工程測(cè)繪中的GPS測(cè)繪技術(shù)探討

鹿迪

【摘要】21世紀(jì)的到來，我國(guó)科技在迅速發(fā)展過程中，我國(guó)工程測(cè)繪作為工程建設(shè)的重要一環(huán)，其測(cè)繪的精準(zhǔn)性直接影響到最終的工程建設(shè)質(zhì)量。傳統(tǒng)的工程測(cè)繪技術(shù)需要大量的人力資源投入，工作量大、勞動(dòng)強(qiáng)度高，測(cè)繪結(jié)果還存在一定的誤差，不利于工程建設(shè)的順利進(jìn)行。隨著信息技術(shù)的快速發(fā)展，GPS技術(shù)開始在工程測(cè)繪中發(fā)揮作用，其具有全天候、精度高、操作便捷、適應(yīng)能力強(qiáng)等優(yōu)勢(shì)。

【關(guān)鍵詞】工程測(cè)繪；GPS測(cè)繪技術(shù)

【DOI】10.12334/j.issn.1002-8536.2021. 11.084

土地的規(guī)劃、開發(fā)、建設(shè)整個(gè)過程都需要土地測(cè)繪參與，因而土地測(cè)繪的結(jié)果關(guān)乎土地資源利用率，工程項(xiàng)目建設(shè)的合理性和規(guī)范性，是工程建設(shè)順利實(shí)施的基礎(chǔ)條件。隨著當(dāng)前土地測(cè)繪工作不斷發(fā)展，在我國(guó)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展背景下逐漸融合了計(jì)算機(jī)、互聯(lián)網(wǎng)、通信、定位等技術(shù)形成了一套完整的體系，其中GPS遙感測(cè)繪作為當(dāng)前最重要的技術(shù)之一，以其高精度、速度快等特點(diǎn)被人們廣泛關(guān)注和推廣。GPS又稱之為全球定位系統(tǒng)，由衛(wèi)星、信息接收器以及地面監(jiān)控系統(tǒng)組成，可全天候不間斷在不同角度、不同距離的情況下對(duì)地面物體進(jìn)行探測(cè)監(jiān)視，而遙感技術(shù)是一項(xiàng)遠(yuǎn)距離探測(cè)技術(shù)，信息獲取范圍廣，涉及面廣而遠(yuǎn)，這兩項(xiàng)先進(jìn)的技術(shù)完美結(jié)合并在土地測(cè)繪中科學(xué)應(yīng)用，可以展現(xiàn)各自的技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)，獲取相應(yīng)的土地測(cè)量數(shù)據(jù)，進(jìn)一步提高土地測(cè)繪工作的工作效率和工作質(zhì)量，協(xié)助土地資源管理。

1、GPS技術(shù)概述技術(shù)原理

GPS技術(shù)是通過在測(cè)區(qū)內(nèi)放置衛(wèi)星信號(hào)接收設(shè)備，接收機(jī)同時(shí)接收多個(gè)地球衛(wèi)星發(fā)送的信號(hào)，采取各種靈活的處理方式，將衛(wèi)星信號(hào)傳播時(shí)間、信號(hào)發(fā)出距離等已知信息數(shù)據(jù)導(dǎo)入特定計(jì)算公式，即可獲取接收機(jī)的三維實(shí)時(shí)空間坐標(biāo)，然后構(gòu)建工程控制網(wǎng)、繪制三維立體坐標(biāo)體系。同時(shí)，不同GPS技術(shù)測(cè)量方式的工作原理存在差異，以實(shí)時(shí)差分定位測(cè)量、載波相位測(cè)量定位為例。實(shí)時(shí)差分定位測(cè)量是在已知精確坐標(biāo)的點(diǎn)位上放置GPS接收機(jī)，將其作為基準(zhǔn)站，根據(jù)已知坐標(biāo)設(shè)定觀測(cè)校正值，通過無線電設(shè)備向保持運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的流動(dòng)站發(fā)送校正值，以此消除GPS測(cè)量結(jié)果中的誤差，提高測(cè)量定位精度；載波相位測(cè)量定位是提前在GPS衛(wèi)星中預(yù)設(shè)導(dǎo)航電文和測(cè)距碼，接收機(jī)對(duì)所接收GPS信號(hào)進(jìn)行處理，去除衛(wèi)星電文及測(cè)距碼，開展重建載波操作。由于GPS信號(hào)與接收機(jī)天線裝置會(huì)存在相位延遲，因此需要對(duì)重建載波與本振信號(hào)進(jìn)行相位計(jì)算，以獲取準(zhǔn)確的相位差，減小相位延遲對(duì)測(cè)量精度造成的影響。

