GPS測量技術(shù)在工程測量中的實(shí)踐研究

韋偉松

保利長大工程有限公司，廣東 廣州 510000

1 GPS測量技術(shù)的特點(diǎn)

1.1 測量速度快

以往的GPS定位作業(yè)模式比較單一，只有靜態(tài)相對定位，其速度和精度也存在一定的局限性。GPS測量技術(shù)是對以前定位技術(shù)的創(chuàng)新和完善，其快速靜態(tài)定位方法和方式都得到了明顯的提高，GPS測量勞動(dòng)生產(chǎn)率也得到了進(jìn)一步的提高，新的GPS測量技術(shù)具有測量速度快的特點(diǎn)。

如果所要觀測的范圍是20km以內(nèi)的基線，利用單頻接收機(jī)對其進(jìn)行測量時(shí)一般需要1h，利用雙頻接收機(jī)需要15～20min。但是，如果在此過程中利用GPS技術(shù)建立相應(yīng)的動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)定位模式，其流動(dòng)站的初始化觀測僅需要1～5min就可以進(jìn)行定位了。因此，建立在GPS技術(shù)控制網(wǎng)基礎(chǔ)上的測量，能縮短觀測時(shí)間，提高觀測效率。

1.2 功能齊全

相關(guān)的技術(shù)研究表明，GPS技術(shù)除了具有測量速度快的優(yōu)勢，還具有功能齊全等多種優(yōu)勢，可以利用連續(xù)性的動(dòng)態(tài)三維位置獲取工程中的相關(guān)信息并進(jìn)行測量，合理應(yīng)用三維速度和時(shí)間信息對其進(jìn)行有效觀測。這種特點(diǎn)還可以用于測繪工作和導(dǎo)航工作中，從而不斷提高速度測試工作的有效性。

1.3 具備自動(dòng)化功能

GPS測量技術(shù)與以前的GPS技術(shù)相比，其自動(dòng)化功能有了明顯的提高，主要采用了智能型接收機(jī)對相關(guān)的儀器進(jìn)行有效設(shè)置，在觀測的時(shí)候，測量人員只需要將儀器電源打開就可以觀察儀器運(yùn)行狀況。此外，GPS會自動(dòng)完成捕獲和記錄等工作。觀測完以后，還需要關(guān)閉電源，從而為相關(guān)設(shè)備的有效運(yùn)行提供保障。

2 GPS測量技術(shù)的應(yīng)用原理

在對GPS定位技術(shù)進(jìn)行分析時(shí)發(fā)現(xiàn)，其中融入了物理與化學(xué)的相關(guān)知識，其涵蓋的學(xué)科范圍和基本原理都是非常廣的，將其有效應(yīng)用到工程測量實(shí)踐中，可以通過GPS系統(tǒng)接收地面信息，再多角度對工程中的具體信息進(jìn)行整合測量。

在目前的工程測量中，所應(yīng)用的GPS定位技術(shù)主要有靜態(tài)相對定位和動(dòng)態(tài)相對定位。其中，靜態(tài)相對定位技術(shù)可以通過同步觀測目標(biāo)對多臺地面接收裝置進(jìn)行合理應(yīng)用，然后按照相關(guān)要求進(jìn)行排列，發(fā)揮具體設(shè)備在工程測量中的作用。靜態(tài)相對定位技術(shù)的觀測時(shí)間需要維持在45min左右。測量完成后，需要將結(jié)果交由專業(yè)人員進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，并對其中的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行處理。與動(dòng)態(tài)相對定位相比，靜態(tài)相對定位技術(shù)操作流程簡單，但是動(dòng)態(tài)相對定位技術(shù)可以對工程測量中的一些位置進(jìn)行精確控制，保障測量信息的準(zhǔn)確性。

一般情況下，GPS接收器在對其觀測對象進(jìn)行定位時(shí)，主要通過二維定位系統(tǒng)對其進(jìn)行有效定位，在此過程中，操作人員應(yīng)結(jié)合具體的要求設(shè)置水平角度和觀測點(diǎn)，將其角度控制在10°以上。但是，如果在此過程中存在一些建筑物，或是其他的遮擋物阻礙了接收器，則會嚴(yán)重影響工程測量的有效性。因此，在科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展的背景下，不僅需要對GPS系統(tǒng)進(jìn)行有效應(yīng)用，發(fā)揮虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在其中的作用，還要結(jié)合工程測量中的不足，對實(shí)際的測量方案進(jìn)行調(diào)整，從而為GPS測量技術(shù)在工程測量實(shí)踐中的科學(xué)應(yīng)用提供條件。

