探討工程測(cè)量GPS 測(cè)量技術(shù)應(yīng)用

唐振斌

（黃山市自然資源勘測(cè)規(guī)劃院）

現(xiàn)代工程規(guī)模不斷擴(kuò)大，并且經(jīng)常會(huì)在建設(shè)一些復(fù)雜環(huán)境中，而工程施工現(xiàn)場(chǎng)條件十分復(fù)雜，施工作業(yè)容易受到外界因素影響，導(dǎo)致工程施工效率和施工質(zhì)量難以達(dá)到要求標(biāo)準(zhǔn)。因此，要加強(qiáng)對(duì)工程測(cè)量作業(yè)的監(jiān)管，充分發(fā)揮GPS 技術(shù)應(yīng)有的作用，進(jìn)而使工程測(cè)量效率得到進(jìn)一步提高，避免發(fā)生物力與人力資源浪費(fèi)現(xiàn)象。

一、GPS 技術(shù)測(cè)量技術(shù)概述

GPS 技術(shù)是建立在信息技術(shù)基礎(chǔ)上的一種先進(jìn)測(cè)量手段，其主要是通過對(duì)設(shè)備進(jìn)行應(yīng)用，完成對(duì)測(cè)量衛(wèi)星傳輸數(shù)據(jù)，同時(shí)，實(shí)現(xiàn)對(duì)各項(xiàng)數(shù)據(jù)的收集、整理、統(tǒng)計(jì)，進(jìn)而得到精準(zhǔn)計(jì)算結(jié)果。GPS 技術(shù)測(cè)量系統(tǒng)有地面控制、空間星座、用戶設(shè)備三個(gè)模塊共同構(gòu)成[1]。而采用GPS 技術(shù)的相關(guān)設(shè)備完成測(cè)量作業(yè)時(shí)，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)信息和數(shù)據(jù)的自動(dòng)化控制，傳統(tǒng)工程測(cè)量作業(yè)都采取人工方式開展，這不僅難以獲取到精準(zhǔn)數(shù)據(jù)，而且測(cè)量方法實(shí)現(xiàn)起來難度較大，并且整個(gè)作業(yè)會(huì)耗費(fèi)較長時(shí)間。總的來說，GPS 技術(shù)在具體應(yīng)用期間，其優(yōu)勢(shì)主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

1.實(shí)用性強(qiáng)，精度高

傳統(tǒng)模式下工程測(cè)量方法在具體應(yīng)用期間，容易遭受到外部各項(xiàng)環(huán)境因素影響，更加難以實(shí)現(xiàn)二十四小時(shí)不間斷測(cè)量，作業(yè)效率偏低。而GPS 技術(shù)具有很強(qiáng)的適用性，其在應(yīng)用時(shí)遭受外界因素的影響幾率較小，并且能夠?qū)崿F(xiàn)二十四小時(shí)不間斷工作，這能夠大幅度提高作業(yè)效率[3]。將GPS 技術(shù)應(yīng)用到工程測(cè)量中，可以很好的適應(yīng)外部環(huán)境，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)測(cè)量范圍內(nèi)定點(diǎn)的精準(zhǔn)確定，提高測(cè)量數(shù)據(jù)精準(zhǔn)性，從而為后續(xù)相關(guān)工作開展提供強(qiáng)有力的支持。

2.應(yīng)用靈活，縮短測(cè)量時(shí)間

將GPS 技術(shù)應(yīng)用到工程測(cè)量中，能夠使傳統(tǒng)測(cè)量中遇到的各項(xiàng)問題都能夠得到解決，采用該項(xiàng)技術(shù)進(jìn)行工程測(cè)量時(shí)，需要確保測(cè)量站點(diǎn)間不會(huì)存在較大阻礙和干擾，具有寬闊空間，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)站點(diǎn)的有效選址，確保測(cè)量站點(diǎn)之間能夠保持良好透視感。此外，采用GPS 技術(shù)也能夠大幅度縮短工程測(cè)量的前期時(shí)間，確保工程整體測(cè)量進(jìn)度能夠得到保障。