2、GPS測(cè)繪技術(shù)在工程測(cè)繪中的技術(shù)

2.1城市建設(shè)中的應(yīng)用

城市建設(shè)過程中，GPS技術(shù)的運(yùn)用能夠使城市控制網(wǎng)整體精確度得到保證，使其處于合理范圍中，同時(shí)對(duì)相應(yīng)面積和使用具體頻率標(biāo)準(zhǔn)都比較高。但是工程在實(shí)際施工過程中，城市控制網(wǎng)往往會(huì)受到多種因素影響，在此情況下受到的破壞就會(huì)比較嚴(yán)重，甚至導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)故障。因此城市控制網(wǎng)應(yīng)注重監(jiān)督建設(shè)加強(qiáng)，不斷提高控制點(diǎn)實(shí)際精準(zhǔn)度。當(dāng)前監(jiān)督建設(shè)中比較普遍的方式為測(cè)量導(dǎo)向與控制工時(shí)，GPS技術(shù)的運(yùn)用能夠使城市規(guī)劃在實(shí)施時(shí)的精準(zhǔn)度得到保證，實(shí)際覆蓋范圍得以清晰呈現(xiàn)。通過GPS技術(shù)的運(yùn)用，能夠使傳統(tǒng)模式下導(dǎo)線具體測(cè)量方法被替代，運(yùn)用先進(jìn)技術(shù)。如城市道路中心道路走向、城市立交橋構(gòu)造設(shè)計(jì)、道路規(guī)劃等可以運(yùn)用偏心方式進(jìn)行測(cè)量。同時(shí)中心道路中的交叉口、標(biāo)志性建筑、地鐵進(jìn)出口等可以測(cè)繪地點(diǎn)設(shè)置，保證測(cè)繪精準(zhǔn)性。

2.2精密工程測(cè)繪

GPS測(cè)繪技術(shù)具備較高的精準(zhǔn)度，這也滿足精密工程測(cè)繪對(duì)于測(cè)量精準(zhǔn)度的要求。在精密工程測(cè)繪的應(yīng)用中，主要應(yīng)用到的環(huán)節(jié)包括前期數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)處理兩部分，在數(shù)據(jù)采集環(huán)節(jié)，首先建立滿足測(cè)繪需求的高等級(jí)控制網(wǎng)，通常采用C級(jí)或D級(jí)GPS控制網(wǎng)結(jié)合三等水準(zhǔn)高程控制網(wǎng)進(jìn)行布設(shè)，在工程區(qū)域內(nèi)布設(shè)合理數(shù)量的控制點(diǎn)。然后使用GPS接收機(jī)以邊連接等方式對(duì)各控制點(diǎn)進(jìn)行連測(cè)，獲取數(shù)據(jù)后利用隨機(jī)軟件或?qū)I(yè)處理軟件對(duì)數(shù)據(jù)校驗(yàn)，對(duì)于精度超限的數(shù)據(jù)及時(shí)進(jìn)行重測(cè)，經(jīng)過數(shù)據(jù)分析和平差計(jì)算，得出準(zhǔn)確的測(cè)繪成果。

2.3 GPS技術(shù)

GPS是一種新型的定位技術(shù)，全稱為全球定位技術(shù)，是一項(xiàng)常見的現(xiàn)代化測(cè)繪技術(shù)。由于利用了衛(wèi)星設(shè)備，因而可以從海陸空全方位的進(jìn)行全球覆蓋性的監(jiān)控，而不僅僅是局限在某一個(gè)區(qū)域上，由此可實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)的定位，并且數(shù)據(jù)傳遞速度快，從數(shù)據(jù)傳遞到每個(gè)用戶的過程由計(jì)算機(jī)、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)嚴(yán)格控制，信息分享交流方便并可控。此外GPS技術(shù)將實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)控制技術(shù)與數(shù)字化測(cè)圖技術(shù)進(jìn)行有效結(jié)合，可以實(shí)現(xiàn)全天候和持續(xù)性的進(jìn)行監(jiān)控，并且操作方式簡(jiǎn)單，可通過語音識(shí)別進(jìn)行控制，能夠有效地減少一些較為冗余的操作環(huán)節(jié)，因此被廣泛應(yīng)用于各類工程項(xiàng)目測(cè)量中。