3 GPS測量技術(shù)在工程測量中的應(yīng)用

3.1 GPS定位技術(shù)

GPS定位技術(shù)是工程測量中的重要組成部分，其在工程測量中的應(yīng)用主要是依據(jù)科學(xué)基本原理對信息數(shù)據(jù)的位置信息進(jìn)行整合，發(fā)揮其在各個(gè)系統(tǒng)中的共同作用，主要目的是通過多角度定位對其中的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行測量，保障數(shù)據(jù)信息的有效性。此定位技術(shù)還可以加強(qiáng)動(dòng)、靜態(tài)的有效結(jié)合，在地面接收裝置的組成中可以排成靜態(tài)基線，實(shí)現(xiàn)同步目標(biāo)觀測，并且其時(shí)間還長達(dá)45min左右。在完成上述工作后，還可以對相關(guān)的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行統(tǒng)一整理。此外，GPS定位技術(shù)還具有操作簡單等多種優(yōu)點(diǎn)，可以實(shí)現(xiàn)對相關(guān)信息的動(dòng)態(tài)觀測。

3.2 帶RTK的碎部測量和放樣

RTK技術(shù)即載波相位差分技術(shù)，它是實(shí)時(shí)處理兩個(gè)測站載波相位觀測量的主要方式。在對RTK系統(tǒng)組成進(jìn)行分析時(shí)發(fā)現(xiàn)，其主要由基準(zhǔn)站和移動(dòng)站兩部分組成。此技術(shù)在工程測量中的應(yīng)用可以將基準(zhǔn)站采集的載波相位有效發(fā)送給用戶，用戶可以根據(jù)基準(zhǔn)站中的差分信息進(jìn)行求差解算，對自身的位置坐標(biāo)進(jìn)行準(zhǔn)確判斷。

RTK技術(shù)還可以有效應(yīng)用于地籍圖和房地產(chǎn)的界址點(diǎn)測繪等多個(gè)領(lǐng)域，應(yīng)用此技術(shù)時(shí)，只需一個(gè)人就可以完成測圖，將GPS接收機(jī)放在待定的特征點(diǎn)上1～2s，然后再按照相關(guān)的要求輸入該特征點(diǎn)的編碼就可以了。同時(shí)，將一個(gè)小區(qū)域內(nèi)的地形和地物特征點(diǎn)進(jìn)行測定后，還需要將其傳入計(jì)算機(jī)中，避免外界因素對測量工程帶來的影響，從而形成更加高質(zhì)量的成果圖。

此外，還可以利用RTK技術(shù)完成放樣工作，需要標(biāo)定界標(biāo)點(diǎn)，直接對坐標(biāo)進(jìn)行標(biāo)定，不可以像常規(guī)放樣那樣，需要合理應(yīng)用解析法對其進(jìn)行標(biāo)定。

3.3 實(shí)現(xiàn)對靜態(tài)數(shù)據(jù)的處理

在應(yīng)用GPS測量技術(shù)對工程測量中的靜態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理時(shí)，需要將GPS觀測的數(shù)據(jù)傳輸?shù)酱鎯υO(shè)置中，在完成此項(xiàng)工作后才可以進(jìn)行分流工作。要對原始內(nèi)容進(jìn)行記錄，合理利用解碼，將其中的數(shù)據(jù)進(jìn)行分類和處理，將沒有用的數(shù)據(jù)內(nèi)容處理掉，還需要將有用的數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一，然后將其形成文件格式。同時(shí)，在對相位觀測值進(jìn)行整合時(shí)，要進(jìn)行探索和測量環(huán)節(jié)等多種工作，還需修正恢復(fù)載波，對其中的靜態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行有效測量。

大比例尺地圖繪制是工程測量中的主要組成部分，多數(shù)高等級公路在選線時(shí)都要進(jìn)行大比例尺帶狀地形圖的繪制，比如1∶1000或1∶2000。但是，傳統(tǒng)的測圖方法速度慢、花費(fèi)時(shí)間長，會嚴(yán)重影響地圖的有效性和準(zhǔn)確性；而合理采用GPS動(dòng)態(tài)測量技術(shù)，可以幫助技術(shù)人員確定沿線各碎部點(diǎn)位置，并對其進(jìn)行合理繪制，分別停留1～2min，進(jìn)而獲得更加準(zhǔn)確的坐標(biāo)，保障成圖的合理性。

