工程測繪中GPS測量技術應用探析

朱運權 趙家星

（1.四川交通運輸廳交通勘察設計研究院，四川 成都 610000；2.四川二灘國際工程咨詢有限責任公司，四川 成都 610000）

一、GPS測量技術的基本概況

隨著科學技術和工程測繪的不斷發展，現代很多電子技術都投入到工程測繪的使用過程中，傳統的工程測繪技術已經不能滿足當前工程對測量精準化的要求，GPS測量技術具備高精度、高效率、低費用以及操作方便的特點能夠很好地適應現代工程測量的需要，現已被廣泛應用于各項工程測繪項目中。

如今，GPS幾乎已經完全取代了傳統的大地控制網，掀起了測繪領域的重大變革。在測繪領域中，GPS網指的是使用GPS衛星定位技術而建立的控制網，它主要分為兩類：一是全球性的高精度GPS網，這種網的作用主要是提供全球范圍內的高精度坐標框架，能夠反映一定范圍內的板塊運動和地殼變動規律，為從事空間科學研究或地球動力學研究的工作者提供定位服務，其GPS相鄰點的距離可以達到幾萬公里以上；二是區域性的GPS網，這類網包括GPS城市網、GPS礦區網以及GPS工網等，它的作用在于為國民經濟建設服務，其GPS相鄰點的距離在幾十公里以內。

就目前的工程領域而言，GPS測量技術的應用范圍非常廣泛，例如可以利用GPS測量技術對精密工程進行測量，對機載航空攝影進行測量，對各級的工程控制網進行測量等，除此之外，GPS測量技術還可以應用于地質災害監測中，通過監測地球板塊運動、油田下沉以及地表移動等方面來對地質災害做出合理的預測。

二、GPS測繪技術的特點

1 功能的全面化

GPS測繪技術最主要的特點在于其功能非常全面，它不僅可以用于測量和導航，還可以運用于測速和測時等環節，在我國很多領域被廣泛應用。就測量領域而言，GPS技術在很多測量領域都得到了有效地應用，例如工程測繪領域、大地測繪領域、航空攝影測繪領域以及海洋測繪領域等，具體表現為測量地球板塊和地殼的運動變化狀態、測量航空航天攝影相繼位置的瞬間移動以及測量無地面控制的航測快速成圖等等。就導航領域而言，GPS測量技術不僅被運用與海、陸、空的目標導航之中，還被運用于目標報警和救援等方面。

2 定位的精準化和效率化

GPS測量技術定位的精準化是它區別于其他測量技術的顯著特征，在GPS測量技術的實際運用過程中，它能夠滿足各種精度的工程測量需求，并且其測量的非常精準，平均的平面誤差小于1mm。尤其是在實行實時動態定位和實時差分定位上，GPS測量技術的定位精讀能夠達到分米級甚至是厘米級。

另外，GPS測量技術的測量效率也非常之高，具體表現為測量時間很短，進行實時導航定位時，如果進行快速靜態定位模式，雙頻接收機的信息采集時間只需要五分鐘左右，如果需要用單頻接收機貫徹5顆衛星，其信息采集的時間也只需要15分鐘。與其他的測量技術相比，GPS測量技術能夠有效地減少測量時間，以提高相關項目的工作效率。

3 操作的簡易化

由于GPS測量技術的自動化程度很高，所以這項技術的操作非常簡便，可以與傻瓜相機相媲美。在GPS測量技術的使用中，工作人員只需要在測量項目中完成GPS的安裝，收集測量地的氣象數據，對測量儀器的高度和工作狀態進行監測這幾項工作，例如衛星捕獲、跟蹤和觀測記錄等其他工作都由GPS接收機進行自動完成。當一個項目需要較長的觀測作業時間時，GPS可以進行自動化的數據采集和處理工作，將所采集到的數據直接傳送至數據處理研究中心，工作人員只需要在結束觀測時關閉GPS的電源即可，不需要在觀測地進行長時間的留守。隨著科學技術的不斷發展，GPS采集信息接收機的外形也在不斷向輕巧轉變，這給研究人員的設備攜帶帶來極大的便利。

4 費用的經濟化

大量的GPS測量技術實踐證明，使用GPS測量技術建立的大地控制網使用的費用僅僅占原常規大地控制網費用的三分之一，具有很強的經濟性。GPS費用經濟化的原因主要在兩個方面：一方面是由于GPS的定位速度很快，這樣就在一定程度上縮短了工程測繪的時間，提高了測量的效率，進而節約了測量的經濟成本；另一方面，由于GPS在定位的過程中不對測量站的相互通視作要求，這就不用建立相應的通視視標，不僅縮短了測量過程的工作時間，減少了測量中的人力消耗，還起到了節約測量成本的作用。