3.高效、節(jié)約資源

在工程測(cè)量中合理應(yīng)用GPS 技術(shù)，能夠很好的改善工程環(huán)境，從而使工程測(cè)量技術(shù)能夠朝著自動(dòng)化、智能化方向發(fā)展，這能夠減少工程測(cè)量中物力和人力消耗。此外，GPS 技術(shù)應(yīng)用起來不僅操作簡單，而且能夠大幅度提高測(cè)量效率，縮短工作時(shí)長。

二、技術(shù)種類的劃分

1.靜態(tài)相對(duì)定位技術(shù)

目前，靜態(tài)相對(duì)定位技術(shù)已經(jīng)被廣泛應(yīng)用到不同類型的工程測(cè)量中，靜態(tài)相定位技術(shù)主要分為以下兩種：

（1）GPS 1+N 模式

針對(duì)GPS 1+N 模式相對(duì)定位，要先利用不少于兩個(gè)已知點(diǎn)完成相應(yīng)處理工作，其中一臺(tái)GPS 接收機(jī)作為基準(zhǔn)站，將另外一臺(tái)或多臺(tái)設(shè)置為移動(dòng)站，通過基準(zhǔn)站與移動(dòng)站間相對(duì)應(yīng)位置間的具體關(guān)系，然后利用已知點(diǎn)得到絕對(duì)位置。該模式一般可以應(yīng)用在一定區(qū)域內(nèi)，快速完成對(duì)地形具體情況的測(cè)繪，以及工程放樣中應(yīng)用，其在具體應(yīng)用時(shí)的優(yōu)勢(shì)為，測(cè)量速度快，而且不需要透視，獲取到的數(shù)據(jù)精度高，信號(hào)更強(qiáng)。但是，其在應(yīng)用時(shí)也存在一定缺點(diǎn)，可控制范圍受已知點(diǎn)影響，而且存在最大控制范圍。

（2）常規(guī)靜態(tài)測(cè)量模式

該模式在具體應(yīng)用期間需要至少借助不少于3 臺(tái)GPS接收機(jī)開展相應(yīng)作業(yè)，利用兩個(gè)已知點(diǎn)或未知點(diǎn)，完成對(duì)4顆衛(wèi)星的同步觀測(cè)，同時(shí)，能夠依據(jù)觀測(cè)等級(jí)，以及基線具體長度，實(shí)現(xiàn)超過45min 的觀測(cè)，提高觀測(cè)效率。常規(guī)靜態(tài)測(cè)量模式主要被應(yīng)用在工程控制網(wǎng)，以及大型工程變形監(jiān)測(cè)等各項(xiàng)工作，其在具體應(yīng)用過程的優(yōu)點(diǎn)就是不需要已知點(diǎn)透視，而且效率高，時(shí)間短；缺點(diǎn)在于GPS 接收機(jī)周圍不得存在遮擋物，否則會(huì)對(duì)工程測(cè)量工作開展造成不良影響，而且要多臺(tái)GPS 接收機(jī)同步開展作業(yè)。

2.RTK 技術(shù)

