GPS測(cè)繪技術(shù)在工程測(cè)繪中的應(yīng)用分析

高洋

摘要：在工程測(cè)繪過程中，引入先進(jìn)的 GPS 技術(shù)已經(jīng)成為一種必然選擇。在具體測(cè)繪時(shí)，務(wù)必以現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況為指導(dǎo)，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)和工作條件制定切 實(shí)可行的測(cè)繪計(jì)劃，有利于促進(jìn)測(cè)繪工作的圓滿完成。在這個(gè)過程中，GPS 技術(shù)具有實(shí)時(shí)，快速等特點(diǎn)，非常適合工程測(cè)繪工作，并且可以滿足對(duì)地圖根 測(cè)量的控制，降低了勞動(dòng)強(qiáng)度，憑借衛(wèi)星定位技術(shù)或是清攝像頭實(shí)時(shí)監(jiān)控地表數(shù)據(jù)變化，為后續(xù)的測(cè)繪項(xiàng)目提供全面的技術(shù)支撐，提高了工作效率，值得 進(jìn)一步推廣和大范圍應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：GPS 測(cè)繪技術(shù);工程測(cè)繪;應(yīng)用

引言

新時(shí)期，在我國科學(xué)技術(shù)飛速進(jìn)步的趨勢(shì)下，越來越多的新興測(cè)繪技 術(shù)不斷涌現(xiàn)，也開始朝著數(shù)字化智能化的方向發(fā)展，而 GPS 作為一種十分 先進(jìn)的測(cè)繪技術(shù)，在測(cè)繪工程中得到了廣泛的應(yīng)用，并取得十分理想的效 果。對(duì)于傳統(tǒng)效率低精度低的測(cè)繪技術(shù)而言，這種基于 GPS 的先進(jìn)測(cè)繪技 術(shù)操作更加簡(jiǎn)單，且測(cè)量工作精度更高、時(shí)間短，有著十分理想的應(yīng)用前 景，對(duì)于我國現(xiàn)代化建設(shè)更有著很大的價(jià)值。

1 GPS 測(cè)繪技術(shù)的概述

1.1 概述

GPS 技術(shù)主要是基于地面數(shù)據(jù)傳導(dǎo)設(shè)備和監(jiān)控單位以及衛(wèi)星接收設(shè)備?信息傳導(dǎo)渠道，演變而來的一種定位和導(dǎo)航系統(tǒng)。在此類技術(shù)應(yīng)用的過程?中，一方面能夠有效借助衛(wèi)星高清攝像頭監(jiān)控地表環(huán)境情況;另一方面，也能以數(shù)據(jù)渠道將影像信息傳輸給計(jì)算機(jī)，在更短的時(shí)間內(nèi)獲取更加詳細(xì)?的數(shù)據(jù)內(nèi)容。因此，GPS 技術(shù)應(yīng)用在測(cè)繪工程中可以不斷提高工程數(shù)據(jù)采?集的效率和質(zhì)量，也能避免數(shù)據(jù)核對(duì)中造成的問題，能夠縮短時(shí)間與成本，特別是在與通信設(shè)備相結(jié)合時(shí)，能夠憑借數(shù)據(jù)傳導(dǎo)，使沿途質(zhì)量環(huán)境數(shù)據(jù)?變化處于實(shí)時(shí)監(jiān)控的狀態(tài)，能夠降低地表變化等一系列問題。對(duì)工程測(cè)繪?所產(chǎn)生的影響，更能憑借智能化和自動(dòng)化技術(shù)，使 GPS 技術(shù)應(yīng)用得到拓展。

1.2 原理分析

GPS 技術(shù)是基于衛(wèi)星定位系統(tǒng)的一種數(shù)據(jù)的傳導(dǎo)技術(shù)，在該技術(shù)應(yīng)用?的過程中，衛(wèi)星與地面監(jiān)測(cè)站數(shù)據(jù)構(gòu)成三角坐標(biāo)，通過數(shù)據(jù)處理平臺(tái)進(jìn)行?數(shù)據(jù)核算，在此基礎(chǔ)上，憑借基站數(shù)據(jù)傳導(dǎo)確定地區(qū)的具體位置和高程。除此之外，衛(wèi)星系統(tǒng)能利用高清攝像頭第一時(shí)間抓拍并還原現(xiàn)場(chǎng)地貌情況，對(duì)數(shù)據(jù)加以采集，更有利于確定基準(zhǔn)站的位置。這樣也能借助相關(guān)數(shù)據(jù)資?料提前擬定可視化地形圖，使測(cè)量數(shù)據(jù)的精確性和科學(xué)性都得到明顯提升。

