GPS控制測繪技術(shù)在工程測量中的運(yùn)用探討

王倩 蔡躍輝 朱偉

摘 要 GPS測量工藝出現(xiàn)，使得測量的效率以及數(shù)據(jù)信息的處理能力得到極大提升，該篇文章主要是對于GPS控制測繪技術(shù)在工程測量中出現(xiàn)問題以及其運(yùn)用過程給予相應(yīng)介紹，希望使GPS測量在項(xiàng)目領(lǐng)域的應(yīng)用水平得到提升。

關(guān)鍵詞 GPS控制;測繪技術(shù);運(yùn)用過程

引言

伴隨建筑工程測繪技術(shù)的不斷改善與創(chuàng)新，建筑工程測繪的工作變得更為細(xì)致，并且提供的建筑工程控制測繪的資料也更為廣泛。目前，GPS控制測繪技術(shù)運(yùn)用于建筑工程的測量中，不但能提升工作的效率，而且還能推動工程測繪企業(yè)進(jìn)一步的發(fā)展。

1GPS測量工藝應(yīng)用現(xiàn)狀

1.1 管理制度方面

部分企業(yè)在對測量工作進(jìn)行管理進(jìn)程中，缺少完善、高效以及全面的管理制度機(jī)制，造成了測量工作人員在運(yùn)用GPS測量工藝時沒有按規(guī)范、嚴(yán)格的規(guī)程操作，進(jìn)而對于測量數(shù)據(jù)信息的精準(zhǔn)性造成一定影響，使得GPS測量工藝不能夠較好將其作用和優(yōu)勢發(fā)揮出來，對于測量項(xiàng)目與整體建設(shè)的科學(xué)性以及精準(zhǔn)性造成影響。具體來說，其問題體現(xiàn)于下述兩方面：

第一，對于測量工作人員管理。GPS測量工藝操作具有一定規(guī)范性，操作過程存在大量精細(xì)工作，部分企業(yè)未嚴(yán)格要求工作人員按照規(guī)范測量，對其業(yè)務(wù)考核方式不科學(xué)，以至于部分測量工作人員盡管掌握其技術(shù)要點(diǎn)但未規(guī)范操作，比如讀數(shù)不精確、未檢查和試調(diào)設(shè)備等…不規(guī)范操作進(jìn)一步導(dǎo)致后續(xù)測量項(xiàng)目工作難以獲得保證，對測量精準(zhǔn)性帶來很多的阻礙。

第二，對于測量裝置管理。因?yàn)闇y量作業(yè)一般是在比較惡劣條件下實(shí)施，使得大量 GPS測量裝置在運(yùn)用與運(yùn)輸進(jìn)程當(dāng)中發(fā)生問題，像是有磕碰問題會造成裝置出現(xiàn)故障，而且極易發(fā)生丟失問題。除此之外，大量測量部門平時并沒有定期的對于測量裝置實(shí)施維護(hù)處理，造成大量裝置與儀器精確度方面存在問題，且并未對其進(jìn)行及時糾正，造成對后續(xù)測量工作的精準(zhǔn)性產(chǎn)生嚴(yán)重影響[1]。

1.2 測量工作人員素質(zhì)方面

測量工作涉及大量技術(shù)方面難點(diǎn)，這要求相應(yīng)工作人員要具有一定技術(shù)能力、專業(yè)水平還有豐富經(jīng)驗(yàn)，但是在目前測量工作中從業(yè)工作人員整體素質(zhì)較低，運(yùn)用技術(shù)過程中業(yè)務(wù)能力不精，技術(shù)要點(diǎn)掌握不全，操作不規(guī)范，很難確保測量信息數(shù)據(jù)可靠性。

2GPS測量工藝的優(yōu)點(diǎn)

GPS測量工藝在運(yùn)用進(jìn)程當(dāng)中，關(guān)鍵包含了下述幾方面優(yōu)點(diǎn)：①測量迅速便捷，極大地提高了工作效率;②目前存在的技術(shù)幾乎能夠勝任任何一種情況下的測繪作業(yè)，實(shí)現(xiàn)各種測量要求;③能夠極大地減少人為誤差，確保測量的精度;④勞動力投入與強(qiáng)度較傳統(tǒng)工作模式大大減小，降低了經(jīng)濟(jì)投入;⑤受環(huán)境的干擾小，工作條件簡單。因此，全球定位技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用使得地理位置測量、確定以及其他相關(guān)信息的獲取成為一項(xiàng)非常便捷、可靠并且安全的工作，具有廣闊的應(yīng)用前景與拓寬發(fā)展的空間[2]。