該項(xiàng)技術(shù)是現(xiàn)階段工程測(cè)量中應(yīng)用最廣泛的一項(xiàng)技術(shù)，在對(duì)該項(xiàng)技術(shù)應(yīng)用時(shí)，只需要一名工作人員對(duì)地面上的終端進(jìn)行掌控就能夠得到具體測(cè)量位置的精準(zhǔn)信息。采用RTK 技術(shù)設(shè)定需要測(cè)量的目標(biāo)點(diǎn)，再通過對(duì)信息技術(shù)進(jìn)行應(yīng)用獲取到該目標(biāo)點(diǎn)的信息數(shù)據(jù)，利用獲取到的數(shù)據(jù)制定相應(yīng)的地形圖。與此同時(shí)，對(duì)城市中的重力場(chǎng)數(shù)據(jù)進(jìn)行應(yīng)用，能夠?qū)崿F(xiàn)高程近似大地水準(zhǔn)面精化，從而獲取到城市中的絕對(duì)高程，而針對(duì)一些對(duì)于高程精度要求不高的作業(yè)，則可以直接應(yīng)用[6]。從實(shí)際情況來看，RTK 技術(shù)在應(yīng)用時(shí)相對(duì)簡單，而且對(duì)技術(shù)人員的能力要求并不高，工程測(cè)量中各項(xiàng)設(shè)備攜帶起來十分方便。

3.動(dòng)態(tài)相對(duì)定位

動(dòng)態(tài)相對(duì)定位在具體應(yīng)用期間就是對(duì)移動(dòng)物體系統(tǒng)進(jìn)行應(yīng)用，在工作開展時(shí)，將收發(fā)裝置安裝在物體上，通過GPS進(jìn)行定位，在物體移動(dòng)期間，能夠得到物體速度、位移、加速度等各項(xiàng)參數(shù)。該項(xiàng)技術(shù)能夠應(yīng)用移動(dòng)站接收機(jī)，通過對(duì)移動(dòng)站數(shù)據(jù)連接方式，得到基站發(fā)射的各項(xiàng)信號(hào)，在基站上完成對(duì)數(shù)據(jù)的處理，從而得到待測(cè)數(shù)據(jù)位置。在該期間，GPS 測(cè)量技術(shù)經(jīng)常會(huì)與RTK 技術(shù)相結(jié)合，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)最終結(jié)果的合理優(yōu)化。

三、GPS 技術(shù)在工程測(cè)量中的具體應(yīng)用

1.GPS 定位技術(shù)的具體應(yīng)用

GPS 定位技術(shù)是工程測(cè)量中不可或缺的一部分，在對(duì)GPS 定位技術(shù)進(jìn)行應(yīng)用，要依據(jù)GPS 原理進(jìn)行應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)對(duì)位置信息的合理整合，從而使各項(xiàng)設(shè)備作用能夠得到進(jìn)一步提高，從多個(gè)角度入手，完成對(duì)各項(xiàng)數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)測(cè)量，確保各項(xiàng)數(shù)據(jù)的有效性和合理性。采用GPS 定位技術(shù)能夠?qū)㈧o態(tài)測(cè)量方式和融合動(dòng)態(tài)兩者合理到一起，在地面形成接收裝置，然后排場(chǎng)靜態(tài)基線，采取不同步方式完成對(duì)目標(biāo)的觀測(cè)，通常情況下，45min 可以完成觀測(cè)。定位觀測(cè)結(jié)束后，要對(duì)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行統(tǒng)一整理，使GPS 定位技術(shù)在應(yīng)用時(shí)的便捷性優(yōu)勢(shì)能夠得到充分發(fā)揮，通過動(dòng)態(tài)方式，完成對(duì)信息的觀測(cè)[7]。需要相關(guān)工作人員注意的是，在對(duì)GPS 定位技術(shù)進(jìn)行應(yīng)用時(shí)，必要掌握應(yīng)用時(shí)機(jī)，要對(duì)測(cè)量周期重要性進(jìn)行明確，測(cè)量工作開展前，相關(guān)工作人員需要與氣象部門進(jìn)行溝通，掌握天氣情況，判斷是否適合開展測(cè)量作業(yè)，從而使工程測(cè)量效果能夠的都進(jìn)一步提高，在綜合分析測(cè)量裝置，掌握天氣情況基礎(chǔ)上，對(duì)實(shí)際測(cè)量時(shí)間進(jìn)行確定，確保最終測(cè)量工作順利開展，以及獲取到的測(cè)量結(jié)果的精準(zhǔn)性。

