芻議GPS測繪技術(shù)在工程測繪中的應用

■陳芳芳 ■馬鞍山金橋測繪有限公司，安徽 馬鞍山 243100

引言

任何工程在施工前都要對施工現(xiàn)場的位置、形狀、地勢等信息進行測定采集，并將所得數(shù)據(jù)繪制成圖形加以表述。尤其是現(xiàn)代化工程，施工日益復雜，為取得良好的建設質(zhì)量，必須提高測繪精確度。GPS技術(shù)是一種三維定位系統(tǒng)，可快速準確地獲取測量對象的三維坐標，并提供相關(guān)信息，在工程測量等諸多領(lǐng)域都有應用。該技術(shù)具有效率高、精確度高、全天候等優(yōu)勢，在工程測繪中的前景十分廣闊，值得應用并做進一步完善。

1 GPS技術(shù)及其優(yōu)勢

1.1 定義

GPS技術(shù)興起于上世紀70年代，由空間GPS衛(wèi)星星座、地面監(jiān)控系統(tǒng)和GPS信號接收機三部分組成。在地面監(jiān)控系統(tǒng)的控制下，空間24顆衛(wèi)星可實時獲取地面任何地點的三維信息，然后向用戶傳輸;用戶接收后經(jīng)過計算，可求出所需信息。

1.2 優(yōu)勢

測量效率高，只需15min便可完成20Km范圍內(nèi)靜態(tài)目標的定位工作;精度高，相對定位在1000Km時，精確度在9—10m;相對定位在50Km時，精確度為6—10m。如果是300m—1500m范圍內(nèi)的高精度定位，觀察1h以上，測量誤差不會超過1mm;全天候，可24h不間斷地開展測量工作，而且測站之間無需通視;操作簡便，因采用現(xiàn)代自動化技術(shù)，通過控制系統(tǒng)及相關(guān)軟件可自動完成測量分析工作，節(jié)省了大量人力;可提供三維坐標，準確地反映測點平面狀況及高度。

2 GPS測繪技術(shù)在工程測繪中的實際應用

2.1 RTK技術(shù)

GPS在測繪領(lǐng)域不斷發(fā)展中，經(jīng)歷了靜態(tài)、快速靜態(tài)、動態(tài)等階段，但這些測量方法需要解算后才能進一步精確化。為實現(xiàn)人們對快速高精度定位的需求，必須采用載波相位觀測值，而RTK技術(shù)則是將一種實時動態(tài)差分法，通過對GPS載波相位觀測量以及參考站、移動站間觀測誤差的空間相關(guān)性的使用，在野外勘測時就可將誤差去除，完成厘米級精確定位。

該方法使得外業(yè)作業(yè)效率大幅提升，在實際應用時，基準站在采集相關(guān)信息后，連帶測站信息通過數(shù)據(jù)鏈輸送至流動站;流動站在接收這些數(shù)據(jù)的同時，也采集GPS觀測數(shù)據(jù)，然后對觀測值進行實時處理，給出精確結(jié)果。

2.2 實際應用

(1)在大地控制中的應用。在以往的大地控制測量中，建立大地控制網(wǎng)常依靠常規(guī)的測角、測距方法實現(xiàn)，效率和精確度都較低。而GPS憑借自身快速、高精度、操作方便、成本低等優(yōu)勢很快就取代了傳統(tǒng)方法。利用GPS衛(wèi)星定位技術(shù)建立的控制網(wǎng)叫GPS網(wǎng)。GPS網(wǎng)可分為兩類:一是全國范圍或全球范圍內(nèi)的高精度GPS網(wǎng)，其范圍較廣，相鄰點之間可能有著上千或上萬公里的距離。此類網(wǎng)多作為全國性或全球性高精度坐標框架，為人類科學提供必要的服務，如用于地球動力、板塊運動、空間科學等研究;二是區(qū)域性的GPS網(wǎng)，如城市GPS網(wǎng)、GPS工程網(wǎng)等，范圍相對較小，相鄰點之間的距離保持在幾公里到幾十公里范圍內(nèi)，主要是為國民經(jīng)濟建設服務。日本拓普康公司、美國天寶導航公司，以及國內(nèi)的華測、南方測繪等在GPS技術(shù)的開發(fā)應用方面成績較為顯著。