2 GPS 測(cè)繪技術(shù)的優(yōu)勢(shì)

2.1 實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化操作

工程測(cè)繪工作具有很強(qiáng)的復(fù)雜性，多變的地理地勢(shì)、廣闊的測(cè)繪范圍?等方面都會(huì)加大測(cè)繪工作的難度。此外，測(cè)繪工程需要收集大量的數(shù)據(jù)信?息，利用 GPS 測(cè)繪技術(shù)可以提升測(cè)繪操作的速度，實(shí)現(xiàn)測(cè)繪工程的自動(dòng)化、 數(shù)字化、信息化、智能化，極大地提高測(cè)繪工作的監(jiān)控能力。傳統(tǒng)的測(cè)繪?工作需要借助大量的人力、物力來完成信息數(shù)據(jù)的采集、儲(chǔ)存、分析、整?理，耗費(fèi)大量人力資源的同時(shí)工作質(zhì)量和工作效率也比較低，利用 GPS 測(cè)繪技術(shù)可以提高測(cè)繪工作的自動(dòng)化水平，簡(jiǎn)化操作流程，使得原本復(fù)雜的操作流程變得更為簡(jiǎn)單，同時(shí)提高測(cè)繪工作的效率和工作質(zhì)量。

2.2 具有很強(qiáng)的經(jīng)濟(jì)性

受到信息技術(shù)的約束，在以往的工業(yè)測(cè)繪測(cè)量工作中，需要投入大量 的人力資源，大部分情況下都是采用人工自動(dòng)測(cè)繪的測(cè)量方式。利用 GPS 測(cè)繪技術(shù)推動(dòng)了我國測(cè)繪技術(shù)工程的發(fā)展，有效節(jié)約了測(cè)繪工作投入的人 力成本、技術(shù)成本。該項(xiàng)測(cè)繪技術(shù)的專業(yè)性不強(qiáng)，操作簡(jiǎn)單，需要的技術(shù) 人員相對(duì)較少，在測(cè)繪信息數(shù)據(jù)、圖片自動(dòng)處理等方面利用現(xiàn)代化的信息 技術(shù)就可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化處理，在節(jié)約人力成本的同時(shí)也有效節(jié)省了測(cè)繪工程中的技術(shù)成本，是一項(xiàng)經(jīng)濟(jì)型的技術(shù)。

2.3 定位準(zhǔn)確度高

從 GPS 測(cè)繪技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用情況來看，該項(xiàng)技術(shù)可以滿足高精度的地 圖測(cè)繪、測(cè)量技術(shù)要求，平均誤差系數(shù)值非常小。在進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)測(cè)繪時(shí)利用 GPS測(cè)繪技術(shù)，工作人員只需要在預(yù)設(shè)的工程測(cè)繪測(cè)量系統(tǒng)中自動(dòng)安裝 GPS 測(cè)繪軟件，就可以通過相應(yīng)的自動(dòng)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)在可視化的測(cè)繪畫面中實(shí)現(xiàn) 圖片、信息數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集，再利用具體的信息系統(tǒng)對(duì)采集到的圖片和信 息數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、歸類、整理、儲(chǔ)存。此外，GPS 測(cè)繪系統(tǒng)可以根據(jù)測(cè)繪 工程具體的需求對(duì)各項(xiàng)測(cè)繪設(shè)備進(jìn)行噴繪測(cè)量、檢測(cè)。此外，GPS 測(cè)繪技 術(shù)最大的優(yōu)勢(shì)在于可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)測(cè)量，對(duì)測(cè)量范圍內(nèi)的地理地勢(shì)等信息進(jìn) 行實(shí)時(shí)采集，測(cè)繪工程持續(xù)時(shí)間比較長(zhǎng)，工作量大，利用 GPS 測(cè)繪技術(shù)可 以極大地縮短測(cè)繪時(shí)間，減少工作量。

