探析GPS測(cè)繪技術(shù)在測(cè)繪工程中的應(yīng)用

胡傳順

摘要：GPS測(cè)繪技術(shù)是一種功能性強(qiáng)、操作便利、智能化水平高的技術(shù)類(lèi)型，在實(shí)際的測(cè)量作業(yè)中受到自然條件的影響比較小，在定位和測(cè)繪過(guò)程中可以提供相對(duì)精準(zhǔn)的測(cè)繪數(shù)據(jù)，所以在測(cè)繪工程中得以廣泛應(yīng)用，本文主要在分析GPS測(cè)繪技術(shù)特點(diǎn)優(yōu)勢(shì)的基礎(chǔ)上，對(duì)GPS測(cè)繪技術(shù)在測(cè)繪工程中的幾種應(yīng)用進(jìn)行探析，僅供參考。

關(guān)鍵詞：GPS測(cè)繪技術(shù)；測(cè)繪工程；特點(diǎn)；應(yīng)用

GPS測(cè)繪技術(shù)在測(cè)繪的精準(zhǔn)度和質(zhì)量方面相對(duì)傳統(tǒng)測(cè)量技術(shù)有較大優(yōu)勢(shì)，能夠有效提升工程質(zhì)量，符合現(xiàn)代化測(cè)繪工程發(fā)展的趨勢(shì)。

1.GPS測(cè)繪技術(shù)的特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)

GPS測(cè)繪技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中主要依靠接收衛(wèi)星信號(hào)，再通過(guò)計(jì)算與衛(wèi)星距高并交匯的原理來(lái)進(jìn)行定位，從而確定目標(biāo)的三維坐標(biāo)進(jìn)行精準(zhǔn)地測(cè)量。從GPS測(cè)繪技術(shù)的應(yīng)用過(guò)程中可以看出，其集傳統(tǒng)的測(cè)繪技術(shù)與現(xiàn)代的測(cè)繪技術(shù)于一體，測(cè)繪的功能更強(qiáng)、范圍更廣，智能化的程度更高。

1.1功能性強(qiáng)，測(cè)繪范圍廣

GPS可實(shí)現(xiàn)大范圍的高精度測(cè)量，傳統(tǒng)基線(xiàn)測(cè)量在長(zhǎng)距高測(cè)量時(shí)，精度低，GPS可克服這一缺點(diǎn)。具體來(lái)說(shuō)，在靜態(tài)定位模式測(cè)量工程中，如果基線(xiàn)在50km以下，GPS定位的精準(zhǔn)度可以達(dá)到1×10^-6～2×10^-6范圍。如果基線(xiàn)超過(guò)100小于500km，定位的精準(zhǔn)度可以達(dá)到10^-6～10^-7左右。如果GPS用于實(shí)時(shí)定位，精準(zhǔn)度的測(cè)量單位可以為分米和厘米，誤差程度越來(lái)越低。

隨著GPS技術(shù)的高效發(fā)展，無(wú)論是工程測(cè)量、大地測(cè)量還是航空測(cè)量等各個(gè)領(lǐng)域都有所應(yīng)用。最重要的是，GPS測(cè)繪技術(shù)可以做到測(cè)量時(shí)不受時(shí)間和地點(diǎn)的限制。

1.2定位精準(zhǔn)度高

無(wú)論在靜態(tài)測(cè)繪還是動(dòng)態(tài)測(cè)繪，GPS測(cè)繪技術(shù)打破了傳統(tǒng)測(cè)繪技術(shù)的弊端，可以把精度控制在標(biāo)準(zhǔn)的范圍內(nèi)。

GPS的原理是用衛(wèi)星在太空中的位置作為基礎(chǔ)計(jì)算出一個(gè)點(diǎn)在地球上的位置，需要非常精確的測(cè)量三個(gè)衛(wèi)星分別到地球上某一點(diǎn)的距離，由空間星座、地面控制和用戶(hù)設(shè)備等三部分構(gòu)成的，根據(jù)GPS測(cè)量技術(shù)原理特點(diǎn)，能夠快速、高效、準(zhǔn)確地提供點(diǎn)、線(xiàn)、面要素的精確三維坐標(biāo)以及其他相關(guān)信息，具有全天候、高精度、自動(dòng)化、高效益等顯著特點(diǎn)（如圖1）。

