GPS測量技術在工程測繪中的應用

蔡瑞斌

浙江省第一測繪院，浙江杭州 310000

在信息技術飛速發(fā)展過程中，工程測繪工作中不斷有新的技術出現(xiàn)，以更好地滿足工程項目建設需要。工程測繪有著非常強的綜合性，在技術方面要求十分嚴格。以往的測繪方法和技術已經(jīng)無法滿足當前工程項目建設實際需要，數(shù)字信息化測繪技術在工程測繪中應用越來越廣泛。在新的測繪技術中，GPS測量技術應用效果最為顯著，有著定位精度高、實時定位、觀測時間短、觀測站視通要求低、功能多、操作簡單等特點，不僅能夠保證工程測繪的順利有效開展，同時還能夠借助衛(wèi)星系統(tǒng)展開實時監(jiān)控，組建一個系統(tǒng)性、集約型測量測繪處理機制，在提高工程測繪工作效率的同時保證工程測繪工作質(zhì)量，本文就此展開了研究分析。

1 GPS測量技術的特點

1.1 定位精度高

大量實踐研究表明，在50km以內(nèi)基線，利用載波相位觀測技術展開靜態(tài)相對定位，相對定位精度可以控制在1×10-6～2×10-6，在100～500km基線，靜態(tài)相對定位的定位精度可以達到10-6～10-7。隨著測量技術的改進和優(yōu)化，觀測數(shù)據(jù)處理水平有了明顯提高，即使在超過基線1000km的距離，觀測的定位數(shù)據(jù)精度能夠控制在10-8。GPS測量技術發(fā)發(fā)展過程中定位精度的提高，能夠更好地滿足各項工程測量工作需要。

1.2 能夠?qū)崟r定位

GPS測量技術最為明顯的特點就是能夠?qū)崿F(xiàn)實時定位，可以是任何靜止或者運動目標，并清楚顯示目標運動的速度和經(jīng)緯度信息。將GPS測量技術應用在導航中，能夠保證物體按照預設的路線運動。正是因為GPS技術全天候精確定位特點，當前在各個領域的應用越來越廣泛，發(fā)揮重要價值和作用。

1.3 觀測時間短

以觀測20km以內(nèi)基線為例，未使用GPS測量技術，利用傳統(tǒng)的靜態(tài)相對定位模式展開位置測量，整個測量需要15min左右時間，GPS測量技術的應用，可以將觀測時間控制在5min以內(nèi)，有時候甚至只需要幾秒中就可以完成整個測量工作。GPS測量技術的應用，使觀測時間明顯縮短，整個測繪作業(yè)的效率得到極大提高。

1.4 觀測站之間不需要較高通視條件

以往測量技術在應用過程中對觀測站的圖形結構和通視條件有著非常嚴格要求，如果觀測站不具備良好的通視條件，或者測量控制網(wǎng)圖形結構相對較差，會導致測量結果出現(xiàn)極大誤差。GPS測量技術的應用，在15°以上空間觀測方面開闊性極高，即使觀測站之間不具備良好視通條件，只要保持與衛(wèi)星的有效視通，就可以順利完成測量。以往工程測量工作的開展需要花費30%左右成本用來選擇測量點，GPS測量技術的應用可以靈活選擇測量點，能夠在提高測量效率的同時實現(xiàn)對測量成本的有效控制。

1.5 功能多用途廣

GPS測量技術的應用不僅能夠展開精確導航，同時還能在極短的時間內(nèi)高效完成各項測量工作，測量精度能夠得到保證，測速精度可以達到0.1m/s，測時精度可達毫微秒級。正是因為這一特性，GPS測量技術被大量應用在測速和測時工作中。

1.6 操作簡便

GPS測量技術在實際應用中可展開智能化測量，以期設備能夠自動進行跟蹤觀察以及衛(wèi)星捕捉，不需要人員的參與，實現(xiàn)測量定位目的。工程測量工作中，如果需要對某個觀測站展開長時間的測量和觀察，還可以應用無人數(shù)據(jù)采集技術等，利用網(wǎng)絡集中各項觀測數(shù)據(jù)，統(tǒng)一處理，數(shù)據(jù)處理效率高，能夠?qū)崿F(xiàn)對工作內(nèi)容的簡化。另外，GPS測量技術應用在用戶接收機方面，不僅能夠簡化操作程序，同時外觀小巧，方便攜帶。

2 GPS技術原理

根據(jù)空間位置布置，可以將GPS劃分為三個不同層次，分別是用戶信號接收裝置、地面接收控制點以及衛(wèi)星軌道。一定數(shù)量衛(wèi)星彼此之間形成一個完整的系統(tǒng)，全面覆蓋用戶測量區(qū)域，如果用戶有測量需要，可以利用空間衛(wèi)星發(fā)射相應的定位導航信號，地面接收控制點接收衛(wèi)星信號，用戶只需要打開GPS接收終端設備，就能夠獲取所需要的位置信息，通過這種方式滿足位置測量以及導航定位等方面需要。

