GPS技術(shù)在工程測(cè)繪中的應(yīng)用

喬鐘慧

摘要：近年來(lái)，隨著現(xiàn)代測(cè)繪技術(shù)的不斷發(fā)展與進(jìn)步，使得測(cè)繪技術(shù)的自動(dòng)化水平與程度有了很大的提高、對(duì)于測(cè)圖的精度要求也變得更加嚴(yán)格。我國(guó)的現(xiàn)代測(cè)繪技術(shù)無(wú)論是在學(xué)科理論上還是在技術(shù)體系上較之以前都取得了突破性的進(jìn)展，因此應(yīng)用的范圍也大幅度提升。這種重大的變革已將傳統(tǒng)的測(cè)繪方式徹底的推翻。本文就工程測(cè)繪中 GPS 技術(shù)的應(yīng)用以及未來(lái)發(fā)展和改進(jìn)進(jìn)行分析和探討。

關(guān)鍵詞：工程測(cè)繪 ；GPS 技術(shù) ；應(yīng)用

1、引言

在目前，GPS技術(shù)日益得到了發(fā)展，并獲得了更多人的關(guān)注和認(rèn)可，得到了廣泛的應(yīng)用。在工程測(cè)量中，GPS技術(shù)顯露出了自身的優(yōu)勢(shì)和特點(diǎn)，其具有較廣的測(cè)量范圍，并且具有較高的數(shù)據(jù)精度，有效減少了測(cè)量過(guò)程的誤差，提高了工程的測(cè)量效率。可見(jiàn)GPS技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展，很大程度上推動(dòng)了工程測(cè)繪的發(fā)展，加快了國(guó)家的發(fā)展步伐。

2、GPS技術(shù)的起源

全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)也稱為GPS。其是由美國(guó)的國(guó)防部最先研究與開發(fā)出來(lái)的。早在上個(gè)世紀(jì)70年代，美國(guó)就開始了對(duì)GPS的研制工作，終于在1994年的時(shí)候建造完成，他們通過(guò)人造衛(wèi)星所發(fā)射出來(lái)的信號(hào)，采用三角測(cè)量的原理計(jì)算出了收到訊號(hào)的人在地球上所處的具體位置。目前，在整個(gè)地球上空有大約27顆衛(wèi)星在運(yùn)行，他們的軌道高度達(dá)到了20200公里。自從GPS問(wèn)世以來(lái)，它在無(wú)線導(dǎo)航和定位領(lǐng)域受到了廣泛的應(yīng)用與青睞。

3、GPS 技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)

（1）定位準(zhǔn)確GPS技術(shù)在定位精度上相對(duì)較高，能夠在50千米的范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確定位，相對(duì)定位精度高達(dá)1×10-6，隨著觀測(cè)技術(shù)的發(fā)展，其測(cè)量精度也不斷提高，滿足了各種測(cè)繪工作的實(shí)際需要。（2）三維坐標(biāo)獲取GPS測(cè)量技術(shù)能夠準(zhǔn)確獲取平面位置坐標(biāo)的同時(shí)，也能夠?qū)θS平面的坐標(biāo)進(jìn)行獲取，具有較高的實(shí)用性。（3）全天候作用GPS技術(shù)在多衛(wèi)星分布系統(tǒng)下，能夠在很大范圍內(nèi)進(jìn)行測(cè)量，并且實(shí)現(xiàn)全天候工作，有利于對(duì)觀測(cè)對(duì)象展開實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，并提供準(zhǔn)確的測(cè)量數(shù)據(jù)。雷雨天氣則不宜進(jìn)行作業(yè)。（4）觀測(cè)時(shí)間短測(cè)量技術(shù)能夠在15千米范圍內(nèi)對(duì)靜態(tài)對(duì)象進(jìn)行觀測(cè)，觀測(cè)時(shí)間僅僅需要1分鐘，大大縮短了觀測(cè)時(shí)間，提高了工程測(cè)繪的效率。（5）測(cè)站之間無(wú)需通視對(duì)于一般的工程測(cè)量，測(cè)站與測(cè)站之間的通視一直是一個(gè)難題，這對(duì)測(cè)量的準(zhǔn)確性造成了嚴(yán)重的影響。GPS技術(shù)是一種全球定位系統(tǒng)，其在進(jìn)行作業(yè)的同時(shí)，不需要測(cè)站之間的通信，而能夠結(jié)合實(shí)際需求進(jìn)行定位觀測(cè)，具有較高的操作靈活性以及測(cè)量準(zhǔn)確性。

