探析GPS測繪技術(shù)在測繪工程中的應(yīng)用

黃慧翠

（福州市勘測院有限公司，福建 福州 350108）

我國人口眾多且經(jīng)濟(jì)蓬勃發(fā)展，為建筑行業(yè)的發(fā)展帶來了良好條件。在當(dāng)今時代，人們對建筑行業(yè)的需求逐日增加，傳統(tǒng)的測繪方式已經(jīng)不再能滿足人們的需求。借助GPS測繪技術(shù)可以彌補(bǔ)傳統(tǒng)測繪技術(shù)的缺陷。對于提升測繪精度具有重大意義。

1 GPS測繪技術(shù)概述

全球定位系統(tǒng)（Global Positioning System，GPS），最早被使用于美國軍事當(dāng)中。20世紀(jì)70年代，美國為了加強(qiáng)自身的軍事建設(shè)，對于GPS技術(shù)開展了研究，截至1994年，已經(jīng)將全球覆蓋率提升到了98%。GPS主要由三部分組成：GPS衛(wèi)星星座、GPS接收機(jī)以及地面監(jiān)控系統(tǒng)。相比較于傳統(tǒng)的測量技術(shù)，GPS優(yōu)勢更加明顯，其具有精度高、功能強(qiáng)、易操作等優(yōu)點，并且GPS可以進(jìn)行全天候觀測。GPS分為軍用以及民用兩種。在測繪工程中，可以使用民用GPS。為了保證結(jié)果的準(zhǔn)確性，GPS系統(tǒng)采用四個衛(wèi)星進(jìn)行同時監(jiān)測。更重要的是，GPS技術(shù)可以實現(xiàn)外控點的航測功能，這一點在以往的測繪技術(shù)中無法實現(xiàn)。因此，GPS測繪技術(shù)的出現(xiàn)，對于測繪工程來說是一種福音，有效提高了測繪工程的精度與質(zhì)量。

2 GPS測繪技術(shù)的優(yōu)勢

2.1 測量精度高

當(dāng)今時代，我國很多工程測繪仍然采用傳統(tǒng)的測量技術(shù)，這些傳統(tǒng)的測量技術(shù)對于一些結(jié)構(gòu)簡單、精度要求低的工程還可以勉強(qiáng)應(yīng)付。但是隨著科技的快速發(fā)展，對于測繪技術(shù)的要求也就相應(yīng)提高。基于此，在傳統(tǒng)測繪技術(shù)已經(jīng)不能滿足需求的時候，GPS技術(shù)應(yīng)運而生，其首要優(yōu)勢就是具有非常高的精度。GPS技術(shù)在最初研發(fā)的目的是提升軍用設(shè)備的打擊精度，雖然民用精度相較于軍用精度有所降低，但是在測繪工程中確實具有壓倒性的優(yōu)勢。其獨有的靜態(tài)測量功能，可以將測量精度精確到毫米范圍。GPS網(wǎng)精度等級如表1所示。

表1 GPS網(wǎng)精度等級示意圖

2.2 工作效率高

科技的發(fā)展也使GPS測量技術(shù)獲得了進(jìn)一步的完善。在傳統(tǒng)測繪工程中，需要大量的人力資源，而利用GPS測繪技術(shù)，可以有效提升測繪工作的效率，減輕人力負(fù)擔(dān)。在利用GPS技術(shù)進(jìn)行測繪時，人們一般只需要短短十幾分鐘就可以完成相關(guān)工作，并可以提供更為準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)搜集、數(shù)據(jù)分析以及定位等工作。在提升效率的同時，也使得工程企業(yè)的成本獲得了減輕，間接提升了企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。

2.3 操作簡單快捷

相比于其他測量技術(shù)，GPS具有操作簡便的特點。工作人員只需要熟練掌握相關(guān)設(shè)備的安裝，并將數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄即可，其余工作GPS設(shè)備本身可自行完成。并且隨著科技水平的不斷發(fā)展，GPS設(shè)備自動化技術(shù)仍在進(jìn)步，相信在不久的將來，GPS技術(shù)可以實現(xiàn)更進(jìn)一步的自動化工作，減輕人力成本投入，為城市的規(guī)劃與建設(shè)起到進(jìn)一步的推動作用。

3 GPS測繪技術(shù)在測繪工程中的具 體應(yīng)用

3.1 實時動態(tài)測繪法

實時動態(tài)測繪技術(shù)RTK技術(shù)（Read Time Kinematic，RTK）需要確定測量位置后進(jìn)行使用。將GPS接收機(jī)安裝好之后，將其所在位置進(jìn)行確定，之后在確認(rèn)測量站與GPS衛(wèi)星連接后，將收集的測量信息進(jìn)行記錄，并將測繪信息輸送到中心測量站或者流動測量站。再由測量站將這些信息進(jìn)行綜合整理，利用GPS導(dǎo)航原理將這些信息進(jìn)行對比，并通過計算機(jī)系統(tǒng)找出流動監(jiān)測的準(zhǔn)確位置，實現(xiàn)測圖的動態(tài)測繪。

3.2 水下測繪工程中的應(yīng)用

相比于其他工程，水下測繪工程開展難度更大。在以往采用人工進(jìn)行測繪時，會受到水壓以及水流速度的影響，導(dǎo)致所測數(shù)據(jù)誤差較大，對后續(xù)的工程開展帶來阻礙[1]。隨著GPS測繪技術(shù)的出現(xiàn)，使水下測繪可以保證水平以及垂直方向的準(zhǔn)確度與精度。由于GPS技術(shù)在實際使用時，其測量工具具有小而簡便的特征，因此對于水下測量的誤差影響相對較小。在實際操作中，相關(guān)工作人員需要將收集的信息輸送到地面的計算機(jī)終端設(shè)備，并通過專業(yè)軟件排除干擾因素，提升數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