GPS技術以定位為核心，根據(jù)不同的定位方式，可以分為相對定位和絕對定位兩種，選擇不同的定位方式，會有不同的應用產(chǎn)生，其特點也有明顯差異。相對定位主要是應用幾何空間理論，提前明確三個衛(wèi)星的距離以及所需要測量的目標，利用數(shù)學知識理論，推斷實際測量位置信息；絕對定位主要是利用海拔以及經(jīng)緯度等信息確定測量位置的空間坐標，相對定位和絕對定位測量精度都非常高，在具體應用中，結合設計測量需要科學合理選擇。

3 工程測繪中GPS測量技術的應用

3.1 工程測繪中虛擬現(xiàn)實技術的應用

工程測繪工作的開展多在戶外進行，工作過程中可能會遇到復雜天氣狀況或者地形狀況，很大程度上提高了測繪工作難度，對測量數(shù)據(jù)信息精確性有嚴重影響，甚至測量工作中還會出現(xiàn)有嚴重安全事故。GPS虛擬現(xiàn)實技術的應用，能夠?qū)崿F(xiàn)對這一問題的有效解決，GPS虛擬現(xiàn)實技術具有交互作用和逼真特點，在地形較為復雜區(qū)域，能夠利用GPS虛擬現(xiàn)實技術建立區(qū)域三維圖像，通過三維圖像觀察區(qū)域的各個細節(jié)。另外，三維圖像中不僅會顯示所需要測量的項目，同時還會提示測量過程中可能會出現(xiàn)的各類安全問題。通過虛擬圖像顯示方式，能夠幫助測量人員直觀把握各項重點測量項目，提前預測可能會出現(xiàn)的各項安全事故，給予針對性的處理措施，降低各類事故發(fā)生率，減輕事故的影響和損失。另外，測量前通過建立三維模型方式還能明顯提高測量方案的可操作性，更好地保證其安全性和技術性。GPS虛擬現(xiàn)實技術的應用，能夠找到測量方案中存在的各類問題，及時糾正和處理，提高測繪方案的可行性和完整性。

3.2 工程測繪中GPS定位技術的應用

GPS定位技術應用在工程測繪中，可以將物理學原理與幾何學原理有效結合，利用空間中分布的衛(wèi)星展開遙感測量，測量數(shù)據(jù)發(fā)送至接收設備，通過接收設備進行數(shù)據(jù)處理，通過這種方式，能夠從不同角度定位和測量數(shù)據(jù)。當前工程測繪中GPS測量技術的應用有兩個方面內(nèi)容，一種是靜態(tài)相定位，這種定位方式主要是在地面安裝多臺接收設備，按照一定的規(guī)律將其排列為一條或多條基線進行觀測；另一種是實時動態(tài)相定位，這種方式主要是利用載波相對觀測量，選擇未知精確的控制點作為控制基站，之后利用地面接收裝置從不同角度實現(xiàn)對實時動態(tài)數(shù)據(jù)的有效接收。一般三維定位需要每臺接收裝置同時接收超過4顆衛(wèi)星數(shù)據(jù)，在保證地面接收裝置周圍不存在過多障礙物情況下，接收到越多的衛(wèi)星信號，實時定位精度也就越高。在地面接收裝置周邊存在較多障礙物情況下，想要保證定位準確性，還可以與慣性導航技術配合使用。

3.3 臨時水準點相關問題的處理

以往工程測繪中，如果未能嚴格按照規(guī)范進行預算，水準測量以及實地考察過程中水準點距離大于一般距離。GPS測量技術的應用能夠有效避免這一問題，利用GPS裝置接受衛(wèi)星信號，以此為基礎，測量和確定水準點位置。外業(yè)測量過程中，提前制定詳細的測量計劃，之后測量工作中嚴格按照相關技術標準進行，能夠在提高工作效率的同時保證測量結果準確性。

3.4 工程變形情況的測量

建筑工程項目建設涉及面廣，工程項目建設中容易受到地質(zhì)運動以及人為因素等影響導致建筑出現(xiàn)變形或位移，這種情況的出現(xiàn)會產(chǎn)生嚴重后果和影響。常見的工程變形類型有建筑物沉降、大壩變形等，如果能夠及時發(fā)現(xiàn)變形，給予針對性的評價和處理，可以提高變形破壞控制有效性。將GPS測量技術應用在工程變形監(jiān)測中，利用高精度三維定位技術，能夠及時發(fā)現(xiàn)建筑物產(chǎn)生的微小變化，提高工程變形防范水平。

4 結語

在GPS技術發(fā)展過程中，GPS測量技術不斷優(yōu)化和完善，在工程測繪中的應用越來越廣泛。工程測量中GPS測量技術的應用優(yōu)勢非常明顯，與傳統(tǒng)的概念工程測繪方法相比，GPS測繪技術定位準確、測繪成本低、對通視要求不是十分嚴格、測量過程不受天氣等因素影響、設備簡單便于攜帶，未來GPS測量技術在工程測量方面還將發(fā)揮出更大的優(yōu)勢和價值，在提高工程測量效率的同時更好地保證工程測量質(zhì)量。