2.高程測(cè)量與變形控制

在工程變形監(jiān)測(cè)中對(duì)GPS 技術(shù)進(jìn)行應(yīng)用。工程施工是一項(xiàng)復(fù)雜工作，具體施工開展時(shí)會(huì)受到不同因素影響，而且工程建設(shè)工期長，施工作業(yè)會(huì)開展時(shí)會(huì)遭受到外界因素影響，可能會(huì)導(dǎo)致工程地基發(fā)生變形，情況嚴(yán)重會(huì)將會(huì)引起斷裂情況，這將會(huì)對(duì)工程質(zhì)量造成破壞，對(duì)其應(yīng)用造成不良影響。此時(shí)，人們需要依據(jù)具體情況處理工程，要提高對(duì)測(cè)量結(jié)果中細(xì)小變化的重視，掌握工程中存在的各種安全隱患，合理應(yīng)用GPS 技術(shù)，使傳統(tǒng)監(jiān)測(cè)中存在的各種不足得到彌補(bǔ)，測(cè)量數(shù)據(jù)精度能夠達(dá)到毫米級(jí)，最大程度保證工程施工質(zhì)量。GPS高程擬合計(jì)算技術(shù)在具體應(yīng)用時(shí)，就是通過GPS 定位，從而得到不同空間點(diǎn)精度高差，通過平差能夠得到高程差和大地高度，然后對(duì)獲取到的數(shù)據(jù)進(jìn)行應(yīng)用，完成對(duì)正常高度的計(jì)算?，F(xiàn)階段，人們以水準(zhǔn)點(diǎn)作為GPS 高程計(jì)算基準(zhǔn)，采取融合內(nèi)插方式或曲面擬合解析方法得到GPS 高程結(jié)果。除了高程測(cè)量之外，還可以將GPS 技術(shù)應(yīng)用到公路斷面測(cè)量中，結(jié)合應(yīng)用測(cè)圖軟件和GPS 技術(shù)，獲取到精準(zhǔn)橫斷面信息圖，減少物力、人力投入量。

3.碎部測(cè)量與放樣

從本質(zhì)上來說，RTK 技術(shù)指的就是載波相位差分技術(shù)，RKT 系統(tǒng)如圖1 所示。

從圖1 可以看出，RTK 系統(tǒng)主要由基準(zhǔn)站和移動(dòng)站兩個(gè)部分共同構(gòu)成，在進(jìn)行工程測(cè)量期間，將基準(zhǔn)站載波相位信息發(fā)送給相應(yīng)用戶，用戶可以依據(jù)差分信息求差完成解算，精準(zhǔn)判斷坐標(biāo)具體位置。此外，還可以將RTK 技術(shù)應(yīng)用在房地產(chǎn)界址測(cè)繪和地籍圖測(cè)量中，采用該項(xiàng)技術(shù)不需要消耗大量物力和人力，只需要一名工作人員就能夠完成測(cè)圖作業(yè)，將GPS 接收機(jī)準(zhǔn)確的放在特征點(diǎn)上，2s 中后，依據(jù)輸入要求，將特征點(diǎn)編碼輸入即可。