另外，GPS測(cè)繪技術(shù)還可以按照不同的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行測(cè)繪，直到達(dá)到測(cè)繪人員的預(yù)期效果。

1.3操作便捷程度高

GPS測(cè)繪技術(shù)在實(shí)際的應(yīng)用中由于其自動(dòng)化和集成化水平較高，在實(shí)際的測(cè)量過(guò)程中所涉及的儀器的安裝與設(shè)備的連接都十分簡(jiǎn)單。

GPS測(cè)繪儀器可以直接自動(dòng)開(kāi)啟衛(wèi)星定位系統(tǒng)，對(duì)測(cè)繪目標(biāo)進(jìn)行跟蹤定位，GPS的使用，在很大程度上減少了人為操作，節(jié)約了人力，提高了測(cè)繪的工作效率，同時(shí)一定程度上減少了由人為因素造成的誤差值。之內(nèi)的靜態(tài)目標(biāo)，從初始化的狀態(tài)轉(zhuǎn)換到正常的跟蹤定位模式只需要幾秒鐘的時(shí)間。GPS測(cè)繪技術(shù)與常規(guī)的測(cè)繪技術(shù)相比優(yōu)勢(shì)較為明顯，（如表1）。

2.GPS測(cè)繪技術(shù)在工程測(cè)繪中的應(yīng)用

2.1工程變形監(jiān)控中應(yīng)用GPS測(cè)繪技術(shù)

工程建設(shè)中難免會(huì)出現(xiàn)很多變形的現(xiàn)象，形狀的變化是一個(gè)循序的過(guò)程，變化程度較小，絕大多數(shù)情況人們無(wú)法直接觀(guān)測(cè)到，此時(shí)就可采用GPS測(cè)繪技術(shù)來(lái)進(jìn)行測(cè)量。比較典型的有對(duì)各類(lèi)建筑的位移距離以及變形的程度進(jìn)行測(cè)量、大壩的變形測(cè)量等。同時(shí)GPS測(cè)繪技術(shù)的應(yīng)用是對(duì)人力資源的節(jié)省，同時(shí)也是保證測(cè)繪工程安全的重要措施。

2.2水下工程測(cè)繪中應(yīng)用GPS測(cè)繪技術(shù)

GPS測(cè)繪技術(shù)在海岸碼頭的設(shè)計(jì)、航道的設(shè)計(jì)與整治以及海港建設(shè)等方面都得到了廣泛的應(yīng)用。海洋資源的開(kāi)發(fā)與利用也需要相對(duì)比較精準(zhǔn)的水下地形測(cè)繪圖。具體來(lái)說(shuō)，需要明確水下測(cè)量目標(biāo)的三維坐標(biāo)，這樣才能對(duì)精準(zhǔn)的深度進(jìn)行明確。從傳統(tǒng)的測(cè)繪技術(shù)的應(yīng)用上看，需要用三應(yīng)答器以及經(jīng)緯儀來(lái)對(duì)平面位置進(jìn)行測(cè)量，然后用測(cè)探儀來(lái)測(cè)量水深，不僅復(fù)雜程度高，而且很容易受到客觀(guān)因素影響，影響到精準(zhǔn)度。為了降低操作步驟與方法的繁瑣性，應(yīng)用GPS測(cè)繪技術(shù)開(kāi)展水下工程測(cè)繪，不僅快速高效，而且準(zhǔn)確性高。同時(shí)GPS技術(shù)在水下測(cè)量中要注意的以下事項(xiàng)。第一，測(cè)量過(guò)程中考慮安全問(wèn)題。如果沒(méi)有很好的安全保障是無(wú)法對(duì)工作進(jìn)行開(kāi)展的，所以水下測(cè)量工程首先需要注意的問(wèn)題就是安全問(wèn)題。第二，需要注意對(duì)于GPS技術(shù)的熟練操作，對(duì)于掌握這門(mén)技術(shù)的工作人員，需要對(duì)工作進(jìn)行綜合的把握，將不熟悉的事項(xiàng)進(jìn)行一一了解，在工作當(dāng)中能夠靈活運(yùn)用。只有嫻熟的工作技能才能夠在工作當(dāng)中將這一技術(shù)進(jìn)行貫徹。第三，需要對(duì)計(jì)算機(jī)技術(shù)進(jìn)行靈活掌握。熟練的計(jì)算機(jī)技術(shù)能夠?qū)⒐ぷ髀鋵?shí)下去，所以工作流程和工作的方法是水下工程測(cè)量中非常重要的內(nèi)容。

