GPS技術(shù)在地質(zhì)工程勘察測繪中的應(yīng)用研究

雷 洋

（南昌市土地測繪工程公司，江西 南昌 330000）

近年來，隨著社會經(jīng)濟(jì)地穩(wěn)步發(fā)展，我國科研工作取得較大成就，使各類型新興科學(xué)技術(shù)被廣泛應(yīng)用在各行業(yè)領(lǐng)域之中。其中，GPS技術(shù)作為應(yīng)用較為廣泛的一種新興技術(shù)，將此項技術(shù)與地質(zhì)工程勘察測繪作業(yè)相結(jié)合，能有效提高地質(zhì)工程勘察測繪工作的總體質(zhì)量水平，推動地質(zhì)工程勘察測繪模式向科學(xué)化、智能化方向發(fā)展[1]。與此同時，勘察測繪結(jié)果與地質(zhì)工程施工安全、工程造價、工程質(zhì)量之間存在密切聯(lián)系，加上地質(zhì)工程勘察測繪的工作量大，易受外界因素影響。因此，便需合理、科學(xué)地應(yīng)用GPS技術(shù)，從而促進(jìn)地質(zhì)工程勘察測繪工作效率及工作質(zhì)量的全面提升。

1 地質(zhì)工程勘察測繪應(yīng)用GPS技術(shù)的優(yōu)勢分析

GPS技術(shù)作為一種新興技術(shù)，將其科學(xué)、合理地應(yīng)用到地質(zhì)工程勘察測繪工作中具備多方面優(yōu)勢?？偨Y(jié)起來，具體優(yōu)勢如下。

1.1 定位準(zhǔn)確

根據(jù)GPS技術(shù)在地質(zhì)工程勘察測繪的應(yīng)用實例可知，GPS技術(shù)與傳統(tǒng)常規(guī)地質(zhì)工程勘察測繪技術(shù)相比，長距離靜態(tài)定位的準(zhǔn)確度更高，并且距離越長，定位準(zhǔn)確度越高。與此同時，在地質(zhì)工程勘察測繪工作開展期間應(yīng)用GPS技術(shù)，測量時間＞1小時（h），獲取的點位精度誤差可控制在毫米（mm）級別。并且從目前我國地質(zhì)工程勘察測繪技術(shù)要求層面分析，應(yīng)用GPS技術(shù)可滿足各種類型地質(zhì)工程勘察測繪的精度要求[2]。此外，GPS技術(shù)不受天氣因素的影響，在強(qiáng)降雨、暴雪等惡劣氣候條件下，均可應(yīng)用該P(yáng)S技術(shù)，還可保證地質(zhì)工程勘察測繪結(jié)果更加準(zhǔn)確。

1.2 耗時較短

GPS技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢相對突出，尤其是在相對靜態(tài)測量期間，處于≤20公里的范圍內(nèi)，耗費的觀測時間約為15min～20min。以基于衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的實時動態(tài)載波相位差分技術(shù)（GPS-RTK技術(shù)）為例，測量過程中主要以基準(zhǔn)站為中心，然后以15m半徑范圍為標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行測量作業(yè)。在移動站接受準(zhǔn)基站信號時，觀測時間僅需幾秒鐘，能滿足快速測出待測點三維坐標(biāo)的要求。從中可知，GPS技術(shù)在地質(zhì)工程勘察測繪應(yīng)用能有效縮短測繪作業(yè)消耗時間。此外，GPS技術(shù)不但具備三維坐標(biāo)測量的功能，而且還能精確測量時間、速度，由此可見GPS技術(shù)的應(yīng)用前景非常廣闊。

