淺析GPS測量技術(shù)在工程測量中的應(yīng)用

蘇順謙

摘 要：GPS測繪技術(shù)是最近幾年來在工程測繪流程中應(yīng)用最多的測繪技術(shù)，且發(fā)展前景好，未來發(fā)展空間非常大。在當(dāng)前工程建設(shè)的所有流程中，工程測繪技術(shù)有著非常重要的作用，GPS測繪技術(shù)更成為所有工程測繪技術(shù)的重點(diǎn)。采取GPS測繪技術(shù)對(duì)所有工程建設(shè)提供有效保證，讓其獲取最好的效果。GPS技術(shù)的持續(xù)研究是必須要采取的行動(dòng)，這是對(duì)當(dāng)前測繪技術(shù)進(jìn)一步發(fā)展和創(chuàng)新的過程。

關(guān)鍵詞：GPS測量技術(shù);工程測繪;運(yùn)用

1 GPS測繪技術(shù)的概述

GPS技術(shù)最早產(chǎn)生在1950年至1959年，以其特有的優(yōu)點(diǎn)日益投入使用，最開始是用于應(yīng)急通訊等。隨著科學(xué)技術(shù)發(fā)展的越來越深入和革新，GPS技術(shù)使用范圍日益擴(kuò)大，在工程測繪中，導(dǎo)航，天文等多個(gè)領(lǐng)域都得到了有效的使用。通過GPS技術(shù)使用原理，能夠發(fā)現(xiàn)在進(jìn)一步提高星載時(shí)鐘準(zhǔn)確性的同時(shí)，定位準(zhǔn)確度也將得到顯著的提高。地面監(jiān)控主要構(gòu)成的部分包括地面天線站，監(jiān)測站等，為了確保能夠靈活處理預(yù)料范圍外的情況，可設(shè)立一個(gè)備用主控站，用戶設(shè)備是接受GPS信號(hào)的接收機(jī)，在收到信號(hào)后達(dá)到用戶所處于位置的準(zhǔn)確計(jì)算?，F(xiàn)階段，GPS技術(shù)通過和現(xiàn)代化通信技術(shù)的緊密聯(lián)系，將GPS測量的三維坐標(biāo)技術(shù)從靜態(tài)領(lǐng)域轉(zhuǎn)變到動(dòng)態(tài)領(lǐng)域的發(fā)展，從智能化實(shí)施數(shù)據(jù)后期處理發(fā)展轉(zhuǎn)變到實(shí)時(shí)的定位技術(shù)，進(jìn)一步擴(kuò)大了GPS使用的范圍[1]。

2 GPS系統(tǒng)特點(diǎn)與優(yōu)勢分析

2.1 GPS系統(tǒng)特點(diǎn)

GPS指的是全球定位系統(tǒng)，具有無線導(dǎo)航的特征，發(fā)射上天的衛(wèi)星構(gòu)成了該系統(tǒng)運(yùn)作的基礎(chǔ)，GPS經(jīng)過測量地表上展示的三維坐標(biāo)來完成對(duì)地表物質(zhì)的導(dǎo)航或定位工作。

（1）快速定位。GPS技術(shù)是一種先進(jìn)的技術(shù)手段，其每一項(xiàng)配置都比較完善，在定位時(shí)采用的是實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)定位模式，定位速度快，而且可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)定位，提供三維坐標(biāo)，在實(shí)際應(yīng)用的過程中效率較高。同時(shí)，觀測站之間不需要通視，在選點(diǎn)上可以更加靈活，但是需要注意確保觀測站上空的開闊性，以免影響到GPS衛(wèi)星信號(hào)的接收。

（2）全天候觀測。GPS技術(shù)的特點(diǎn)決定了GPS的觀測可以在任何地點(diǎn)、任何時(shí)間下實(shí)現(xiàn)連續(xù)觀測，而且通常情況下也不會(huì)受天氣狀況的影響。而且，GPS測量技術(shù)的觀測時(shí)間非常短，GPS控制網(wǎng)下各觀測站的觀測時(shí)間一般在30min左右，通常都不會(huì)超過40min，如果在觀測時(shí)選擇快速靜態(tài)定位法，將會(huì)進(jìn)一步縮短GPS測量技術(shù)的觀測時(shí)間。