2.4 測(cè)量的精度高且效率快

區(qū)別于傳統(tǒng)的水準(zhǔn)儀以及全站儀等設(shè)備，GPS 測(cè)量基于數(shù)據(jù)提取與核?對(duì)，更加高效準(zhǔn)確，也會(huì)比人工測(cè)量讀取有更大程度的提升，更能從根源?上避免數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)過程中數(shù)據(jù)記錄出錯(cuò)等問題，特別是通過信號(hào)傳導(dǎo)以及電?子設(shè)備能將測(cè)量的數(shù)據(jù)儲(chǔ)存到設(shè)備內(nèi)部，并且將相關(guān)信息交流給具體單位，更有利于后續(xù)工作的開展。在 GPS 技術(shù)測(cè)量過程中，借助衛(wèi)星數(shù)據(jù)探測(cè)系?統(tǒng)能夠適用不同的測(cè)量環(huán)境，減少了傳統(tǒng)的水準(zhǔn)儀以及全站儀測(cè)量設(shè)備的?投入，同時(shí)還能核算數(shù)據(jù)，會(huì)顯著提升效率，更滿足高速構(gòu)建工程的需要。

2.5 能夠有效解決視線遮擋的問題

由于傳統(tǒng)的水準(zhǔn)儀以及全站儀測(cè)量中需要借助光學(xué)原理對(duì)標(biāo)尺進(jìn)行觀 察，以此判定現(xiàn)場(chǎng)的高程以及坐標(biāo)點(diǎn)，但若在這一過程中存在遮擋物時(shí)，需要想辦法繞開，否則會(huì)加劇測(cè)量工作的難度，也會(huì)造成更大失誤，但是 應(yīng)用 GPS 技術(shù)卻能在借助衛(wèi)星定位系統(tǒng)時(shí)，以數(shù)據(jù)定位等方式明確其經(jīng)典數(shù)據(jù)，徹底實(shí)現(xiàn)了無障礙測(cè)量方法。

2.6 能夠有效簡(jiǎn)化現(xiàn)有的測(cè)量工序

在測(cè)繪工程測(cè)量時(shí)采用 GPS 技術(shù)，可以取代原有傳統(tǒng)繁瑣的設(shè)備和架 設(shè)，以及調(diào)整等復(fù)雜工作流程，相關(guān)數(shù)據(jù)信息能夠自動(dòng)列入儲(chǔ)存系統(tǒng)中，這類測(cè)量技術(shù)還能簡(jiǎn)化整體測(cè)量工具，使工程的勘測(cè)效率明顯提升，對(duì)工 作人員的素質(zhì)要求水平也不高，更方便后續(xù)自動(dòng)化和智能化的發(fā)展。

3 GPS 測(cè)繪技術(shù)在工程測(cè)繪中的應(yīng)用

3.1 GPS 測(cè)繪技術(shù)在城市建設(shè)中的應(yīng)用

隨著我國社會(huì)經(jīng)濟(jì)的增長(zhǎng)，人們生活水平的提高，城市人口數(shù)量越來?越多，城市建設(shè)的步伐也在逐漸加快。城市建設(shè)是一項(xiàng)系統(tǒng)性很強(qiáng)的工程，需要充分考慮各個(gè)環(huán)節(jié)的因素，從全局展開統(tǒng)籌和規(guī)劃工作，確保城市的?發(fā)展更加人性化，在滿足人們居住生活等基本需求的同時(shí)還要確保自然生?態(tài)環(huán)境不能遭到破壞。結(jié)合目前情況來看，我國各個(gè)城市的規(guī)模不同，發(fā)?展速度也不一樣，對(duì)測(cè)繪的需求也不同，為了確保城市建設(shè)的科學(xué)性、合?理性、有序性，需要在城市建設(shè)中引進(jìn) GPS 測(cè)繪技術(shù)，對(duì)各個(gè)建設(shè)環(huán)節(jié)的?數(shù)據(jù)展開精確測(cè)量，確保數(shù)據(jù)的全面性、準(zhǔn)確性、時(shí)效性，為城市建設(shè)工?作提供可靠的數(shù)據(jù)支撐。城市建設(shè)工作要考慮多個(gè)方面的內(nèi)容，例如，確?保交通的合理性、排積水系統(tǒng)的合理性、城市景觀的美觀性等方面。在城?市發(fā)展的過程中還要確保自然環(huán)境不遭受破壞，保證人與自然的和諧發(fā)展。利用 GPS 測(cè)繪技術(shù)可以對(duì)這些內(nèi)容進(jìn)行統(tǒng)籌規(guī)劃，保證城市建設(shè)設(shè)計(jì)方案?的合理性和科學(xué)性。GPS 測(cè)繪技術(shù)在極短的時(shí)間內(nèi)就可以提供大量的有效數(shù)據(jù)，為城市建設(shè)工作提供重要的數(shù)據(jù)保障。