(2)在城市規(guī)劃建設中的應用。隨著城市化進程加快，為優(yōu)化土地資源配置，需對規(guī)劃區(qū)和建成區(qū)進行詳細測繪。城市控制網(wǎng)使用頗為頻繁，控制面板廣，且對精確度要求很高。Ⅰ級、Ⅱ級、Ⅲ級導線多位于地面，在城市快速發(fā)展中經(jīng)常遭到破壞，以至于工程測量進度受到影響。為提高工作效率，必須快速精確地提供控制點，如果采用導線測量等一般的方法，需要實現(xiàn)點間的通視，費時費力，而且精度難以保證;GPS靜態(tài)測量雖然精度高而且無需點間通視，但效率慢、實時性差，采集數(shù)據(jù)時間過長，要經(jīng)過處理后才能獲取結(jié)果;RTK測繪技術(shù)則可解決以上問題，其測量效率及精度都要良好的保障。

(3)在地籍、房地產(chǎn)工程測繪中的應用。地籍測量和房地產(chǎn)測量對界址點、地物點有著嚴格要求，利用RTK技術(shù)需要對每一塊土地的權(quán)屆界址點進行厘米級的高精度測量，并繪制地籍圖。在采集有效數(shù)據(jù)信息后，直接輸入GIS系統(tǒng)，系統(tǒng)內(nèi)部軟件經(jīng)過實時分析處理，可獲得高精度的地基圖及房產(chǎn)圖。實際應用中可能會有些地方將GPS衛(wèi)星信號遮蔽了，此時應借助經(jīng)緯儀、全站儀等工具，通過解析法完成細部的測量工作。

在城市建設用地中，RTK技術(shù)可對界樁位置進行實時精確地測定，明確劃分土地使用界限，然后計算用地面積。勘測定界放樣工作設計是坐標的直接放樣，建設用地勘測定界中的面積量算，實際上是由GPS軟件中的面積計算功能直接計算并加以檢核。如此可有效解決一般方法較為復雜的問題，使得工作程序更加簡化。此外，GPS技術(shù)還可用于土地利用動態(tài)檢測。以往野外動態(tài)檢測時以平板儀補測法、簡易補測法為主，要使用鋼尺等工具進行實測丈量。速度較慢、且容易出現(xiàn)誤差。而GPS技術(shù)不但省時省工，還有利于監(jiān)測效率、精度的提高，真正實現(xiàn)了動態(tài)監(jiān)測。

(4)在公路工程設計中的應用。公路選線時，應減少農(nóng)田占用量、減少房屋拆遷量，依據(jù)勘測設計的規(guī)范行事。為使中線的選用達到要求，保障道路中線的精確性，可采用RTK技術(shù)，以RTK接收機為流動站，隔一定的距離收集相關(guān)數(shù)據(jù)，以另一個已知點作為參考，準確定位重要物質(zhì)，把得到的數(shù)據(jù)輸入接收機后，就可以利用CAD軟件選線。傳統(tǒng)的放樣方法很多，如全站儀邊角放樣、經(jīng)緯儀交會放樣等，效率不高，難度偏大。如果采用GPS RTK放樣技術(shù)。只需輸入點位坐標，靠接收機的提醒能到達任一放樣點，不但快捷方便，而且精確度也高。

在進行縱斷面放樣時，先在電子手簿中輸入變坡點樁號、豎曲線半徑和直線正負坡度值等放樣數(shù)據(jù)，并將其生成的文件保存。橫斷面放樣，先確定橫斷面的形式是填是挖還是半填半挖，然后在電子手簿中輸入邊坡邊度、路幅寬度、路肩寬度等數(shù)據(jù)信息，將其生成的文件保存。與此同時，要做好“戴帽”工作，可利用相關(guān)軟件和地面線自動聯(lián)接，并運用斷面法計算土方量。利用繪圖軟件畫出各點的橫斷面和沿線的縱斷面，這些數(shù)據(jù)都是已得的，因此大大較少了工作量。

3 結(jié)束語

對一項工程而言，若要高質(zhì)且順利地完成，必須做好前提工作，尤其是工程測繪。測繪水平直接關(guān)系著設計方案是否合理，對后續(xù)工作影響重大。為提高測繪效率及精確度，有必要引進現(xiàn)代化高新技術(shù)，如GPS技術(shù)。

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