GPS 測(cè)繪技術(shù)在測(cè)繪工程中的有效應(yīng)用

陳飛

（貴州省第三測(cè)繪院，貴州 貴陽(yáng) 550004）

0 引言

無(wú)論是地質(zhì)礦產(chǎn)開(kāi)發(fā)，還是城市規(guī)劃與建設(shè)，都需要應(yīng)用到工程測(cè)繪。而想要有效保障測(cè)繪工程的質(zhì)量，就需要選擇科學(xué)合理的測(cè)繪方式，加強(qiáng)對(duì)以GPS 為代表的數(shù)字化測(cè)繪技術(shù)的應(yīng)用。只有這樣，才能提升測(cè)繪工作開(kāi)展的效率，確保測(cè)繪結(jié)果的精準(zhǔn)度，從而進(jìn)一步推動(dòng)城市規(guī)劃以及工程建設(shè)的開(kāi)展。

1 GPS 測(cè)繪技術(shù)與測(cè)繪工程的相關(guān)概述

1.1 GPS 測(cè)繪技術(shù)的應(yīng)用原理

GPS 測(cè)繪技術(shù)的實(shí)現(xiàn)主要是借助于衛(wèi)星定位來(lái)展開(kāi)的，其優(yōu)勢(shì)是能夠?yàn)楣こ探ㄔO(shè)的開(kāi)展提供更為精準(zhǔn)的測(cè)繪數(shù)據(jù)，在測(cè)繪中受外界因素的影響也比較小。總的來(lái)說(shuō)，GPS 測(cè)繪技術(shù)可以分為三大部分，首先是空間部分，指的是GPS 衛(wèi)星星座；其次是地面部分，指的是地面控制系統(tǒng)；最后是用戶設(shè)備，指的是GPS 信號(hào)接收設(shè)備。通過(guò)對(duì)GPS 測(cè)繪技術(shù)的應(yīng)用，能夠更為輕松地完成地形測(cè)量工作，提高測(cè)量數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)性，進(jìn)而保證整個(gè)工程建設(shè)的質(zhì)量。在應(yīng)用過(guò)程中，由于能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)定位，因此自動(dòng)化水平比較高，整個(gè)數(shù)據(jù)采集的過(guò)程也比較短，所以使工程測(cè)繪作業(yè)的效率得到了很大的提升。在對(duì)測(cè)繪站點(diǎn)進(jìn)行選擇的過(guò)程中，必須要確保其視野的開(kāi)闊，否則測(cè)繪工作的質(zhì)量就很難得到有效保障。并且，最終的測(cè)量結(jié)果也并不是僅僅依靠一次的測(cè)量而得出，往往需要對(duì)其測(cè)量多次，這樣才能進(jìn)一步確保最終結(jié)果的準(zhǔn)確性[1]。

1.2 GPS 測(cè)繪技術(shù)的重要性

GPS 測(cè)繪技術(shù)不僅擁有著十分廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，而且還能通過(guò)與計(jì)算機(jī)技術(shù)的結(jié)合，完成很多大型的研究工作。所以從某種程度上來(lái)說(shuō)，GPS 測(cè)繪技術(shù)是綜合性十分強(qiáng)的集合體，包括了衛(wèi)星定位技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、軟件開(kāi)發(fā)技術(shù)，以及其他高新科技。也正是如此，使得GPS 測(cè)繪技術(shù)在數(shù)據(jù)采集、統(tǒng)計(jì)分析和信息展示等領(lǐng)域都展現(xiàn)出了非常強(qiáng)大的優(yōu)越性，對(duì)地質(zhì)學(xué)、測(cè)繪學(xué)，以及許多專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域的研究與開(kāi)發(fā)都產(chǎn)生了很大的促進(jìn)效果。而且，通過(guò)對(duì)空間模式的構(gòu)建和分析，也可以推動(dòng)工程領(lǐng)域的開(kāi)發(fā)，特別是可以提高工程測(cè)量作業(yè)的質(zhì)量和準(zhǔn)確度，以便更有效地保證工程建設(shè)效率。

