淺析GPS在工程測量中的應(yīng)用

牛偉民　李和英

摘 要：近年來，隨著我國經(jīng)濟的發(fā)展，社會的進步，全球定位系統(tǒng)GPS技術(shù)應(yīng)用研究的逐步深入， 它是測量史上的一次變革，它為我們提供了全天候、高精度、高效率的測量方法。GPS技術(shù)已廣泛應(yīng)用于工程建設(shè)領(lǐng)域中。隨著GPS定位技術(shù)的出現(xiàn)和不斷地發(fā)展完善，測繪定位技術(shù)發(fā)生了重大的變革，為工程測量提供了嶄新的技術(shù)手段和方法。

關(guān)鍵詞：GPS；工程測量；綜合應(yīng)用

1 引言

隨著現(xiàn)代測繪技術(shù)的逐步擴大和應(yīng)用，測繪工程長期依靠經(jīng)緯儀、水準儀、平板儀等傳統(tǒng)工具進行工作的時代即將結(jié)束?，F(xiàn)代測繪技術(shù)的核心技術(shù)是全球地位系統(tǒng)、遙感和地理信息系統(tǒng)。空間技術(shù)的飛速發(fā)展，遙感圖像宏觀、逼真、直觀、豐富的信息為工程測量選線、工程可行性研究、路線工程地質(zhì)條件評價和工程初步設(shè)計提供了有利條件。應(yīng)用遙感技術(shù)，猶如把野外現(xiàn)場搬回室內(nèi)進行研究，不僅能提高測量質(zhì)量，而且能夠加快勘測設(shè)計速度，減少勘測費用，節(jié)省設(shè)計成本?？蛇m用于工程建設(shè)和實施的各個階段。同時現(xiàn)代測繪技術(shù)已經(jīng)發(fā)展為信息技術(shù)和空間技術(shù)的綜合集成，成為國家高新技術(shù)不可缺少的重要組織部分。現(xiàn)代測量儀器朝著智能化、自動化、網(wǎng)絡(luò)化、數(shù)字化的方向發(fā)展，傳統(tǒng)的光學(xué)測量儀器逐漸被棄用。GPS全球定位系統(tǒng)早已應(yīng)用于大面積的控制測量。本文介紹GPS在工程測量領(lǐng)域中的應(yīng)用，指出了GPS技術(shù)的一些缺點，并提出幾點建議。

2 GPS的特點

GPS在測量定位領(lǐng)域已得到了較為廣泛的應(yīng)用。但是，針對不同的測量領(lǐng)域和用戶的不同要求，需要采用的具體測量方法是不一樣的。GPS的用戶部分由GPS接收機、數(shù)據(jù)處理軟件及相應(yīng)的用戶設(shè)備如計算機、氣象儀器等組成，其作用是接收GPS衛(wèi)星發(fā)出的信號，利用信號進行導(dǎo)航定位等。GPS測量的自動化程度很高。目前GPS接收機已趨小型化和操作簡單化，觀測人員只需將天線對中、整平，量取天線高打開電源即可進行自動觀測，利用數(shù)據(jù)處理軟件對數(shù)據(jù)進行處理即求得測點三維坐標。而其它觀測工作如衛(wèi)星的捕獲，跟蹤觀測等均由儀器自動完成。工程中應(yīng)結(jié)合其特點合理使用。

特點：①定位精度高；②觀測時間短；③測站間無須通視；④可提供三維坐標；⑤操作簡便； ⑥全天候作業(yè)； ⑦功能多、應(yīng)用廣。

3 GPS在工程測量中的應(yīng)用

據(jù)資料顯示在三峽二期工程施工中采用GPS定位技術(shù)建立施工控制網(wǎng)，取得很好的效果，可以滿足其相應(yīng)的精度要求；在青藏鐵路的建設(shè)中，從勘測到施工均采用了GPS定位技術(shù)，都取得了很好的效果。

3.1 在建筑測量中的應(yīng)用

目前高層建筑的測量方式主要有線錘鉛直投測測、經(jīng)緯儀、激光經(jīng)緯儀，這些方法雖然精度高、施測方便，但是這些方法要求在任何情況下必須保持通視孔暢通，同時也無法消除隨著建筑物高度增加而出現(xiàn)由于溫度、日照、風荷載作用引起的施測困難。

在現(xiàn)階段中，我國建設(shè)的超高層建筑中有很多工程都是因為其自身所處在的位置特征比較特殊，施工工藝和施工技術(shù)十分復(fù)雜，其工作量也逐漸在加大，因此，我國的高層建筑及超高層對于測量領(lǐng)域提出了十分嚴格的要求，常規(guī)的測量方法以及測量手段并不能夠?qū)Ω邔咏ㄖこ谭矫娴男枨筮M行滿足，但是，伴隨著我國GPS測量技術(shù)的不斷發(fā)展，GPS測量技術(shù)已經(jīng)在高層建筑施工領(lǐng)域里面得到了十分廣泛的應(yīng)用，與此同時，GPS測量技術(shù)也將很多過去無法解決的問題進行很好的處理。

