工程測(cè)繪中GPS測(cè)量技術(shù)的應(yīng)用研究

任連生

（中國(guó)建筑材料工業(yè)地質(zhì)勘查中心山西總隊(duì)，山西 太原 030032）

0 引言

工程測(cè)繪是工程建設(shè)項(xiàng)目開展中重要的工作，主要包括測(cè)量、圖形繪制等內(nèi)容，是保證工程順利開展的前期工作。而在前期測(cè)繪工作中，測(cè)量工作又是重中之重，因?yàn)闊o(wú)論是工程圖形地貌繪制，亦或是后期的工程建設(shè)方案制定和施工，都要以測(cè)量參數(shù)和數(shù)據(jù)為參考。所以，測(cè)量工作的高精度完成，有利于工程建設(shè)后續(xù)施工環(huán)節(jié)的良好開展。而GPS測(cè)量技術(shù)具備高精度、自動(dòng)定位等功能，是對(duì)傳統(tǒng)測(cè)量技術(shù)的改良，對(duì)工程測(cè)量測(cè)繪實(shí)施有重要作用。

1 GPS測(cè)量技術(shù)概述

GPS測(cè)量技術(shù)是利用GPS體系完成測(cè)量工作，將GPS的定位測(cè)量工作延伸，從而實(shí)現(xiàn)高精度測(cè)量。在測(cè)量中用戶設(shè)備的GPS接收機(jī)可以向衛(wèi)星發(fā)送測(cè)量信號(hào)請(qǐng)求，衛(wèi)星完成被測(cè)量信息的全面定位和分析，最后將數(shù)據(jù)信息回傳給主站，同時(shí)信息傳輸至地面監(jiān)控站后，地面監(jiān)控站將衛(wèi)星所獲取的數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)整理發(fā)送給GPS用戶設(shè)備，用戶設(shè)備接收到信息之后，可以利用GPS軟件和終端完成基線解算、網(wǎng)平差，求出GPS接收機(jī)中心（測(cè)站點(diǎn)）的三維坐標(biāo)。另外，在點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的測(cè)量中，GPS技術(shù)體系構(gòu)建了GPS-RTK方格網(wǎng)點(diǎn)，利用方格網(wǎng)點(diǎn)的數(shù)據(jù)信息處理，就能夠完成定位測(cè)量。

GPS測(cè)量技術(shù)是對(duì)傳統(tǒng)測(cè)量的優(yōu)化，在其測(cè)量實(shí)施過(guò)程中，效率是傳統(tǒng)測(cè)量的2倍以上，同時(shí)在測(cè)量工作中，減少了人力資源的使用，也降低測(cè)量成本。

2 GPS測(cè)量技術(shù)實(shí)施的要點(diǎn)

在實(shí)際測(cè)量工作中，GPS測(cè)量技術(shù)操作步驟也非常復(fù)雜，為了提升測(cè)量質(zhì)量，也要求把控各項(xiàng)測(cè)量技術(shù)要點(diǎn)。以下對(duì)GPS測(cè)量技術(shù)要點(diǎn)進(jìn)行分析。GPS測(cè)量流程如圖1所示。

圖1 GPS測(cè)量技術(shù)原理

（1）工程測(cè)量實(shí)際上是多點(diǎn)測(cè)量，而非定點(diǎn)測(cè)量，所以采用GPS-RTK方格網(wǎng)點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量，以確保測(cè)量能夠覆蓋整個(gè)工程。在測(cè)量前期工作開展過(guò)程中，就要完成測(cè)量控制網(wǎng)點(diǎn)布局，一般情況下測(cè)量加密點(diǎn)都是選擇網(wǎng)格布局形式進(jìn)行布點(diǎn)，按照工程需求確定布點(diǎn)數(shù)量以及布點(diǎn)位置，繼而為后續(xù)的測(cè)量工作打好基礎(chǔ)。

（2）GPS是依托GPS設(shè)備實(shí)現(xiàn)測(cè)量的技術(shù)。所以，在測(cè)量前應(yīng)根據(jù)工程精度選擇高精度設(shè)備，同時(shí)各組件以及輔助設(shè)備的選擇也需要根據(jù)方案需求完成，確保各項(xiàng)測(cè)量監(jiān)測(cè)工作開展有效。

（3）在測(cè)量中，按照GPS測(cè)量布置方案，實(shí)現(xiàn)對(duì)測(cè)量設(shè)備的布置，檢查測(cè)量?jī)x器是否正常運(yùn)轉(zhuǎn)，同時(shí)測(cè)量前也要求對(duì)儀器進(jìn)行調(diào)整和調(diào)平，確保儀器調(diào)整有效，儀器精度符合標(biāo)準(zhǔn)。

（4）GPS天線的高度測(cè)量通常會(huì)測(cè)量其傾斜高度，但是不能更改為垂直高度，需要進(jìn)行多次測(cè)量然后取平均值。

（5）啟動(dòng)GPS測(cè)量設(shè)備，讓GPS設(shè)備進(jìn)行自動(dòng)測(cè)量觀察。一般情況下，測(cè)量觀察工作要在60~70min。

（6）測(cè)量觀察結(jié)束后對(duì)GPS-RTK測(cè)量采集的各項(xiàng)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比分析，通過(guò)測(cè)量數(shù)據(jù)的采集和分析，完成最終的測(cè)量計(jì)算以及測(cè)量確認(rèn)工作。