1.3 地形測(cè)繪工作內(nèi)容

地形測(cè)繪工作的開(kāi)展實(shí)際上就是將某一區(qū)域作為工作范圍，然后對(duì)其范圍內(nèi)的地理信息進(jìn)行測(cè)繪。具體來(lái)說(shuō)，如區(qū)域內(nèi)的坐標(biāo)、高程等信息的測(cè)繪；交通路線、建筑以及水利基礎(chǔ)設(shè)施的測(cè)繪等。然后再將測(cè)繪、采集、分析出的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行整理與統(tǒng)計(jì)，從而使其形成一份更加完整的數(shù)據(jù)資料，這樣就能為其后來(lái)的工程建設(shè)提供更為可靠的依據(jù)。如今隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，過(guò)去傳統(tǒng)的測(cè)繪技術(shù)逐漸在許多方面暴露出弊端，也很難滿足現(xiàn)代地形測(cè)繪工作的新要求，取而代之的是許多新興的測(cè)繪技術(shù)，如GIS、GPS 等數(shù)字化的測(cè)繪技術(shù)。通過(guò)對(duì)這些新興測(cè)繪技術(shù)的有效使用，不僅能夠極大地提升測(cè)繪結(jié)果的準(zhǔn)確性，而且還能幫助測(cè)繪人員更為全面地了解區(qū)域內(nèi)的地理信息情況，為工程建設(shè)以及土地資源的開(kāi)發(fā)奠定可靠的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)[2]。并且，在對(duì)數(shù)字化測(cè)繪技術(shù)進(jìn)行使用的過(guò)程中，還有效降低外界環(huán)境因素對(duì)測(cè)繪工作的影響，測(cè)繪人員可以基于現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，選擇相適應(yīng)的地質(zhì)測(cè)繪技術(shù)，這樣就能極大地簡(jiǎn)化其工作內(nèi)容，緩解工作人員的測(cè)繪壓力。下面是對(duì)主要地形測(cè)繪工作內(nèi)容的介紹。

1.3.1 測(cè)量控制點(diǎn)的測(cè)繪

在對(duì)地形圖進(jìn)行測(cè)繪以及進(jìn)行施工放樣的過(guò)程中，必須提前完成對(duì)測(cè)量控制點(diǎn)的測(cè)繪，并確保在地形圖上進(jìn)行精準(zhǔn)表示。如不同等級(jí)的平面控制點(diǎn)、水準(zhǔn)點(diǎn)、導(dǎo)線點(diǎn)等，在對(duì)上述控制點(diǎn)進(jìn)行測(cè)繪時(shí)需嚴(yán)格按照規(guī)定符號(hào)進(jìn)行表示。

1.3.2 交通要素的測(cè)繪

（1）在對(duì)道路及其附屬設(shè)施展開(kāi)測(cè)繪時(shí)，測(cè)繪圖上需完整反映出每一條道路的等級(jí)以及種類(lèi)，并將道路與其附屬設(shè)施的關(guān)系進(jìn)行闡明。此外，還需要對(duì)道路與道路間的相交關(guān)系等要素進(jìn)行正確處理。

（2）在對(duì)道路交叉處以及橋面進(jìn)行表示時(shí)，應(yīng)當(dāng)對(duì)其高程進(jìn)行標(biāo)注。對(duì)于鐵路曲線段，則需要對(duì)其內(nèi)側(cè)軌頂高程進(jìn)行測(cè)量，并將隧道以及涵洞的應(yīng)測(cè)注底面的高程進(jìn)行標(biāo)注。

（3）在對(duì)公路以及雙線道路進(jìn)行測(cè)繪時(shí)，需要在圖上表示出一定比例下的實(shí)寬，國(guó)道則需要標(biāo)明路線編號(hào)。

1.3.3 水系要素的測(cè)繪

在對(duì)江、河、湖等水系以及水利設(shè)施進(jìn)行測(cè)繪時(shí)，需對(duì)其名稱進(jìn)行標(biāo)注，同時(shí)還需要表示出水流方向。如果需要對(duì)水深進(jìn)行測(cè)繪，則可以用水下等高線與等深線進(jìn)行合理表示[3]。

1.3.4 管線要素的測(cè)繪

（1）在對(duì)永久性的電力線、電信線展開(kāi)測(cè)繪時(shí)，需要對(duì)鐵塔位置、電桿位置進(jìn)行實(shí)地測(cè)量，當(dāng)多個(gè)線路重合時(shí)，只需表示出主要的線路即可。