在確定設(shè)計精度時，應(yīng)根據(jù)測區(qū)的具體情況和工程需要，選擇工程或城市GPS網(wǎng)作為測區(qū)首級控制網(wǎng)。GPS測量網(wǎng)圖形靈活，觀測點之間對相互的通視性沒有什么要求，因此，對測點的選擇沒有要求。其次不需要改變施工布置，從而保證施工進度。GPS可以全天候?qū)崟r觀測，解決了常規(guī)測量技術(shù)難題。GPS技術(shù)擅長于動態(tài)物體的定位，建筑物擺動周期和擺動規(guī)律用傳統(tǒng)的方法是無法解決的，但采用GPS技術(shù)卻很容易實現(xiàn)，同時GPS技術(shù)測量速度快，勞動強度小，不會產(chǎn)生誤差積累。故在建筑工程的應(yīng)用越來越廣泛，而且對于超高層建筑來說，精度等各方面要求更高，由于高聳結(jié)構(gòu)晝夜和季節(jié)性的溫差等對結(jié)構(gòu)造成的豎向高度變化、側(cè)向撓曲、扭轉(zhuǎn)、擺動等已不可忽視。因此GPS就成了建筑測量最理想的方法。

3.2 在公路工程測量中的應(yīng)用

公路工程的測量主要應(yīng)用了GPS的兩大功能：靜態(tài)功能和動態(tài)功能。靜態(tài)功能是通過接收到的衛(wèi)星信息，確定地面某點的三維坐標；動態(tài)功能是通過衛(wèi)星系統(tǒng)，把已知的三維坐標點位，實地放樣地面上。

公路路線測量對施工精度要求較高，測設(shè)距離遠，其平面控制測量往往采用導(dǎo)線形式。 在公路選線勘察和設(shè)計過程中，將會采用遙感信息的智能化識別和信息分類提取，獲取所需要的工程地質(zhì)信息，直接應(yīng)用于路線方案的設(shè)計中。三維的影像和地形可以直觀地進行工程邊坡設(shè)計、路線平縱參數(shù)設(shè)計、計算工程量。利用虛擬現(xiàn)實技術(shù)，用三維的衛(wèi)星圖像和航空正射影像可以模擬飛行，預(yù)覽路線實地景觀，實現(xiàn)室內(nèi)選線、并滲入到公路工程勘測設(shè)計及建設(shè)實施的各個環(huán)節(jié)中，將大大提高工程建設(shè)的合理性和準確性。

隨著經(jīng)濟的發(fā)展，高等級公路開始向山區(qū)、重丘區(qū)嶺區(qū)拓展。這些地區(qū)人煙稀少，植被茂盛。成片的密林、密灌地區(qū)，水平方向通視困難，有時實施常規(guī)測量方法幾乎不可能。GPS測量靈活、方便，能大大節(jié)省人力、物力、減少野外砍伐工作量，減少一些不必要的過渡點；具有極高的精度。另外GPS測量作航測控制，不僅具有高精度，而且具有極大的靈活性。它改變了逐步控制的測量模式，其效率較常規(guī)方法提高5倍以上。既保證了測設(shè)工作的質(zhì)量，又大大減少了作業(yè)的勞動強度，加快了測設(shè)周期。

4 結(jié)束語

綜上所述， 隨著數(shù)據(jù)傳輸能力的增強，數(shù)據(jù)的穩(wěn)健性，抗干擾性水平和軟件水平的提高，傳輸距離的增加。 在我們從事的多個領(lǐng)域測量中，均涉及到了GPS定位技術(shù)，也感受到其無窮的優(yōu)點。GPS技術(shù)己經(jīng)在測量和工程界產(chǎn)生了重大變革，帶來了空前的高效率，其具有其他測量工具無法比擬的優(yōu)勢，從根本上提高測量的質(zhì)量和作業(yè)效率。在測量領(lǐng)域，隨著現(xiàn)代的科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，體積小、重量輕便于攜帶的GPS定位裝置和高精度的技術(shù)指標為工程測量帶來了極大的方便。由于GPS系統(tǒng)具有精度高、速度快、費用省、操作簡便，現(xiàn)今建立大地及工程控制網(wǎng)基本上是采取GPS定位技術(shù)，取代了常規(guī)手段。從GPS測量中，GPS技術(shù)所具有的全天候、高精度和自動測量的特點，作為先進的測量手段和新的生產(chǎn)力，已經(jīng)融入了國民經(jīng)濟建設(shè)、國防建設(shè)和社會發(fā)展的各個應(yīng)用領(lǐng)域。因此， GPS技術(shù)在以后的工程領(lǐng)域具有很大的發(fā)展前景。

參考文獻

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