1.3 技術(shù)靈活性高

在地質(zhì)工程勘察測繪過程中應(yīng)用GPS技術(shù)時，無需待測點之間保持通視，僅要求相關(guān)待測點地平高度滿足一定要求即可，進(jìn)而保證充分接收≥4顆以上的電磁波信號。在選擇控制點期間，需根據(jù)地質(zhì)工程的實際情況，并結(jié)合具體的勘察測繪要求，針對精度要求相對嚴(yán)格的工程項目，適當(dāng)密集布設(shè)位置點，靈活布設(shè)控制點[3]。此外，受GPS技術(shù)快速發(fā)展的影響，相關(guān)儀器設(shè)備類型日趨多樣化，以GPS接收器為例，功能多樣且操作模式逐步朝向自動化、智能化方向轉(zhuǎn)變。因此，我國應(yīng)合理選擇相關(guān)儀器設(shè)備，進(jìn)一步滿足地質(zhì)工程勘察測繪工作的標(biāo)準(zhǔn)要求。

1.4 能夠提供精準(zhǔn)的三維坐標(biāo)

基于傳統(tǒng)地質(zhì)工程勘察測繪技術(shù)層面分析，測量三維坐標(biāo)時需分開依次測量平面、高程等。通常情況下，采取經(jīng)緯儀及測距儀等設(shè)備利用導(dǎo)線測量法便可獲取準(zhǔn)確的平面坐標(biāo)；高程值則需利用水準(zhǔn)測量方法才能保證測量結(jié)果的準(zhǔn)確性。而運(yùn)用GPS技術(shù)，可直接獲取待測地點的大地高程值、平面坐標(biāo)等。特別是獲取的高程值精確度較高，進(jìn)一步滿足地質(zhì)工程作業(yè)的基本標(biāo)準(zhǔn)要求。此外，在地質(zhì)工程勘察測繪作業(yè)期間使用的設(shè)備儀器外形更加小巧，使用操作更加便利簡單，能減輕戶外作業(yè)量，提高作業(yè)效率，確保三維坐標(biāo)獲取的精準(zhǔn)度。

2 地質(zhì)工程勘察測繪應(yīng)用GPS技術(shù)的具體要點分析

如前所述，地質(zhì)工程勘察測繪工作開展期間應(yīng)用GPS技術(shù)的優(yōu)勢鮮明。為提高地質(zhì)工程勘察測繪工作的效率及質(zhì)量，則需掌握GPS技術(shù)的具體應(yīng)用要點?？偨Y(jié)起來，GPS技術(shù)的具體應(yīng)用要點如下。

2.1 在地表變形監(jiān)測中的應(yīng)用

地表變形監(jiān)測是地質(zhì)工程勘察測繪工作中非常關(guān)鍵的環(huán)節(jié)，在保證此環(huán)節(jié)監(jiān)測結(jié)果的完整性及準(zhǔn)確性的基礎(chǔ)上，能保證地質(zhì)工程后續(xù)施工作業(yè)的質(zhì)量及安全性。同時，基于施工層面分析，準(zhǔn)確掌握工程所處位置的實際高程，其前提便是需要精準(zhǔn)勘察測繪地質(zhì)工程周邊地表高程，結(jié)合勘察測繪結(jié)果分析地質(zhì)工程施工期間受到的各種不良影響，比如地面沉降等?；诖耍瑢τ谙嚓P(guān)技術(shù)人員而言，有必要合理運(yùn)用監(jiān)測技術(shù)，實時掌握地質(zhì)工程高程變化的數(shù)據(jù)信息，如合理科學(xué)地應(yīng)用GPS技術(shù)，準(zhǔn)確捕捉地表是否出現(xiàn)輕微凹陷等情況。此外，應(yīng)用GPS技術(shù)能快速發(fā)現(xiàn)地質(zhì)工程是否出現(xiàn)變形等質(zhì)量隱患問題，甚至可根據(jù)地質(zhì)工程建設(shè)的具體要求，監(jiān)測地表變形的具體情況，進(jìn)一步獲取相應(yīng)的監(jiān)測數(shù)據(jù)，為工程后續(xù)推進(jìn)作出有效預(yù)防，為控制對策的制定提供必要支持。