2.4工程變形監(jiān)測(cè)

工程項(xiàng)目建設(shè)中，工程變形歷來廣受關(guān)注。一旦工程出現(xiàn)變形現(xiàn)象，勢(shì)必影響工程項(xiàng)目的最終建設(shè)質(zhì)量，還存在一定的安全隱患。因此，在工程建設(shè)中，做好工程項(xiàng)目的變形監(jiān)測(cè)尤為關(guān)鍵。導(dǎo)致工程項(xiàng)目變形的因素眾多，設(shè)計(jì)和工藝除外，地質(zhì)環(huán)境也是不可忽視的重要原因。因此，施工過程中必須做好工程結(jié)構(gòu)以及地形環(huán)境的監(jiān)測(cè)工作。具體而言，利用GPS測(cè)繪技術(shù)，對(duì)工程建筑的結(jié)構(gòu)進(jìn)行三維模擬，以此來判斷建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和變形風(fēng)險(xiǎn)。此外在水利工程項(xiàng)目建設(shè)中，也可以將GPS信號(hào)接收裝置安裝在大壩上，借助GPS定位系統(tǒng)，對(duì)大壩不同位置的變化狀況予以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，并將大壩結(jié)構(gòu)可能發(fā)生的變形狀況進(jìn)行模擬。工程技術(shù)人員便可以依據(jù)該變化規(guī)律，對(duì)大壩的安全性和穩(wěn)定性進(jìn)行預(yù)判，及時(shí)發(fā)現(xiàn)安全和質(zhì)量隱患，以便于盡早進(jìn)行處置。

2.5靜態(tài)定位模式的測(cè)量

進(jìn)行測(cè)量中，線路走向采用運(yùn)用首級(jí)控制網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行控制，致使測(cè)量的后續(xù)工作能夠順利地開展，主要在等級(jí)比較高的上應(yīng)該此情況。普通線路，首級(jí)控制網(wǎng)絡(luò)測(cè)量的規(guī)定和規(guī)則都不規(guī)范。從當(dāng)前來看，我國(guó)線中損壞三角點(diǎn)非常嚴(yán)重，全站儀測(cè)量的導(dǎo)線必須要在30公里以內(nèi)，使國(guó)家三角點(diǎn)無法找到。所以，在很高GPS測(cè)繪技術(shù)對(duì)高測(cè)量精度進(jìn)行支持的情況下，必須將比較少的國(guó)家三角點(diǎn)進(jìn)行挑選，低等級(jí)加密點(diǎn)得到以后，在加密等級(jí)點(diǎn)上聯(lián)測(cè)導(dǎo)線點(diǎn)。測(cè)量的過程中，通過惡劣的自然環(huán)境會(huì)影響全站儀，實(shí)施的難度和工作量都很大。這種情況運(yùn)用GPS靜態(tài)定位模式具有非常大的價(jià)值。

結(jié)語：

工程建設(shè)項(xiàng)目日益增多，工程建設(shè)規(guī)模也不斷擴(kuò)大。特別是一些技術(shù)難題的攻關(guān)，復(fù)雜的工程項(xiàng)目也開始建設(shè)，諸如大型橋梁隧道工程建設(shè)等。在開展工程項(xiàng)目建設(shè)時(shí)，工程測(cè)繪當(dāng)仁不讓。通過工程測(cè)繪提供的詳實(shí)的數(shù)據(jù)信息，才能夠?yàn)楣こ毯罄m(xù)方案的制定提供基礎(chǔ)依據(jù)。GPS測(cè)繪技術(shù)作為一種先進(jìn)的測(cè)繪技術(shù)，具有操作簡(jiǎn)單、精度高、不受時(shí)間和空間的限制、適應(yīng)性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，因此在工程測(cè)繪中得到廣泛應(yīng)用。通過GPS自動(dòng)化測(cè)繪技術(shù)，降低了人力物力成本，提升了測(cè)繪效率，提升了測(cè)繪質(zhì)量，值得在工程測(cè)繪中推廣應(yīng)用。同時(shí)在技術(shù)不斷更新完善的時(shí)代背景下，GPS技術(shù)也必將和信息技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)等進(jìn)行更加深度的融合，以此來更好地發(fā)揮出GPS技術(shù)的作用，更好地指導(dǎo)工程建設(shè)。

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