3.2 GPS 測(cè)繪技術(shù)在公路測(cè)量建設(shè)中的應(yīng)用

公路建設(shè)促進(jìn)了我國社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，GPS 測(cè)繪技術(shù)在公路建設(shè)?中發(fā)揮著重要的作用，具體體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。第一，地形圖的繪制。公路工程在建設(shè)過程中，需要繪制比例尺較大的地形圖，繪制地形圖的過?程中，需要采集大量的數(shù)據(jù)信息，涵蓋的范圍也比較大。傳統(tǒng)的繪制方式?因?yàn)槭艿郊夹g(shù)的限制，繪制過程花費(fèi)的時(shí)間比較長(zhǎng)，需要耗費(fèi)大量的人力、 物力，數(shù)據(jù)信息的全面性、準(zhǔn)確性和及時(shí)性也得不到保障。將 GPS 測(cè)繪技?術(shù)應(yīng)用于地形圖的繪制中，極大地縮短了采集信息數(shù)據(jù)所要花費(fèi)的時(shí)間，同時(shí)在較短的時(shí)間內(nèi)就可以獲取精確度較高的、具有全面性的信息數(shù)據(jù)，提升了繪制地形圖的工作質(zhì)量和工作效率。第二，公路工程控制測(cè)量。GPS?測(cè)繪技術(shù)有靜態(tài)測(cè)量和動(dòng)態(tài)測(cè)量?jī)煞N方式，要根據(jù)工程測(cè)繪的實(shí)際需求選?用相應(yīng)的測(cè)量方式。進(jìn)行公路工程控制測(cè)量時(shí)，因?yàn)楣肥┕な浅尸F(xiàn)動(dòng)態(tài)?變化的，涉及很多的變化因素，基于以上原因，在進(jìn)行公路工程控制時(shí)，采用的是 GPS 的動(dòng)態(tài)測(cè)繪技術(shù)。第三，公路中線的測(cè)量。公路工程施工中，繪制好大比例尺地圖之后，施工人員要在公路中央標(biāo)上中線，在標(biāo)中線之?前首先要進(jìn)行測(cè)量。利用 GPS 測(cè)繪技術(shù)可以對(duì)公路中線進(jìn)行定位和測(cè)量，根據(jù)公路的長(zhǎng)度和寬度，對(duì)中線的長(zhǎng)度進(jìn)行測(cè)量，為后期的中線標(biāo)準(zhǔn)工作?提供可靠的依據(jù)。第四，對(duì)公路的縱切面和橫切面進(jìn)行測(cè)量。利用 GPS 測(cè)繪技術(shù)，結(jié)合相關(guān)的繪圖軟件和中線的樁點(diǎn)可以繪制出公路的縱橫斷面。

3.3 可以進(jìn)行野外觀測(cè)信息記錄

由于控制運(yùn)用存在一定的特殊性，因此要考慮到前期的測(cè)量不空，也 要對(duì)后續(xù)所涉及的測(cè)量?jī)?nèi)容進(jìn)行充分考察，在選點(diǎn)時(shí)要注意點(diǎn)，要與大面 積的水面保持一定距離，避免受到影響產(chǎn)生多路徑效應(yīng)。除此之外，選點(diǎn)的周圍高度角要保持在 15°以上，避免出現(xiàn)障礙物，以免對(duì)信號(hào)的接收產(chǎn)生影響。在進(jìn)行 GPS 靜態(tài)測(cè)量時(shí)，GPS 的接收機(jī)保持靜止?fàn)顟B(tài)，不同的接 收機(jī)在不同的時(shí)間段內(nèi)進(jìn)行開啟時(shí)，每一個(gè)時(shí)間段內(nèi)的接收機(jī)開啟之前都 要對(duì)測(cè)量現(xiàn)場(chǎng)的衛(wèi)星和天氣等進(jìn)行實(shí)時(shí)記錄。