2-3城市建設(shè)中應(yīng)用GPS測(cè)繪技術(shù)

城市建設(shè)的測(cè)繪和GPS測(cè)量具有絕對(duì)的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，首先可以全天候作業(yè)，不受時(shí)間、氣候、場(chǎng)合的限制；其次測(cè)站之間無(wú)須通視，只要測(cè)量目標(biāo)上空沒(méi)有影響信號(hào)傳遞的事物，就不會(huì)影響其工作進(jìn)程；再次定位精準(zhǔn)度極高，一般雙頻GPS接收機(jī)基線(xiàn)解精度為5mm+1×10^-6D，GPS測(cè)量精度與紅外儀相當(dāng)，但隨著距離的增長(zhǎng)，GPS測(cè)量?jī)?yōu)越性愈加突出；最后是時(shí)間短，速度快。采用GPS布設(shè)控制網(wǎng)時(shí)每個(gè)測(cè)站上的觀(guān)測(cè)時(shí)間在30min～40min左右，效率極高。

2.4公路測(cè)量建設(shè)中的應(yīng)用

（1）繪制大比例尺地形圖。一般情況下，在大比例尺帶狀地形圖上進(jìn)行高等級(jí)公路選線(xiàn)。傳統(tǒng)的測(cè)圖方法，首先要進(jìn)行控制網(wǎng)的建立，其次，進(jìn)行碎部測(cè)量，從而進(jìn)行大比例尺地形圖的繪制。其工作量較大，花費(fèi)時(shí)間較長(zhǎng)，速度也比較慢。如果測(cè)量時(shí)采用GPS RTK動(dòng)態(tài)測(cè)量，獲得每點(diǎn)坐標(biāo)只需花費(fèi)幾分鐘就行，碎部點(diǎn)的數(shù)據(jù)是由輸入的點(diǎn)特征編碼及屬性信息構(gòu)成的，在室內(nèi)可由繪圖軟件完成。

（2）工程控制測(cè)量。GPS建立控制網(wǎng)的最精密的方法是靜態(tài)測(cè)量。對(duì)于大型的建筑物靜態(tài)測(cè)量比較適合。實(shí)時(shí)GPS動(dòng)態(tài)測(cè)量則被用于一般的公路工程的控制測(cè)量。這種方法可停止觀(guān)測(cè)，使得作業(yè)效率大大提高。

（3）公路中線(xiàn)測(cè)設(shè)。在大比例尺帶狀地形圖上設(shè)計(jì)人員進(jìn)行定線(xiàn)后，在地面需將公路中線(xiàn)標(biāo)定出來(lái)。如果實(shí)時(shí)GPS測(cè)量被使用，那么只需在GPS接收機(jī)中輸入中線(xiàn)樁點(diǎn)的坐標(biāo)，放樣的點(diǎn)位就會(huì)有系統(tǒng)定出。

（4）公路縱、橫斷面測(cè)量。確定公路中線(xiàn)后，通過(guò)繪圖軟件，利用中線(xiàn)樁點(diǎn)坐標(biāo)，即路線(xiàn)斷面和各樁點(diǎn)的橫斷面就可以繪出了。測(cè)繪地形圖時(shí)采集的數(shù)據(jù)都是被用在測(cè)量中，所以到現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行縱。橫斷面測(cè)量是沒(méi)有必要的，這使得外業(yè)工作大大地減少了。也可采用實(shí)時(shí)GPS測(cè)量進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)斷面測(cè)量。

3.總結(jié)

總之，將GPS測(cè)繪技術(shù)應(yīng)用到測(cè)繪工程中，主要是這一技術(shù)具有測(cè)繪精準(zhǔn)度高等技術(shù)特點(diǎn)，大多數(shù)工程建設(shè)都需要測(cè)量，使得GPS測(cè)繪技術(shù)得以廣泛應(yīng)用。加上GPS測(cè)繪技術(shù)的使用費(fèi)用較低、操作簡(jiǎn)便，該測(cè)繪新技術(shù)已經(jīng)成為普遍的趨勢(shì)，其在各類(lèi)工程建設(shè)中將會(huì)發(fā)揮更為重要的作用。