在GPS測(cè)量技術(shù)應(yīng)用過(guò)程中，按照上述方案實(shí)施測(cè)量是標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)方案，而在實(shí)際的測(cè)量中，如果想要高精度的完成測(cè)量測(cè)繪工作，還需要完成多方面實(shí)施要點(diǎn)的把控。如測(cè)量中，要求對(duì)測(cè)量團(tuán)隊(duì)進(jìn)行培訓(xùn)，要求團(tuán)隊(duì)每個(gè)人員都學(xué)會(huì)使用測(cè)量技術(shù)。同時(shí)也要設(shè)計(jì)緊急方案，包括特別天氣測(cè)量、突發(fā)情況數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)和保存等工作，防止出現(xiàn)數(shù)據(jù)丟失等問(wèn)題。

3 工程測(cè)繪中GPS測(cè)量技術(shù)的應(yīng)用

3.1 城市建設(shè)方面

在城市建設(shè)規(guī)劃測(cè)量工作中，RTK技術(shù)可實(shí)時(shí)地測(cè)定界址點(diǎn)坐標(biāo)，確定土地使用界限范圍，計(jì)算用地面積，在土地分類及權(quán)屬調(diào)查時(shí)，應(yīng)用RTK技術(shù)可實(shí)時(shí)測(cè)量權(quán)屬界限、土地分類修測(cè)，提高了測(cè)量速度和精度。其次，在GPS測(cè)量技術(shù)的應(yīng)用過(guò)程中，也可以完成對(duì)建筑物的綜合測(cè)量，通過(guò)對(duì)建筑物的測(cè)量，實(shí)現(xiàn)對(duì)城市建設(shè)單體建筑規(guī)劃。另外，在當(dāng)前GPS測(cè)量技術(shù)應(yīng)用過(guò)程中，為了良好的完成建筑物測(cè)量，還將GPS技術(shù)與BIM技術(shù)相互融合，在二者相互融合之后，能夠?qū)崿F(xiàn)技術(shù)的良好管控，同時(shí)也實(shí)現(xiàn)了測(cè)量技術(shù)的三維模型構(gòu)建，提升了測(cè)量效果。

3.2 水下地形測(cè)繪

利用GPS技術(shù)可實(shí)現(xiàn)高精度的水下測(cè)量測(cè)繪工作。實(shí)際的測(cè)量應(yīng)用過(guò)程中，采用GPS進(jìn)行測(cè)量可以實(shí)現(xiàn)1∶200的圖形繪制，并且測(cè)量中，GPS測(cè)量網(wǎng)格大小在20 m×10 m左右、各網(wǎng)格的拋投量應(yīng)根據(jù)圖紙按網(wǎng)格上下斷面方向的平均值求得按拋投斷面計(jì)算出每個(gè)拋投小區(qū)的拋石數(shù)量，并對(duì)小區(qū)進(jìn)行統(tǒng)一編號(hào)。測(cè)量中，應(yīng)設(shè)計(jì)安全方案，保證水下測(cè)量的安全性，同時(shí)也要保證水下地形測(cè)量的設(shè)備安全管理。另外也要完成精度控制，實(shí)現(xiàn)對(duì)測(cè)量精度的綜合控制，減少水下測(cè)量誤差。

3.3 監(jiān)測(cè)工程方面

GPS技術(shù)能實(shí)現(xiàn)對(duì)監(jiān)測(cè)工程的有效測(cè)量，提升監(jiān)測(cè)測(cè)量效果。在實(shí)際的測(cè)量工作中，需將GPS模塊與自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)相聯(lián)系，繼而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化監(jiān)測(cè)工作。

圖2所示是某工程中的GPS監(jiān)測(cè)技術(shù)體系結(jié)構(gòu)圖，在實(shí)際的邊坡測(cè)量監(jiān)控過(guò)程中，設(shè)置三處GPS監(jiān)測(cè)站，同時(shí)在邊坡中安裝GPS測(cè)量感應(yīng)裝置以及拉桿位移測(cè)量裝置，能夠通過(guò)GPS測(cè)量點(diǎn)+位移測(cè)量完成對(duì)邊坡的實(shí)際測(cè)量，確保測(cè)量系統(tǒng)的設(shè)計(jì)應(yīng)用更加合理，提升測(cè)量應(yīng)用效果。在監(jiān)測(cè)測(cè)量中，利用傳感器以及拉線式位移分析，完成邊坡位置的良好監(jiān)測(cè)，確保監(jiān)測(cè)工作良好實(shí)施，實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)控制。

圖2 GPS工程監(jiān)測(cè)應(yīng)用

3.4 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)方面

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是現(xiàn)代社會(huì)發(fā)展中應(yīng)用的關(guān)鍵技術(shù)，該技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)三維場(chǎng)景還原，真實(shí)還原建筑或者文化的場(chǎng)景。在現(xiàn)代化虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)發(fā)展中，應(yīng)用GPS測(cè)量技術(shù)模塊，可以實(shí)現(xiàn)前端的物體信息掃描，之后將其數(shù)據(jù)應(yīng)用到虛擬現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景還原之中，并且利用相關(guān)軟件完成對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)的處理，構(gòu)建虛擬現(xiàn)實(shí)情景，實(shí)現(xiàn)三維真實(shí)情景的測(cè)量還原，確保測(cè)量的設(shè)計(jì)應(yīng)用更加合理，最大程度上提升測(cè)量工作效果。