（2）無(wú)論是地面上的管線、架空的管線還是有管堤的管道都需要實(shí)地進(jìn)行測(cè)量，并用相應(yīng)的符號(hào)進(jìn)行表示，特殊情況還需對(duì)傳輸?shù)奈镔|(zhì)進(jìn)行標(biāo)注。

2 GPS 工程測(cè)繪技術(shù)的發(fā)展特點(diǎn)

2.1 測(cè)繪信息十分豐富

在過(guò)去早期的測(cè)繪工程開(kāi)展過(guò)程中，受科學(xué)技術(shù)的限制，所使用到的測(cè)繪手段與測(cè)繪設(shè)備比較簡(jiǎn)陋，因此只能對(duì)一些較為簡(jiǎn)單的數(shù)據(jù)參數(shù)進(jìn)行測(cè)量，在測(cè)量的整體范圍、測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性等方面都存在著嚴(yán)重的不足。并且，在對(duì)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行采集的過(guò)程中，采集渠道與手段也十分有限，所以最終得出的數(shù)據(jù)結(jié)果比較單一，準(zhǔn)確性也很難得到有效保障。而隨著GPS 工程測(cè)繪技術(shù)的引入與應(yīng)用，過(guò)去這些限制性的問(wèn)題都得到了較為理想的解決，測(cè)量范圍得到了很大的擴(kuò)展、測(cè)繪結(jié)果的準(zhǔn)確性也得到了很大的提高，所能夠觀測(cè)到的元素也變得越來(lái)越豐富，如今已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了立體化的測(cè)量。

2.2 測(cè)圖更為精細(xì)

在將GPS 測(cè)繪技術(shù)引入測(cè)繪工程中之后，除了能夠直接提升測(cè)繪數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確度以外，對(duì)于整個(gè)測(cè)繪工程綜合效率的提升也帶來(lái)了很大的幫助。例如，與過(guò)去早期的測(cè)繪方式相比，GPS 測(cè)繪技術(shù)的應(yīng)用能夠有效降低數(shù)據(jù)出現(xiàn)錯(cuò)誤的概率，數(shù)據(jù)誤差也逐漸得到了縮小，這就會(huì)給整個(gè)工程的建設(shè)提供更為精確、更為豐富的數(shù)據(jù)參考，提高工程建設(shè)的質(zhì)量。

2.3 測(cè)繪工作更加自動(dòng)化

在過(guò)去早期的測(cè)繪工作開(kāi)展中，很多環(huán)節(jié)都需要由人工來(lái)完成。而通過(guò)對(duì)GPS 測(cè)繪技術(shù)的應(yīng)用，則能將很多環(huán)節(jié)的工作交由計(jì)算機(jī)、信息軟件來(lái)進(jìn)行處理，加之GPS 技術(shù)本就具有很強(qiáng)的自動(dòng)化特點(diǎn)，這就使得很多工作環(huán)節(jié)已經(jīng)不需要由人工來(lái)完成，整個(gè)測(cè)繪過(guò)程的自動(dòng)化程度得到了很大的提升，有效避免了人工作業(yè)誤差的出現(xiàn)，使整個(gè)測(cè)繪工作的精確度得到了進(jìn)一步的保障。

2.4 操作更為簡(jiǎn)單

通過(guò)對(duì)GPS 測(cè)繪技術(shù)以及其他計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息軟件、制圖軟件的應(yīng)用，使得整個(gè)測(cè)繪過(guò)程的操作變得更為簡(jiǎn)單，很多工作內(nèi)容都得到了極大的簡(jiǎn)化。例如，通過(guò)對(duì)部分計(jì)算機(jī)軟件的應(yīng)用，操作人員只需要通過(guò)計(jì)算機(jī)下達(dá)一定的指令，其軟件就會(huì)根據(jù)所輸入的參數(shù)進(jìn)行自動(dòng)化的處理，不僅使整個(gè)工作過(guò)程中變得更為輕松，也有效降低了人工操作中可能存在的誤差。