3GPS控制測繪技術(shù)的實(shí)際運(yùn)用

在某一個山區(qū)1∶1000帶狀的土地測量當(dāng)中，測區(qū)內(nèi)坡陡山高、灌木叢生、枝葉繁茂，地形的平均坡度于20～30°范圍內(nèi)，其通視極為困難，這給常規(guī)的控制測量造成一定的困難，為保證在工期內(nèi)達(dá)標(biāo)完成，選擇應(yīng)用GPS 控制測量的方法。

3.1 布設(shè)GPS的控制網(wǎng)

開展此次的測量任務(wù)是在山區(qū)公路段上， GPS測量的點(diǎn)是選擇在公路兩端，這些測點(diǎn)在公路兩端平均分布并全方位覆蓋，由于測點(diǎn)在公路兩端，故選擇好的測量點(diǎn)應(yīng)當(dāng)是在同一條直線之上且能夠看到。此次總共是布設(shè)17個E級點(diǎn)，三個已知的聯(lián)測點(diǎn)，其基線平均為270米。網(wǎng)中聯(lián)測三個已知點(diǎn)屬于等邊三角形的控制網(wǎng)。

3.2 GPS控制網(wǎng)外業(yè)的觀測

此工程選擇三臺AshtechSCA-12S型單頻的接收機(jī)來加以觀測，規(guī)定靜態(tài)的定位測量的精準(zhǔn)程度是±（10mm+1ppm·D）。相關(guān)指標(biāo)是：①有效觀測的衛(wèi)星數(shù)量不少于四顆。②觀測用時不少于一小時。③衛(wèi)星高度的截止角需超過15°。④在觀測的時段內(nèi)，任何一顆衛(wèi)星有效的觀測時間需超過二十分鐘。⑤衛(wèi)星集合的土星因子與精度的因子其GDOP的值需小于 6。⑥各個環(huán)節(jié)采集數(shù)據(jù)的用時應(yīng)間隔不少于十五秒。⑦此工程用 L1 的方式來對數(shù)據(jù)加以采集。此外，按照衛(wèi)星預(yù)報的時間而言，此地上午9：30之前約能接受到不少于四顆有效衛(wèi)星的信號且圖像的強(qiáng)度因子即 PDOP的值要超過6。為確保在最好時間里來加以觀測，每一天觀測的時間務(wù)必是5：30-9：30之間，唯有如此方可確保GPS 網(wǎng)測量的精度。

3.3 GPS控制網(wǎng)的觀測數(shù)據(jù)處理與檢核

在GPS的測量方法當(dāng)中，處理數(shù)據(jù)方面較為復(fù)雜，由于此過程當(dāng)中數(shù)據(jù)是否準(zhǔn)正確影響到后面測量的所有標(biāo)準(zhǔn)，因此，需及時將獲取的數(shù)據(jù)進(jìn)行對比，對數(shù)據(jù)的對錯加以檢測，保證測量數(shù)據(jù)無誤差，按照不同點(diǎn)位的數(shù)據(jù)來測量，經(jīng)仔細(xì)調(diào)查與分析，能檢測出測試點(diǎn)部位選擇發(fā)生偏差而使得出現(xiàn)數(shù)量的差值。比如，于審核某一次數(shù)據(jù)的時候，發(fā)現(xiàn)在相同環(huán)內(nèi)三個測量點(diǎn)存在較大差值，經(jīng)仔細(xì)排查和分析，最終查出是由于未合理選取測量的部位所導(dǎo)致的，選擇的三個測量點(diǎn)相隔一座山，這使得經(jīng)緯度在GPS上看到的數(shù)值間相差極大，觀測到測量點(diǎn)衛(wèi)星的信號并未同步，所以需對三個測量點(diǎn)部位加以調(diào)整后重新獲得數(shù)據(jù)。

為有效提升基線向量解算的精準(zhǔn)度，可選擇下面幾個對策。

（1）系統(tǒng)自身默認(rèn)高度的截止角是150°，增大高度的截止角，有利于求解出整周的未知數(shù)及有效提升成果的精準(zhǔn)程度，因?yàn)槿肯嚓P(guān)噪聲隨著衛(wèi)星的高度截止角的增大而有所減弱。由于此時需較多衛(wèi)星參入計算，這就要求GDOP的值保持良好。