工程測(cè)量過程中，完成對(duì)一個(gè)區(qū)域內(nèi)特征點(diǎn)測(cè)定之后，要將獲取到的特征點(diǎn)信息上傳到計(jì)算機(jī)上，以免外界因素對(duì)工程造成不良影響，保證最終得到的成果圖質(zhì)量能夠達(dá)到預(yù)期。工程放樣期間對(duì)RTK 技術(shù)進(jìn)行應(yīng)用，完成界標(biāo)標(biāo)定之后，可以直接標(biāo)定坐標(biāo)，并且要利用解析法完成標(biāo)定放樣。通過對(duì)RTK 測(cè)量系統(tǒng)和DL5-C 數(shù)傳電臺(tái)編輯道路數(shù)據(jù)進(jìn)行應(yīng)用，具體作業(yè)開展期間，若存在海地或緯地設(shè)計(jì)文件，可以采用PM 導(dǎo)入功能，向系統(tǒng)中直接導(dǎo)入設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)。若不存在設(shè)計(jì)文件，可以依據(jù)平曲線、斷鏈、豎曲線等各項(xiàng)內(nèi)容建設(shè)數(shù)據(jù)庫。在對(duì)橫斷面進(jìn)行復(fù)測(cè)時(shí)，應(yīng)對(duì)將樁號(hào)里程文件快速、準(zhǔn)確導(dǎo)入到文件中，然后依據(jù)事先設(shè)計(jì)好的樁號(hào)切換，完成外業(yè)工作。在進(jìn)行道路邊樁放樣期間，需要保證道路中設(shè)計(jì)道路板塊可以全面顯示，如果道路存在加寬情況，需要直接顯示各項(xiàng)信息。在進(jìn)行邊樁放樣時(shí)，當(dāng)前位置需要與圖上邊線保持重復(fù)，若道路元素存在結(jié)構(gòu)物，平面曲線界面要保證在顯示里程范圍能夠精準(zhǔn)顯示結(jié)構(gòu)物內(nèi)的具體圖形。

4.有效處理靜態(tài)數(shù)據(jù)

應(yīng)用GPS 技術(shù)開展靜態(tài)數(shù)據(jù)處理時(shí)，需要將利用GPS設(shè)備觀測(cè)到各數(shù)據(jù)都上傳到的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)裝置中，然后對(duì)獲取到數(shù)據(jù)進(jìn)行分流處理。通過記錄原始數(shù)據(jù)內(nèi)容，通過對(duì)解碼技術(shù)進(jìn)行應(yīng)用，通過分類方式，完成對(duì)各項(xiàng)數(shù)據(jù)的處理，將無用數(shù)據(jù)過濾掉，然后通過統(tǒng)一方式處理剩余數(shù)據(jù)，從而形成文件格式。對(duì)相位觀測(cè)值進(jìn)行整合，在該過程中，要進(jìn)行都測(cè)探索與測(cè)量，并且要對(duì)載波進(jìn)行修正恢復(fù)，完成對(duì)載波中靜態(tài)數(shù)據(jù)的合理測(cè)量。一般來說，工程測(cè)量工作要采用大比例尺進(jìn)行地圖繪制。例如，高等級(jí)公路選線時(shí)，要做好1：1000大比例尺帶狀地形圖繪制。技術(shù)人員通過對(duì)GPS 動(dòng)態(tài)測(cè)量技術(shù)的應(yīng)用，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)各個(gè)碎部點(diǎn)坐標(biāo)位置進(jìn)行確定，完成對(duì)碎布點(diǎn)的繪制，經(jīng)過60s 左右后，便可以獲取到的精準(zhǔn)坐標(biāo)信息。

5.道路中線放樣

完成大比例尺帶狀地圖定線作業(yè)之后，設(shè)計(jì)人員要依據(jù)事先設(shè)計(jì)好的要求標(biāo)定施工中線，通過對(duì)GPS 技術(shù)進(jìn)行應(yīng)用，完成對(duì)道路工程中線的測(cè)量，在中樁點(diǎn)坐標(biāo)位置輸入獲取到的各項(xiàng)信息，系統(tǒng)通過自動(dòng)方式，完成對(duì)放樣點(diǎn)位的定位，然后采取獨(dú)立方式測(cè)量各個(gè)點(diǎn)位，以免在測(cè)量期間出現(xiàn)誤差，確保道路中線放樣精度能夠達(dá)到預(yù)期。目前，人們?cè)诠こ虦y(cè)量中已經(jīng)開始應(yīng)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，過去作業(yè)開展受技術(shù)限制，人們?cè)诠ぷ鏖_展時(shí)必須進(jìn)入到實(shí)地進(jìn)行操作，無論作業(yè)環(huán)境如何惡劣，工作人員都要進(jìn)入到施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行測(cè)量，在復(fù)雜地理環(huán)境下，工作人員的人身安全會(huì)遭受到威脅。而在對(duì)GPS 技術(shù)進(jìn)行應(yīng)用時(shí)，將虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)與計(jì)算機(jī)技術(shù)合理聯(lián)合到一起，可以針對(duì)道路工程構(gòu)建三位圖像測(cè)量方案，這一方面可以提高測(cè)量效率，另一方面也能夠確保作業(yè)人員在工作時(shí)的安全，避免發(fā)生人員傷亡。