（3）定位精度高。定位精度高是GPS測量技術(shù)的主要特點(diǎn)，一般情況下，雙頻GPS接收機(jī)的精度約為5mm+1×D，與紅外儀表的5mm+5×D相比，精度不相上下，但是在長距離定位上，GPS定位精度的優(yōu)越性會(huì)逐漸顯現(xiàn)出來，距離越長越能夠顯現(xiàn)出GPS定位的高精度、高準(zhǔn)確性等特點(diǎn)。

（4）操作簡單、便捷。GPS測量技術(shù)目前具備極高的自動(dòng)化程度，在GPS接收機(jī)的發(fā)展上，越來越趨向于操作簡單化、體積小型化，在進(jìn)行觀測時(shí)，只需要對(duì)中天線并進(jìn)行整平，在掌握天線高度之后將電源打開，GPS測量技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)觀測，自動(dòng)接收到測量信息，從而得到被測點(diǎn)的三維坐標(biāo)，為觀測工作帶來了極大的便利。

2.2 相比其他傳統(tǒng)工程測量儀器和測量方法，GPS測量具有如下的技術(shù)優(yōu)勢：

（1）采用GPS技術(shù)測設(shè)方格網(wǎng)，比常規(guī)方法適應(yīng)性更強(qiáng)。

（2）GPS方格網(wǎng)點(diǎn)位精度高、誤差分布均勻，不但能夠滿足規(guī)范要求，而且具有較大的精度儲(chǔ)備。

（3）采用點(diǎn)位中誤差作為方格網(wǎng)測量精度指標(biāo)是可行的，它比用相對(duì)中誤差表示精度指標(biāo)更為合理。

（4）采用GPS方法布設(shè)大地控制網(wǎng)，因其圖形強(qiáng)度系數(shù)高，能夠有效地提高點(diǎn)位趨近速度。網(wǎng)形優(yōu)化比較方便。

（5）采用GPS-RTK測設(shè)建筑方格網(wǎng)與常規(guī)測量法相比，效率可提高一倍以上，并能大幅度降低作業(yè)人員的勞動(dòng)強(qiáng)度。一個(gè)參考站可有多臺(tái)流動(dòng)站作業(yè)，流動(dòng)站不需基準(zhǔn)站指揮，單人即可獨(dú)立作業(yè)。

3 GPS測量技術(shù)在工程測繪中的應(yīng)用

3.1 GPS測量技術(shù)在城市建設(shè)中的應(yīng)用

隨著對(duì)城市的測量范圍增大，需要對(duì)城市內(nèi)的測量物的各點(diǎn)增加測量精度。針對(duì)我國城市的不同導(dǎo)線級(jí)別劃分，開展不同的控制點(diǎn)設(shè)置，為加快測量技術(shù)的準(zhǔn)確性和效率，需要在城市配套設(shè)施建設(shè)中添加GPS這種測量難度較低、耗時(shí)較短的城市控制測量設(shè)備。而且在實(shí)行GPS測量之前，需要對(duì)地形圖中所存在的細(xì)微部分也進(jìn)行詳細(xì)的測繪，這對(duì)于以后進(jìn)行勘探工作提供便利的參考數(shù)據(jù)，而且野外的環(huán)境較為陌生和惡劣，通過添加城市測量技術(shù)的相關(guān)設(shè)備，輔助測繪城市的穩(wěn)定進(jìn)行。

3.2 監(jiān)測工程中的GPS應(yīng)用

在工程建設(shè)之中，因人為或是環(huán)境影響而造成地面或是建筑物的變形，若是以傳統(tǒng)方法很難對(duì)此進(jìn)行測量，而現(xiàn)在借助GPS測量技術(shù)的精準(zhǔn)三維定位，強(qiáng)化了所監(jiān)測工程細(xì)節(jié)。因大壩、資源開采地面的沉陷、建筑物沉陷等產(chǎn)生的變形情況所造成意外狀況，通過GPS檢測技術(shù)，快速對(duì)大壩變形數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，并實(shí)時(shí)對(duì)照建筑物的參數(shù)信息，可以預(yù)判風(fēng)險(xiǎn)，并保證精確至1.0PPm～0.1PPm。將GPS測量技術(shù)與監(jiān)測工程相結(jié)合可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化監(jiān)測，更好的保障國家人民安全。隨著GPS技術(shù)的不斷深化，對(duì)于靜態(tài)系統(tǒng)的定位精度也在逐漸提高。因靜態(tài)相對(duì)精度由毫米級(jí)提升至亞毫米級(jí)，基線精度可以從10-7提高至10-6，不僅如此，動(dòng)態(tài)相對(duì)精度的測繪突破至厘米級(jí)，因此可以滿足任何工程測量。GPS的優(yōu)點(diǎn)在于可以自動(dòng)化操作且無需通視便可實(shí)現(xiàn)三維地心坐標(biāo)顯示。通過GPS測量技術(shù)的使用可以對(duì)氣象信息進(jìn)行采集，使儀器的開關(guān)設(shè)置變得更便捷，同時(shí)也便于儀器高度的測量。