3.4 道路中線放樣

在完成大比例尺帶狀地圖定線工程后，相關(guān)的設(shè)計(jì)人員還需要按照要求在地面標(biāo)定出公路施工的中線。利用GPS實(shí)時(shí)測量技術(shù)，可以將中樁點(diǎn)坐標(biāo)輸入GPS電子手簿，然后系統(tǒng)就可以將放樣點(diǎn)的點(diǎn)位自動(dòng)定出來，對各點(diǎn)進(jìn)行獨(dú)立測量，避免誤差的發(fā)生，從而不斷提高放樣的精度。

在對道路路線的內(nèi)容進(jìn)行分析時(shí)，其中主要包括緩和曲線、圓曲線和直線三部分，因此操作人員在道路中線放樣工程中需要依次輸入各主控點(diǎn)樁號和相關(guān)線段的距離以及圓曲線半徑，只有這樣才能確保測量數(shù)據(jù)的有效性，不斷降低放樣操作的難度，加強(qiáng)對GPS測量技術(shù)的有效性應(yīng)用，優(yōu)化其操作流程。如果各曲線段或直線段間需要加樁，只需輸入目標(biāo)點(diǎn)的樁號就可以完成相關(guān)的工作內(nèi)容。

3.5 構(gòu)建工程控制網(wǎng)

構(gòu)建完善的工程控制網(wǎng)是工程建設(shè)和測量的基礎(chǔ)。在對其進(jìn)行構(gòu)建的過程中，需要關(guān)注其網(wǎng)型和精度，避免其他工程項(xiàng)目對測量精度的影響。在一般場地，其工程控制網(wǎng)覆蓋面積比較小，點(diǎn)位密度比較大，對其精度要求也是非常高的。由于其常規(guī)應(yīng)用方法比較多，可以多利用邊角網(wǎng)，合理利用GPS定位的方法有效建立工程控制網(wǎng)。

在此過程中，操作人員還可以通過對GPS技術(shù)的有效應(yīng)用建立道路勘探和隧道工程控制網(wǎng)，發(fā)揮其在這類工程中的優(yōu)勢。道路勘探和施工控制網(wǎng)具有橫向很窄等特點(diǎn)，如果在對其進(jìn)行建設(shè)的過程中采用以前的三角鎖導(dǎo)線方案，一般情況下需要分段實(shí)施，這樣做的主要目的是避免誤差積累過大，但是此方式會讓其流程變得更加復(fù)雜，而在此過程中合理采用GPS技術(shù)，可以構(gòu)成很長的GPS點(diǎn)構(gòu)成的三角鎖，保持長距離線路坐標(biāo)，預(yù)防其他因素對操作過程的影響。

3.6 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用

以前，進(jìn)行工程測量時(shí)，受到技術(shù)因素的限制，一般需由工作人員進(jìn)行實(shí)地操作，不管是什么樣的施工環(huán)境，都需要工作人員親身實(shí)踐，因而在非常復(fù)雜的地理環(huán)境中可能會對工作人員的生命安全造成威脅，容易出現(xiàn)安全事故，造成重大的經(jīng)濟(jì)和人員損失。如今，GPS測量技術(shù)在此過程中的有效應(yīng)用可使測量人員在GPS虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的幫助下合理應(yīng)用計(jì)算機(jī)技術(shù)，提前對工程現(xiàn)場的地理環(huán)境等多種內(nèi)容進(jìn)行模擬，進(jìn)而結(jié)合清晰和逼真的三維圖像制訂測量方案，為人員的生命安全提供保障。

4 結(jié)束語

綜上所述，由于GPS測量技術(shù)具有作業(yè)時(shí)間短和成果精度高等多種優(yōu)勢，其在工程首級控制網(wǎng)建設(shè)中的有效應(yīng)用，可以對控制網(wǎng)進(jìn)行全面監(jiān)測，提高其精度，還可以幫助工程測量人員更加高效地完成具體的測量工作和任務(wù)，在保證測量方案可操作性的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步提高我國工程測量的水平。