6.構(gòu)建工程控制網(wǎng)

工程控制網(wǎng)是工程測(cè)量開展的一項(xiàng)基礎(chǔ)內(nèi)容，工作人員需要提高對(duì)控制網(wǎng)型與信息精準(zhǔn)的控制，以免對(duì)測(cè)量進(jìn)度造成不良影響。一般來說，工程中工程控制網(wǎng)覆蓋面積相對(duì)較小，而且點(diǎn)位密度較大，因此，工程控制網(wǎng)普遍對(duì)精度要求都較高。常規(guī)應(yīng)用方法種類有很多，例如，可以利用邊角網(wǎng)完成對(duì)GPS 定位的有效控制。通過對(duì)GPS 技術(shù)進(jìn)行應(yīng)用，建設(shè)道路勘探控制網(wǎng)，該類型的控制網(wǎng)具有橫向窄特點(diǎn)，過去測(cè)量人員在工作開展時(shí)，側(cè)重采取分段方式進(jìn)行測(cè)量，以免由于積累出現(xiàn)誤差，這也會(huì)使整個(gè)作業(yè)流程復(fù)雜化。測(cè)繪控制是項(xiàng)目施工的一項(xiàng)基礎(chǔ)內(nèi)容，通過測(cè)繪獲取到的數(shù)據(jù)精準(zhǔn)性會(huì)影響工程的最終質(zhì)量。針對(duì)精度要求高的控制網(wǎng)就是一級(jí)控制網(wǎng)，這是工程測(cè)繪作業(yè)的參考點(diǎn)，這也對(duì)定位數(shù)據(jù)精準(zhǔn)度提出了更高要求。過去人們針對(duì)工程中一級(jí)控制網(wǎng)，主要采取邊角法，采用測(cè)繪設(shè)備，控制導(dǎo)線和三角網(wǎng)，然后對(duì)坐標(biāo)位置進(jìn)行確定，構(gòu)建測(cè)繪控制網(wǎng)。而從實(shí)際情況來看，邊角法主要適合應(yīng)用在范圍相對(duì)較小的測(cè)繪工作中，并不適合應(yīng)用在大工程范圍中，而且采用邊角法容易出現(xiàn)誤差，數(shù)據(jù)精準(zhǔn)度難以達(dá)到有效保證。而通過對(duì)GPS 技術(shù)進(jìn)行應(yīng)用，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)邊角法的合理補(bǔ)充，完成對(duì)工程測(cè)量中各個(gè)點(diǎn)位的精準(zhǔn)控制，確保獲取數(shù)據(jù)的實(shí)用性與準(zhǔn)確性。

四、結(jié)語

GPS 測(cè)量技術(shù)具體應(yīng)用具有作業(yè)時(shí)間短，精度高等多項(xiàng)優(yōu)勢(shì)，對(duì)其進(jìn)行應(yīng)用，可以使測(cè)量人員能夠高效完成測(cè)量任務(wù)。因此，在工程測(cè)量期間，要不斷對(duì)測(cè)量技術(shù)體系進(jìn)行完善，全面發(fā)揮GPS 技術(shù)作用，更好完成測(cè)量作業(yè)。