3.4 對(duì)觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理

在采用 GPS 進(jìn)行數(shù)據(jù)預(yù)處理時(shí)，要對(duì)原始的觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行編輯和整理，為后續(xù)的計(jì)算分析打好堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)，例如，采用 GPS 進(jìn)行測(cè)量時(shí)，要提前對(duì) 原始數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，還要對(duì)各種基線向量加以計(jì)算，與反復(fù)觀測(cè)的數(shù)據(jù)進(jìn) 行對(duì)比，以此獲取更加清晰準(zhǔn)確的結(jié)果，再進(jìn)行預(yù)處理，將相關(guān)數(shù)據(jù)作為?明確依據(jù)進(jìn)行平差計(jì)算，計(jì)算中也要通過獨(dú)立的基線組合成閉合圖形，再 利用三維基線和相應(yīng)的方差協(xié)作，以一種觀測(cè)信息呈現(xiàn)出來。采用 GPS 網(wǎng) 中的三維無約束平差計(jì)算，在國家坐標(biāo)系或是城市坐標(biāo)系進(jìn)行二維約束平 差。

3.5 GPS 測(cè)繪技術(shù)在水下工程測(cè)繪中的應(yīng)用

水下工程的施工環(huán)境比較復(fù)雜，需要對(duì)水下地形進(jìn)行測(cè)繪，測(cè)繪的信 息數(shù)據(jù)需要達(dá)到高精準(zhǔn)度，符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。進(jìn)行水下測(cè)繪地形識(shí)別地質(zhì)測(cè) 量中，要提前明確標(biāo)示位置，采用計(jì)算機(jī)進(jìn)行水下測(cè)繪。傳統(tǒng)的水下地形 圖測(cè)繪方式相對(duì)繁瑣，往往需要大量的人力、物力和專業(yè)工具。例如，基 于超聲波原理的探測(cè)儀，而這些設(shè)備的使用門檻相對(duì)較高，為工作人員的 業(yè)務(wù)能力提出很高要求，需要對(duì)操作者進(jìn)行專業(yè)技術(shù)培訓(xùn)。水下環(huán)境比較 復(fù)雜，可視性差，利用 GPS 高度測(cè)量系統(tǒng)技術(shù)可以及時(shí)對(duì)水下建筑工程船 體橫向以及縱向節(jié)點(diǎn)位置進(jìn)行精確測(cè)量，收集信息數(shù)據(jù)之后，利用相關(guān)的 繪圖軟件可以了解清楚水下的具體情況。圖像差分儀和 GPS 等技術(shù)在處理 水下工程水體橫向、縱向位置中有著明顯的優(yōu)勢(shì)。在以往一般都是采用圖 像經(jīng)緯儀，這類傳統(tǒng)的定位測(cè)量設(shè)備和定位處理儀器操作煩瑣，得到的數(shù) 據(jù)信息可靠性、準(zhǔn)確性都比較差。通過 GPS 技術(shù)可以滿足水下工程項(xiàng)目具 體需求，對(duì)三維地形坐標(biāo)進(jìn)行預(yù)定位，還可以利用相關(guān)功能對(duì)海洋工程坐 標(biāo)進(jìn)行實(shí)時(shí)在線描繪。應(yīng)用 GPS 系統(tǒng)以后，使原本十分復(fù)雜的水下測(cè)繪變 得很好解決。

結(jié)語

工程測(cè)繪涉及的信息量大，測(cè)量環(huán)境復(fù)雜多變，對(duì)數(shù)據(jù)的可靠性、及 時(shí)性、準(zhǔn)確性要求很高，依靠傳統(tǒng)的測(cè)繪技術(shù)很難滿足工程項(xiàng)目發(fā)展的需 求。GPS 測(cè)繪技術(shù)有著效率高、準(zhǔn)確度高等優(yōu)勢(shì)，可以實(shí)現(xiàn)全天候工作，根據(jù)工程的具體需求實(shí)時(shí)采集相關(guān)的信息數(shù)據(jù)，在工程測(cè)繪中得到了廣泛 的應(yīng)用，推動(dòng)了工程測(cè)繪的發(fā)展。

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