的作用。在公路工程要求和質(zhì)量不斷提升的情況下，以往的公路工程測(cè)量技術(shù)任務(wù)重，測(cè)量效率也不高。利用GPS 技術(shù)建立空網(wǎng)，利用靜態(tài)或者快速靜態(tài)的方式進(jìn)行測(cè)量任務(wù)，極大提升了測(cè)量的效率，對(duì)數(shù)據(jù)處理的質(zhì)量也提升了保障，為我國(guó)公路施工打下了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。GPS 在變形監(jiān)測(cè)中也得到了廣泛的應(yīng)用，部分建筑項(xiàng)目的施工會(huì)對(duì)周邊的土地環(huán)境和建筑或多或少產(chǎn)生一些影響，從而導(dǎo)致產(chǎn)生了形變，使建筑物的地基發(fā)生形變和下沉的現(xiàn)象[3]。這時(shí)需要運(yùn)用形變測(cè)量和檢測(cè)技術(shù)對(duì)這些建筑的形變具體情況進(jìn)行充分了解。在工程建筑施工中，對(duì)建筑形變的檢測(cè)數(shù)據(jù)要求非常精準(zhǔn)，但監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)本身受事故環(huán)境的影響，導(dǎo)致形變檢測(cè)工作的難度非常大。GPS 測(cè)量技術(shù)就能夠很好解決這一問(wèn)題，在變形監(jiān)測(cè)中應(yīng)用GPS測(cè)量技術(shù)能夠降低形變檢測(cè)工作的難度，提高監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)度，保證科學(xué)合理的檢測(cè)成果。充分運(yùn)用GPS 檢測(cè)技術(shù)還能對(duì)周邊的形變進(jìn)行預(yù)測(cè)，充分緩解了形變檢測(cè)的工作難度。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，GPS 測(cè)量技術(shù)對(duì)工程測(cè)量的發(fā)展起到了極其重要的促進(jìn)作用，GPS 測(cè)量技術(shù)憑借著自身優(yōu)勢(shì)已經(jīng)廣泛運(yùn)用到各類工程測(cè)量工作中。GPS 測(cè)量技術(shù)在國(guó)內(nèi)外都擁有非常廣闊的發(fā)展?jié)摿?，并積極推動(dòng)著測(cè)量定位技術(shù)的飛躍發(fā)展。