3.3 鐵路測量中的應(yīng)用

鐵路控制網(wǎng)需要利用首級控制網(wǎng)進(jìn)行工作。首級控制網(wǎng)需要做好工程進(jìn)行前的準(zhǔn)備工作。在我國，首級控制網(wǎng)應(yīng)用廣泛。利用GPS靜態(tài)測量定位技術(shù)，可以解決以往控制網(wǎng)運行不夠穩(wěn)定的缺陷。在實際工作中，利用靜態(tài)觀測技術(shù)，可以使基站與衛(wèi)星保持同步，同時將三維坐標(biāo)進(jìn)行準(zhǔn)確計算，并通過觀測與測量，將目標(biāo)地形進(jìn)行計算。目前，在我國大部分鐵路項目中，靜態(tài)測量已經(jīng)成為不可或缺的技術(shù)。

3.4 公路測量中的應(yīng)用

在公路測量中，對于測量精度有很高要求，做好測量精度是公路工程開工的前提。在傳統(tǒng)的公路測量中，一般使用經(jīng)緯儀、全站儀等設(shè)備，這些設(shè)備需要工作人員在測量之前進(jìn)行調(diào)平、對中等工作，浪費了大量的時間，且容易出現(xiàn)比較大的人為誤差，影響工程后續(xù)進(jìn)展。利用GPS技術(shù)，其操作更為簡便，并可以不受人為因素的干擾，提升測量結(jié)果的準(zhǔn)確度。相比于城市道路建設(shè)，在野外的道路建設(shè)，過程更為艱難，面臨的環(huán)境因素也比較多。而利用GPS靜態(tài)定位技術(shù)，可以使測量結(jié)果不受環(huán)境因素的影響。

3.5 礦山測量中的應(yīng)用

礦山地區(qū)往往環(huán)境復(fù)雜，地形崎嶇。在傳統(tǒng)的測繪中，給相關(guān)工作人員帶來了極大的挑戰(zhàn)。而GPS可以克服環(huán)境與地形的限制，并保持一定的精度。例如，在礦山工程中的地形測量方面，對于鉆孔面、深井、近井點等關(guān)鍵位置，都可以利用GPS測繪技術(shù)獲得準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)。在實際應(yīng)用中，減少人員負(fù)擔(dān)的同時還可以保障數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確度。

3.6 雙測數(shù)據(jù)預(yù)處理

由于GPS測繪技術(shù)包含數(shù)據(jù)與信息的處理模塊，使得GPS技術(shù)可以在內(nèi)部進(jìn)行預(yù)處理工作。其可以將收取的數(shù)據(jù)進(jìn)行編輯與整理，并將這些數(shù)據(jù)應(yīng)用于后期的數(shù)據(jù)記錄、統(tǒng)計與分析，切實提升了相關(guān)工作的效率[2]。在實際應(yīng)用時，先將數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，之后將其中的向量等信息進(jìn)行計算，并與觀測數(shù)據(jù)做對比分析工作，以此提升數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確度。經(jīng)過預(yù)處理之后的數(shù)據(jù)，在計算方差、平差時，可以提升數(shù)據(jù)精度。

4 GPS測繪技術(shù)的優(yōu)化策略

4.1 對接收機(jī)的安裝位置進(jìn)行最優(yōu)化

接收機(jī)是GPS測繪技術(shù)中的重要組成。在實際工程進(jìn)行中，由于環(huán)境影響，工程的測量精度容易出現(xiàn)偏差。因此，在GPS工程測量的基礎(chǔ)上，需要根據(jù)實際情況，選擇地勢平坦、穩(wěn)定的區(qū)域進(jìn)行接收機(jī)的安裝，以此保障工程測量的精度。此過程需要工作人員對GPS接收機(jī)的結(jié)構(gòu)、工作原理、操作事項等進(jìn)行了解，并按照嚴(yán)格的安裝程序進(jìn)行安裝，保障接收機(jī)的工作可以滿足工程需要。

4.2 加大可靠衛(wèi)星的研發(fā)力度

GPS的數(shù)據(jù)需要依靠衛(wèi)星來實現(xiàn)，因此衛(wèi)星運行質(zhì)量的優(yōu)劣直接決定了工程測量結(jié)果。為了進(jìn)一步提升GPS的精度，需要研發(fā)更加高級、精確度更高的衛(wèi)星。首先，做好理論基礎(chǔ)，將現(xiàn)在GPS主要的應(yīng)用領(lǐng)域的情況進(jìn)行了解，找出其中的困難[3]。其次，研發(fā)衛(wèi)星時盡可能加大邊長，以保障GPS在工程測量中可以增加數(shù)據(jù)處理量。最后，提升衛(wèi)星的工作效率并減少成本投入，盡最大力度發(fā)揮出現(xiàn)有科技的水平。

5 結(jié)語

GPS測繪技術(shù)在工程測量中具有精度高、易操作、效率高的特點，已經(jīng)在工程測量中被廣泛使用。由于其具有動態(tài)測繪以及預(yù)處理的功能，在公路測量、鐵路測量、礦山測量以及水下測量中都可以使用。并且隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，在未來將接收機(jī)獲得優(yōu)化，并研發(fā)更加精密的衛(wèi)星，相信在不久的將來，GPS技術(shù)可以獲得更為廣闊的應(yīng)用前景，進(jìn)而推動社會的發(fā)展。