三、工程測繪中GPS測量技術的應用

工程測繪指的是對工程設計的勘測、工程施工過程的驗收以及與設備安裝相關的應用型測量工作等，GPS測量技術在工程測繪中應用的非常廣泛。在工程測繪中，與其他傳統的測量技術相比，GPS測量技術的優越性體現在定位速度快、不受天氣影響以及設備輕巧操作簡便等方面，它已成為工程測繪領域中的高質量、多模式、層次化高新技術。

1 GPS定位技術的應用

在工程測繪中，GPS測量技術的應用原理在與將GPS定位技術和一些基本的幾何原理和物理原理相結合，通過GPS系統空間分布衛星和地面接收裝置相作用，對測量的物體進行多角度的定位。GPS測量技術在工程測繪中的運用形式是動態相對定位模式。動態相對定位模式指的是在工程定位過程中，以載波相對觀測量為記著呢的定位依據，在控制基站的選擇上一般要選取點位精確的控制點，這樣能夠保證測量數據的準確性。另外，還要安裝多臺地面接收裝置對信息進行連續的接收，從不同的觀測角度傳輸信息，實現信息的動態化和全面化。

在GPS定位技術的應用中，一臺GPS接收機只有同時接收四顆衛星時，才能進行三維定位，當進行實時厘米級定位精讀標準時，要同時接收五顆衛星的信息傳遞。在GPS系統中，一共有二十四顆衛星環繞地球進行運動，在水平角為10度以上的情況下，一般能夠觀測到七顆衛星，但是如果碰到附近有高山、建筑物等遮擋物的阻擋時，是很難保證可見衛星的顆數的，這時候，就需要將GPS定位技術和慣性導航技術相結合來完成工程測繪項目。

2 GPS虛擬現實技術的應用

在傳統的工程測繪技術中，很多測量過程都需要工作人員來進行，在一些地質條件較為惡劣的地方實行工程測繪時，由于工程測繪工作具有一定的風險，會導致一定的人員傷亡，而利用GPS虛擬現實技術，就能夠很好地避免這種情況。

在GPS虛擬現實技術中，采用GPS虛擬現實技術創造的工程測繪環境具有仿真性和交互性的特點，在GPS系統中應用計算機繪圖以及虛擬現實技術可以有效地將一系列三維圖像呈現在計算機屏幕上，這一系列的三維圖像就構成了工程測繪的整體流程，還包括工程測繪過程中的重難點測量相互以及工程測繪過程中應注意的安全項目。

為保證工程測繪中測量技術使用的良好性，就需要在工程測量之前進行工程測量的流程模擬分析，這樣能夠保證工程測量技術的可行性和安全性，還能夠減少測量技術使用不當帶來的經濟損失。在我國的很多礦井工程項目中，其測量技術主要使用的是GPS模擬現實技術，這種方法能夠很好地找出測量方案中存在的不足，并對不足進行修改和完善，以保證測量技術在工程測繪過程中發揮良好的效果。

3 GPS水準測量的應用

水準測量是工程測繪中一項常見的測量項目，在過去的測量過程中，由于測量單位在測量設計的過程中沒有對測量地進行實地考察，導致傳統的測量方法測出的水準點普遍距離較遠。使用GPS水準測量是通過使用GPS接收機獲得GPS導航衛星信號，并根據貫徹記錄進行測定。在外業觀測時要嚴格按照測量計劃進行，保證外業觀測的進程，從而確保測量結果的準確性。

以大型公路工程項目測量為例，測量過程中測量人員應利用GPS測量技術觀看衛星同步圖片，并結合當地的地質地貌對公路陸地的高度進行全面的分析，在沿路地區每隔200米左右的地方設置一個施工用水準點，盡量將水準點設置在房基或井臺等比較堅固的地方，之后對設置好的施工用水準點進行詳細的記錄。

結語

GPS測量技術應用于工程測繪中的實踐證明，GPS測量技術憑借其高精度、高效率、低費用以及操作方便的特點能夠很好地適應現代工程測量的需要。在工程測繪中，GPS測量技術不僅能夠增強工程測繪數據的可靠性、提高工程測繪的工作效率，還能夠極大程度上解決工程測繪中的人力消耗問題，保證工程測繪結果能夠更好地服務于項目建設。

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