（2）將個別的含著粗差的基線剔除掉，找到原因，選擇有效的對策重新加以測量，保證整體的質(zhì)量。

（3）對歷元的間隔加以改變，GPS機(jī)的自身與外界的干擾會出現(xiàn)整周的跳變，比如樹葉阻隔了衛(wèi)星的信號，導(dǎo)致基準(zhǔn)的信號與衛(wèi)星的信號間出現(xiàn)混頻情況而出現(xiàn)差頻的信號。此時， 對歷元的間隔加以改變，能有效提升基線的向量解算的精準(zhǔn)程度。這里需注意，歷元間隔改變的數(shù)值越大，則需觀測的時間就會更久[3]。

3.4 GPS控制網(wǎng)的平差與成果的評價

選擇GPS V5.2隨機(jī)的軟件來加以網(wǎng)平差，第一，選擇 WGS-84 的大地坐標(biāo)系加以三維自由的網(wǎng)平差，在 GPS自由的網(wǎng)平差滿足了精準(zhǔn)度相關(guān)需要以后，再計算約束的網(wǎng)平差。第二，需對GPS的坐標(biāo)加以轉(zhuǎn)化，把各個GPS 點(diǎn)WGS-84的坐標(biāo)轉(zhuǎn)變成1954年北京的大地坐標(biāo)，再繼續(xù)開展地形測量的作業(yè)。

在應(yīng)用Ⅲ-10計算網(wǎng)平差的時候，某礦是起算的根據(jù)，加以三維的約束平差，使用無名嶺這一成果來當(dāng)作檢核。在平差以后，最弱點(diǎn)5號點(diǎn)位當(dāng)中的誤差是±7毫米，其精準(zhǔn)度是1：285000。對無名嶺已知的成果和此次的平差成果相對比，δy=0.01、δX=0.010，這表示選擇GPS 的定位技術(shù)能完成高精度控制網(wǎng)的建設(shè)。GPS 的高程測量使用兩個四等的水準(zhǔn)點(diǎn)Ⅲ-10，某礦施測GPS的水準(zhǔn)，與四等電磁波測距的三角高程相類似，通過WGS-84坐標(biāo)系三維平差，得到供高程經(jīng)擬合計算獲取大地的高，因?yàn)椴荚O(shè)GPS的水準(zhǔn)網(wǎng)為帶狀，選擇數(shù)學(xué)三次播值的樣條函數(shù)這一模式來加以擬合，將各個GPS點(diǎn)正常的高加以擬合。在擬合以后，最弱點(diǎn)的高程當(dāng)中的誤差是±0.017米，其精度滿足四等電磁波的測距三角高程的精準(zhǔn)度需要。GPS的控制網(wǎng)選擇SOM A SE12110的全站儀根據(jù)I級導(dǎo)線的精準(zhǔn)度來進(jìn)行外業(yè)的檢測工作。由外業(yè)的檢測數(shù)據(jù)能夠得知，GPS的控制網(wǎng)其精準(zhǔn)程度相對較高且成果也較為可靠，能夠達(dá)到山區(qū)的地形測量相關(guān)需要[4]。

4結(jié)束語

GPS控制測繪技術(shù)已在土地管理領(lǐng)域中廣泛使用，并產(chǎn)生了顯著效果。此外，使用GPS控制測繪技術(shù)減少人力、財力和其他資源的投入，有助于降低管理成本和提高工作效率。未來發(fā)展中，結(jié)合3S技術(shù)，在地理信息系統(tǒng)中使用GPS控制測繪技術(shù)使數(shù)據(jù)測量更加快速精確，使土地管理更加科學(xué)和高效。

參考文獻(xiàn)

[1] 陳國新.GPS 技術(shù)在地形測量中的應(yīng)用[J].中國錳業(yè)，2018， 5（4）：842-844.

[2] 王麗穎.GPS 測量技術(shù)在工程測量中的應(yīng)用[J].電子技術(shù)與軟件工程，2016，3（17）：905-906.

[3] 吳遠(yuǎn)見.淺析GPS技術(shù)在工程測量中的應(yīng)用[J].科技與企業(yè)，2019， 6（9）：809-811.

[4] 王海平.GPS測量技術(shù)在公路工程測量中的優(yōu)勢[J].門窗，2019 （3）：121.