3 GPS 測(cè)繪技術(shù)的應(yīng)用

GPS 測(cè)繪技術(shù)的應(yīng)用，不僅能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)測(cè)繪空間內(nèi)數(shù)據(jù)信息的有效采集，而且通過(guò)與其他計(jì)算機(jī)軟件技術(shù)的結(jié)合應(yīng)用，還能完成對(duì)數(shù)據(jù)信息的有效管理與儲(chǔ)存、數(shù)據(jù)信息自動(dòng)化的分析與處理以及數(shù)據(jù)智能化的顯示等。因此將其應(yīng)用到測(cè)繪工程中來(lái)，不僅能夠大大提升測(cè)繪結(jié)果的準(zhǔn)確性，而且還能提升整個(gè)工作過(guò)程的自動(dòng)化程度，促進(jìn)測(cè)繪作業(yè)工作效率與工作質(zhì)量的不斷提高。下面是對(duì)GPS 測(cè)繪技術(shù)在測(cè)繪工程中應(yīng)用的具體介紹。

3.1 準(zhǔn)確定位，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)信息的采集

一般在進(jìn)行工程測(cè)繪的過(guò)程中，往往需要對(duì)大量復(fù)雜的地理信息數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，如果是使用過(guò)去傳統(tǒng)的信息數(shù)據(jù)采集方式，不僅會(huì)給工作人員帶來(lái)許多的工作負(fù)擔(dān)，而且還需要投入更多的人力成本與時(shí)間成本，這樣才能對(duì)其所測(cè)繪數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)性進(jìn)行保證。除此之外，測(cè)繪人員還必須保持高度的責(zé)任感，對(duì)每一步的測(cè)繪任務(wù)進(jìn)行不斷的規(guī)范。并且，在采用傳統(tǒng)的測(cè)繪方式時(shí)，測(cè)繪人員還需要對(duì)當(dāng)?shù)氐奶鞖?、環(huán)境等干擾因素進(jìn)行綜合的考慮，這樣才能使其數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性得到有效的保證，因此其工作內(nèi)容與程序都十分復(fù)雜。

而隨著GPS 技術(shù)的應(yīng)用，只需要做好定位工作，就能實(shí)現(xiàn)對(duì)其參數(shù)信息的采集，有效簡(jiǎn)化了工程測(cè)繪作業(yè)的工作內(nèi)容。具體來(lái)說(shuō)，測(cè)繪人員只需要對(duì)測(cè)量點(diǎn)進(jìn)行科學(xué)的選擇，借助于測(cè)量設(shè)備就能實(shí)現(xiàn)對(duì)GPS 技術(shù)功能的充分發(fā)揮，實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)信息的準(zhǔn)確采集。在這一過(guò)程中，能夠極大地縮短采集時(shí)間、提高其數(shù)據(jù)信息采集效率與采集質(zhì)量，從而為前期工程的建設(shè)提供可靠的數(shù)據(jù)支持。

3.2 數(shù)據(jù)信息分析與處理

在工程測(cè)繪作業(yè)開(kāi)展過(guò)程中，通過(guò)GPS 測(cè)繪技術(shù)得到相應(yīng)的數(shù)據(jù)信息之后，還需要對(duì)所收集到的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行預(yù)處理，從而將原始的觀測(cè)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為坐標(biāo)與網(wǎng)絡(luò)，對(duì)所測(cè)繪地區(qū)的地形地貌特征進(jìn)行全面的展示，使其變得更為直觀。具體來(lái)說(shuō)，在對(duì)原始觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理的過(guò)程中，需要將多次觀測(cè)得出的數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合對(duì)比，對(duì)其中的基線向量進(jìn)行計(jì)算，從而得出更為準(zhǔn)確的結(jié)果。這樣一來(lái)，借助于GPS 測(cè)繪技術(shù)，不僅能夠降低工程測(cè)繪環(huán)節(jié)的人力與財(cái)力支出，還能實(shí)現(xiàn)對(duì)所測(cè)的數(shù)據(jù)信息的高效利用，使整個(gè)工程更為順利地開(kāi)展。

在對(duì)所收集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理的過(guò)程中，往往需要確定具體的三大地理特征：屬性特征、空間特征、時(shí)間特征。以城市工程地形測(cè)繪作業(yè)為例，往往需要確定主要的城市建筑與城市設(shè)施，如標(biāo)志性的建筑物、城市的道路，以及具體的屬性特征。其中，客觀屬性特征包括了道路的名稱、道路的走向，以及交叉路口的形狀等；主觀屬性特征則包括了道路的交通量等數(shù)據(jù)。借助于GPS 測(cè)繪技術(shù)的應(yīng)用，不僅能夠提升上述這些數(shù)據(jù)測(cè)量的準(zhǔn)確性，而且與計(jì)算機(jī)軟件配合進(jìn)行使用，還能通過(guò)可視化的圖像對(duì)具體的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行說(shuō)明，甚至還能對(duì)所測(cè)繪城市的道路以及建筑特征進(jìn)行全面的展示，使其變得更為直觀[4]。