2.2 在點位測設(shè)中的應(yīng)用

點位測設(shè)是地質(zhì)工程勘察測繪的一大關(guān)鍵性環(huán)節(jié)，通過利用點位測設(shè)方式可明確目標(biāo)區(qū)域各布點的高程，即經(jīng)緯度。再結(jié)合測量結(jié)果，與多個點位之間相連接，能形成完整的空間分布圖。同時，根據(jù)空間分布圖，可全面分析目標(biāo)區(qū)域的范圍、形狀及大小，為地質(zhì)工程后期作業(yè)提供準(zhǔn)確可靠的三維坐標(biāo)數(shù)據(jù)[4]。因此，在測設(shè)點位期間，相關(guān)技術(shù)人員可靈活運(yùn)用GPS技術(shù)，對目標(biāo)區(qū)域內(nèi)各關(guān)鍵點中的經(jīng)緯度、高程進(jìn)行準(zhǔn)確測量，提前確定關(guān)鍵點的三維坐標(biāo)數(shù)據(jù)，再使用GIS軟件建立相應(yīng)的三維模型，充分發(fā)揮三維模型的作用，構(gòu)建基于地質(zhì)工程勘測測繪區(qū)域的詳細(xì)空間結(jié)構(gòu)，為后續(xù)施工管理提供有效的模型支持。

2.3 在工程控制測量中的應(yīng)用

控制測量也是地質(zhì)工程勘察測繪的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，通過勘察測繪分析工程項目所在建設(shè)區(qū)域的地質(zhì)地形、地貌特征，然后根據(jù)測量得出的結(jié)果繪制相應(yīng)的三維坐標(biāo)系，為地質(zhì)工程設(shè)計人員、施工人員了解目標(biāo)區(qū)域的地理條件提供必要依據(jù)[5]。同時，運(yùn)用GPS技術(shù)能彌補(bǔ)傳統(tǒng)勘察測繪技術(shù)的缺陷，通過設(shè)置流動站、數(shù)據(jù)鏈、基準(zhǔn)站等方法，有助于提高勘察結(jié)果的準(zhǔn)確性及精確度。值得注意的是，在GPS技術(shù)應(yīng)用期間，相關(guān)技術(shù)人員需率先劃分目標(biāo)區(qū)域，以現(xiàn)有的三維坐標(biāo)控制點為參照，合理安裝GPS接收器，再利用GPS衛(wèi)星連續(xù)觀測、調(diào)試數(shù)據(jù)信息，將衛(wèi)星獲取的數(shù)據(jù)信息上傳至基準(zhǔn)站。并且，地質(zhì)工程勘察測繪人員僅使用手持移動接收器就可滿足在目標(biāo)區(qū)域中定點觀測GPS衛(wèi)星信號的要求，還可接收基站傳輸?shù)臄?shù)據(jù)鏈，根據(jù)處理結(jié)果進(jìn)一步利用差分處理方法就能準(zhǔn)確計算出移動接收器所在位置的經(jīng)緯度、高程等信息數(shù)據(jù)。如圖1所示為高精度GPS系統(tǒng)技術(shù)在地質(zhì)工程勘察測繪中的應(yīng)用示意圖。

圖1 高精度GPS系統(tǒng)技術(shù)在地質(zhì)工程勘察測繪中的應(yīng)用示意圖

3 結(jié)語

綜上所述，GPS技術(shù)具有勘測耗時短、定位準(zhǔn)確度高、不受地形地貌條件限制等優(yōu)勢。相關(guān)技術(shù)人員有必要重視地質(zhì)工程勘察測繪工作的開展，將GPS技術(shù)合理、科學(xué)地應(yīng)用到地質(zhì)工程地表變形監(jiān)測、點位測設(shè)、工程控制測量等工作中，以此提高地質(zhì)工程勘察測繪的工作效率及工作質(zhì)量，為地質(zhì)工程整體工作質(zhì)量水平的提高奠定堅實基礎(chǔ)。