4、GPS 技術(shù)在工程測(cè)繪中的應(yīng)用

4.1 GPS定位技術(shù)的應(yīng)用GPS定位技術(shù)結(jié)合了一系列的幾何知識(shí)以及物理知識(shí)，利用了衛(wèi)星以及接收裝置實(shí)現(xiàn)對(duì)物體的多角度的定位。在目前，工程測(cè)繪中的GPS技術(shù)包括了靜態(tài)相對(duì)定位以及動(dòng)態(tài)相對(duì)定位兩種，其中靜態(tài)相對(duì)定位對(duì)地面接收裝置的數(shù)量要求較多，裝置根據(jù)一定的方式進(jìn)行排列，并進(jìn)行約為45分鐘的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理后即可得出所需定位數(shù)據(jù)。而對(duì)于動(dòng)態(tài)相對(duì)定位，則需要在載波相對(duì)觀測(cè)量的基礎(chǔ)上進(jìn)行作業(yè)，其需要設(shè)置較多的控制點(diǎn)，選擇中點(diǎn)位較準(zhǔn)確的控制點(diǎn)作為基本控制基站，并通過(guò)地面接收裝置對(duì)物體進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。在一般情況下，GPS技術(shù)的三維定位需要保證接收機(jī)能夠同時(shí)接收四顆衛(wèi)星的信號(hào)，另外對(duì)于精度要求較高的定位，則需要加大衛(wèi)星的數(shù)量。GPS系統(tǒng)包括了24顆衛(wèi)星，在水平角大于10度的情況下，GPS系統(tǒng)能夠接收7顆衛(wèi)星的信號(hào)，如果定位地勢(shì)存在較多的山巒以及建筑物，衛(wèi)星信號(hào)的接收會(huì)受到影響，因此需要結(jié)合慣性導(dǎo)航技術(shù)進(jìn)行處理，從而實(shí)現(xiàn)正常作業(yè)。

4.2 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用

在傳統(tǒng)的工程測(cè)繪中，大多數(shù)工作需要人工進(jìn)行，因此難免存在較多的誤差，甚至引發(fā)一系列的安全事故。因此，在工程測(cè)繪中，對(duì)于觀測(cè)環(huán)境較為復(fù)雜的地勢(shì)，需要采用GPS虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)進(jìn)行環(huán)境創(chuàng)設(shè)，實(shí)現(xiàn)虛擬環(huán)境真實(shí)交互的同時(shí)，也對(duì)測(cè)繪過(guò)程進(jìn)行了三維模擬。利用GPS虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，有效提高了工程測(cè)繪的效果，并且解決了一系列的問(wèn)題和難點(diǎn)。在目前，GPS虛擬技術(shù)廣泛應(yīng)用在測(cè)繪工作的后期調(diào)試中，并對(duì)其中的問(wèn)題進(jìn)行解決，有效保障了測(cè)繪工作的質(zhì)量。

4.3 施工臨時(shí)水準(zhǔn)點(diǎn)的測(cè)量

在工程測(cè)繪的水準(zhǔn)測(cè)量中，傳統(tǒng)的測(cè)繪方法的測(cè)量結(jié)果與水準(zhǔn)點(diǎn)之間的相對(duì)距離較遠(yuǎn)，這是因?yàn)樵O(shè)計(jì)過(guò)程中缺乏實(shí)際預(yù)算和實(shí)地考察造成的。設(shè)計(jì)單位的水準(zhǔn)點(diǎn)之間的距離一般保持在500米到1000米，在實(shí)際情況下，這個(gè)距離具有一定的難度，施工過(guò)程中需要對(duì)臨時(shí)水準(zhǔn)點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量和確定，一般通過(guò)GPS接收機(jī)對(duì)衛(wèi)星信號(hào)進(jìn)行接收，過(guò)程包括了天線的安裝、接收機(jī)的操作以及觀察和記錄。觀測(cè)需要結(jié)合觀測(cè)計(jì)劃進(jìn)行作業(yè)，從而防止過(guò)程出現(xiàn)失誤，提高測(cè)繪結(jié)果的準(zhǔn)確性以及效率。例如在對(duì)公路工程進(jìn)行測(cè)繪作業(yè)時(shí)，通過(guò)GPS技術(shù)，工作人員能夠通過(guò)衛(wèi)星圖像對(duì)整個(gè)路基的高度進(jìn)行分析，并根據(jù)實(shí)地考察，對(duì)工程的臨時(shí)水準(zhǔn)點(diǎn)進(jìn)行設(shè)置，水準(zhǔn)點(diǎn)與水準(zhǔn)點(diǎn)之間的距離一般保持在200米到250米，位置可以是附近的建筑物，也可以結(jié)合實(shí)際情況進(jìn)行埋設(shè)，之后對(duì)水準(zhǔn)點(diǎn)的位置進(jìn)行記錄。