3.3 數(shù)據(jù)信息的顯示與輸出

在對(duì)GPS 測(cè)繪技術(shù)所收集到的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行處理與分析的過(guò)程中，通過(guò)對(duì)CASS 軟件的應(yīng)用，能夠進(jìn)一步提升數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)性。所以在數(shù)據(jù)信息的顯示與輸出環(huán)節(jié)中，能夠在很大程度上降低用戶在分析過(guò)程中所出現(xiàn)的錯(cuò)誤，從而實(shí)現(xiàn)極度精確的信息顯示與輸出。

3.4 城市地下管線測(cè)繪

在利用GPS 對(duì)城市地下管線進(jìn)行測(cè)繪的過(guò)程中，很多方面的因素都可能會(huì)對(duì)GPS 測(cè)繪技術(shù)的應(yīng)用產(chǎn)生限制，如測(cè)量區(qū)域內(nèi)的地理環(huán)境，天氣情況等。在對(duì)城市地下管線進(jìn)行測(cè)量的過(guò)程中，由于樓宇較多很容易對(duì)衛(wèi)星信號(hào)造成遮擋，從而可能出現(xiàn)假值現(xiàn)象。同時(shí)，城市內(nèi)還存在著很多高頻信號(hào)源以及復(fù)雜的建筑，這些都會(huì)對(duì)信號(hào)傳輸形成影響，導(dǎo)致測(cè)繪作業(yè)的精度以及半徑減弱。此外，在白天中午時(shí)期，電離層也會(huì)對(duì)GPS 測(cè)繪作業(yè)產(chǎn)生干擾，導(dǎo)致衛(wèi)星信號(hào)難以保持穩(wěn)定。因此在對(duì)城市地下管線展開(kāi)測(cè)量時(shí)，必須對(duì)城市內(nèi)的建筑展開(kāi)更為全面的調(diào)查，并把控好天氣變化的情況。為有效減小測(cè)繪過(guò)程中的誤差，可以在點(diǎn)位選擇過(guò)程中選取開(kāi)闊地形，在基站架設(shè)過(guò)程中對(duì)天線高認(rèn)真進(jìn)行量取，并不斷進(jìn)行校正[5]。

3.5 工程變形監(jiān)測(cè)

在對(duì)一些大型的建筑工程進(jìn)行施工的過(guò)程中，往往會(huì)因?yàn)橐恍┤藶橐蛩嘏c地質(zhì)因素而導(dǎo)致工程出現(xiàn)變形的情況，如果這一問(wèn)題未能及時(shí)發(fā)現(xiàn)，就會(huì)嚴(yán)重威脅到整個(gè)建筑施工的安全與質(zhì)量。而通過(guò)對(duì)GPS 測(cè)繪技術(shù)的應(yīng)用，則能對(duì)建筑工程變形情況進(jìn)行有效的監(jiān)測(cè)，通過(guò)三維技術(shù)原理了解到建筑工程所存在的問(wèn)題，從而制定出科學(xué)有效的補(bǔ)救措施。具體來(lái)說(shuō)，例如，在借助GPS 測(cè)繪技術(shù)對(duì)大壩進(jìn)行變形監(jiān)測(cè)的過(guò)程中，只需要在壩體上安裝信息接收設(shè)備，就能借助計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)對(duì)其偏移量以及變形量的合理計(jì)算，從而及時(shí)了解到工程所存在的安全問(wèn)題與質(zhì)量隱患，做到及時(shí)的補(bǔ)救。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，GPS 測(cè)繪技術(shù)在工程測(cè)繪中所發(fā)揮出的作用是顯而易見(jiàn)的，而想要進(jìn)一步提升其應(yīng)用效果，就需要加強(qiáng)GPS 技術(shù)與測(cè)繪技術(shù)之間的結(jié)合與研究，并強(qiáng)化與其他計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息軟件技術(shù)之間的應(yīng)用，以此來(lái)充分挖掘出GPS 測(cè)繪技術(shù)在工程測(cè)繪中的價(jià)值，從而促進(jìn)工程測(cè)繪水平的不斷提高。