3.3 水下地形測繪中的GPS應(yīng)用

傳統(tǒng)技術(shù)應(yīng)用于水下地形測繪時(shí)，主要應(yīng)用探測儀所發(fā)射出的超聲波對(duì)水深進(jìn)行測量，同時(shí)也可以多次運(yùn)用潮位儀測量，然后經(jīng)過所得數(shù)值的運(yùn)算最后得出水下地形的高度。但是面對(duì)現(xiàn)在對(duì)海港建設(shè)的要求，對(duì)于海岸以及碼頭的施工需要水下地形圖的精準(zhǔn)繪制，所以只是利用三應(yīng)答器、經(jīng)緯儀和境外測距儀遠(yuǎn)不能達(dá)到利用標(biāo)準(zhǔn)。而GPS差分技術(shù)的應(yīng)用可以實(shí)現(xiàn)與潮位儀、終端設(shè)備的聯(lián)合利用，使水下測繪工作可以整合成一個(gè)完善系統(tǒng)，更精準(zhǔn)地對(duì)水下環(huán)境進(jìn)行測量。

3.4 虛擬現(xiàn)實(shí)中的GPS應(yīng)用

對(duì)于以往的工程測繪需要人工測繪實(shí)現(xiàn)對(duì)各類事故的預(yù)防，而且由于設(shè)備的精準(zhǔn)度不夠，對(duì)于風(fēng)險(xiǎn)的預(yù)判能力較弱。現(xiàn)在通過GPS測量技術(shù)可以很好地實(shí)現(xiàn)工程測繪之間的交互定位，并以逼真的形象對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行模擬。因此監(jiān)控人員可以將此技術(shù)融入礦井工程的項(xiàng)目測繪之中，通過實(shí)時(shí)掌握流程，將所得到的測量信息進(jìn)行演練，并針對(duì)所出現(xiàn)的問題進(jìn)行優(yōu)化與修復(fù)，也便于及時(shí)查找并解決問題。通過在虛擬現(xiàn)實(shí)中應(yīng)用GPS技術(shù)可以更好地實(shí)現(xiàn)測繪技術(shù)的突破，并將其成為測繪技術(shù)的堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)，對(duì)于測繪工程的發(fā)展要建立在GPS測量技術(shù)的普及與推廣上。以GPS為基礎(chǔ)建立的網(wǎng)絡(luò)，可以更好地創(chuàng)建出新的城市面貌以及工程控制網(wǎng)絡(luò)。

4 結(jié)語

綜上所述，GPS技術(shù)以其自身獨(dú)特而強(qiáng)大的定位功能在工程測量的應(yīng)用中，能夠?qū)崿F(xiàn)快速定位與實(shí)時(shí)定位以及天候觀測，并且定位精度較高、操作起來十分簡便，在實(shí)際的測量工作中比常規(guī)控制測量具有更大的優(yōu)越性和適應(yīng)性。對(duì)于在實(shí)際應(yīng)用中仍存在的不足之處，相信隨著科技的發(fā)展和進(jìn)步，會(huì)不斷將其完善，進(jìn)而將GPS測量技術(shù)應(yīng)用到更加廣泛的范圍中去。

參考文獻(xiàn)

[1]張中言.工程測繪中GPS測量技術(shù)的運(yùn)用分析[J].綠色環(huán)保建材，2018，（11）：206，208.

[2]劉鎮(zhèn).淺析GPS測繪技術(shù)在工程測繪中的應(yīng)用[J].建材與裝飾，2018，（44）：82.