4.4 工程變形監(jiān)測(cè)方面的應(yīng)用

在工程建設(shè)中，工程變形是一種常見(jiàn)的問(wèn)題，即人為因素等導(dǎo)致的建筑物變形或者移位等。GPS測(cè)量在三維定位中具有較高的精度，因此其對(duì)于工程變形的測(cè)量具有顯著的效果。在工程建設(shè)中，變形類型多種多樣，包括了建筑變形、建筑缺陷、地面沉降、建筑沉陷以及建筑位移等。在對(duì)大壩變形的監(jiān)測(cè)中，水電站的大壩會(huì)因?yàn)樗鞯淖饔靡鹱冃?，從而引發(fā)一系列的安全事件。為了防止大壩變形導(dǎo)致事故的出現(xiàn)，需要對(duì)大壩進(jìn)行密切的連續(xù)性監(jiān)測(cè)。GPS技術(shù)的應(yīng)用，有效保證了大壩監(jiān)測(cè)工作的精度，實(shí)現(xiàn)了監(jiān)測(cè)工作的自動(dòng)化。在對(duì)大壩變形進(jìn)行監(jiān)測(cè)的過(guò)程中，需要在離壩體一定距離的位置設(shè)置基準(zhǔn)站，并對(duì)變形區(qū)的監(jiān)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行選擇。之后將GPS接收機(jī)安裝在基準(zhǔn)站以及監(jiān)測(cè)點(diǎn)上進(jìn)行連續(xù)性自動(dòng)觀測(cè)。同時(shí)可以采用數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)，將監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)傳輸，有利于對(duì)數(shù)據(jù)的及時(shí)分析和處理。

5、GPS 技術(shù)在工程測(cè)繪中的改進(jìn)和發(fā)展

對(duì)于工程測(cè)量而言，其要求獲取數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性以及精度更高。在目前，GPS技術(shù)在實(shí)際的使用中仍然會(huì)存在一系列的誤差，因此為了將數(shù)據(jù)的誤差減至最小，需要將系統(tǒng)人工智能化與機(jī)器人測(cè)量相結(jié)合，從而將測(cè)量技術(shù)的范圍擴(kuò)大，改進(jìn)數(shù)據(jù)和信息的獲取技術(shù)，提高數(shù)據(jù)的處理能力。多傳感器的混合測(cè)量系統(tǒng)也是今后需要發(fā)展的一個(gè)方向，例如GPS接收機(jī)與測(cè)量機(jī)器人或者電子全站儀集成，其有利于擴(kuò)大測(cè)量的區(qū)域，實(shí)現(xiàn)無(wú)控制網(wǎng)絡(luò)的一系列測(cè)量，為測(cè)繪工作提供了更多便利。然而，GPS技術(shù)是美國(guó)首先發(fā)展起來(lái)的，我國(guó)的研發(fā)技術(shù)還相對(duì)不成熟，因此在之后的研發(fā)探索過(guò)程中需要提高自主創(chuàng)新的能力，從而研發(fā)出適合我國(guó)的GPS技術(shù)。

6. 結(jié)束語(yǔ)

GPS技術(shù)在工程測(cè)量中存在較高的應(yīng)用價(jià)值，具有較高的測(cè)量準(zhǔn)確度以及可靠性，有效提高了測(cè)繪工程的工作效率，縮短了工程的工期。然而GPS技術(shù)目前還存在一些缺陷和漏洞，因此需要對(duì)其采取改進(jìn)措施，提高GPS技術(shù)的測(cè)量質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)

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