GPS 測(cè)量技術(shù)在工程測(cè)繪中的應(yīng)用分析

■謝 挺 ■江西省地礦局贛中地質(zhì)大隊(duì)，江西 南昌 330000

GPS 即Global Positioning System，全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)，主要是利用專用的GPS 定位衛(wèi)星，在全球范圍內(nèi)進(jìn)行定位和導(dǎo)航，可以為用戶提供高精度、低成本的導(dǎo)航信息，自上世紀(jì)九十年代以來(lái)，陸續(xù)在軍事、航海、探測(cè)等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。隨著GPS 技術(shù)的快速發(fā)展，GPS 測(cè)量技術(shù)也逐漸成熟，在工程測(cè)繪領(lǐng)域發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用。

1 GPS 測(cè)量技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)

GPS 測(cè)量技術(shù)是以GPS 系統(tǒng)為依托的一種新的工程測(cè)量技術(shù)，與傳統(tǒng)測(cè)量技術(shù)相比，具有非常顯著的優(yōu)點(diǎn)，主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面:

1.1 應(yīng)用范圍廣

當(dāng)前，GPS 技術(shù)在大地測(cè)量、航空攝影測(cè)量以及航洋測(cè)繪等領(lǐng)域都有著非常廣泛的應(yīng)用，在全國(guó)高精度GPS 控制網(wǎng)測(cè)量中，控制網(wǎng)中兩個(gè)相鄰測(cè)量點(diǎn)的距離可以達(dá)到數(shù)千乃至上萬(wàn)公里，極大得拓展了測(cè)量范圍。

1.2 定位精度高

大量的應(yīng)用實(shí)踐表明，在50km 內(nèi)，GPS 測(cè)量技術(shù)的相對(duì)定位精度能夠達(dá)到10-6m，在100 -500km 的范圍內(nèi)，定位精度達(dá)到10-7m。而在工程精密度為300 -1500m 的范圍內(nèi)，一小時(shí)以上的觀測(cè)結(jié)果平面位置誤差小于等于1mm，基本上可以無(wú)視。

1.3 測(cè)量速度快

伴隨著GPS 配套軟件的發(fā)展，其測(cè)量速度也在不斷提高，就目前來(lái)看，在20km 范圍以內(nèi)的相對(duì)靜態(tài)定位，一般只需要15 -20min 的時(shí)間;在快速靜態(tài)相對(duì)定位測(cè)量中，若流動(dòng)站與基準(zhǔn)站的距離不超過(guò)15km，則流動(dòng)站觀測(cè)時(shí)間只需要1 -2min，在初始化觀測(cè)后，可以進(jìn)行實(shí)時(shí)定位，每一個(gè)流動(dòng)站的觀測(cè)時(shí)間為數(shù)秒，能夠極大的提高測(cè)量效率。

1.4 操作便捷

一方面，GPS 測(cè)量設(shè)備的自動(dòng)化程度高，在實(shí)際測(cè)量工作中，操作人員只需要對(duì)設(shè)備進(jìn)行安裝、連線，對(duì)氣象數(shù)據(jù)進(jìn)行收集并輸入即可，設(shè)備自動(dòng)完成衛(wèi)星信號(hào)接收、跟蹤觀測(cè)和記錄等工作。另一方面，GPS測(cè)量設(shè)備的體積和質(zhì)量不斷縮小，不僅方便攜帶，而且能夠減輕操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度。

2 GPS 測(cè)量技術(shù)在工程測(cè)繪中的應(yīng)用

2.1 大地控制測(cè)量

GPS 測(cè)量技術(shù)憑借自身測(cè)量精度高、測(cè)量速度快、操作簡(jiǎn)單、成本低廉等優(yōu)點(diǎn)，在大地控制測(cè)量中有著非常廣泛的應(yīng)用。從目前來(lái)看，GPS 定位技術(shù)基本上已經(jīng)完全取代了常規(guī)測(cè)角、測(cè)距手段，對(duì)大地控制網(wǎng)進(jìn)行建設(shè)。在全國(guó)性的大地控制網(wǎng)中，相鄰網(wǎng)點(diǎn)之間的距離一般都在數(shù)千到上萬(wàn)公里左右，使用常規(guī)的測(cè)量工作不僅效率低下，而且無(wú)法完成高精度的遠(yuǎn)控點(diǎn)測(cè)量，嚴(yán)重影響了各項(xiàng)工作的有序開(kāi)展。另外，在城市GPS 控制網(wǎng)中，雖然測(cè)量點(diǎn)的間距在數(shù)十公里，不過(guò)由于常規(guī)測(cè)量工作在測(cè)量中效率偏低，精度無(wú)法保證，而且經(jīng)常會(huì)造成控制點(diǎn)的損壞，在很大程度上影響了測(cè)量工作的進(jìn)度。在這種情況下，應(yīng)用GPS 測(cè)量技術(shù)，能夠有效解決上述問(wèn)題，使得工程項(xiàng)目的測(cè)量工作取得突破性的進(jìn)展。

2.2 工程形變測(cè)量

形變是工程測(cè)繪中的重要組成部分，在絕大多數(shù)工程項(xiàng)目中，都存在著形變因素的影響，尤其是地理環(huán)境變化以及人為活動(dòng)的影響，都會(huì)在一定程度上增加形變控制的難度。利用GPS 測(cè)量技術(shù)，工作人員能夠及時(shí)找出引發(fā)形變的主要因素，同時(shí)對(duì)地基的沉降變化進(jìn)行測(cè)量，明確具體的沉降量，通過(guò)切實(shí)可行的措施，對(duì)地基形變進(jìn)行控制，從而減少其對(duì)于工程的影響和危害。在工程變形監(jiān)測(cè)中，GPS 測(cè)量技術(shù)發(fā)揮著極其重要的作用，能夠有效減少形變帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)損失和人員傷亡。

2.3 城市建設(shè)測(cè)繪

在城市化進(jìn)程不斷加快的背景下，城市建設(shè)是我國(guó)社會(huì)發(fā)展中實(shí)施的重要項(xiàng)目，而要想實(shí)現(xiàn)城市建設(shè)的現(xiàn)代化和多樣化，就必須首先保證測(cè)繪工作的標(biāo)準(zhǔn)化和規(guī)范化。在城市建設(shè)測(cè)繪中，GPS 測(cè)量技術(shù)有著非常廣泛的應(yīng)用，其中最為常用的功能包括了遙控、遙測(cè)以及城市測(cè)繪系統(tǒng)定位等，能夠有效提高城市測(cè)繪中各種數(shù)據(jù)信息的全面性和精準(zhǔn)度。例如，在某城市測(cè)繪中，由于涉及大范圍的控制，包括了三級(jí)測(cè)繪導(dǎo)線，傳統(tǒng)的測(cè)繪方式不僅效率低下、耗時(shí)耗力，而且由于建筑施工的原因，對(duì)于測(cè)繪工作造成了一定的影響和阻礙。在這種情況下，應(yīng)用GPS 測(cè)量技術(shù)，能夠直接定位到城市的任何區(qū)域，進(jìn)行靜態(tài)測(cè)繪，也可以排除城市測(cè)繪中的基本測(cè)試點(diǎn)，直接進(jìn)行測(cè)量，不會(huì)對(duì)城市測(cè)繪基點(diǎn)造成負(fù)面影響，具有非常顯著的效果。

2.4 水下工程測(cè)繪

在海洋資源開(kāi)發(fā)、港口碼頭建設(shè)、航道整治等水下工程建設(shè)中，對(duì)于地形測(cè)繪圖的精度有著極高的要求，一旦精度達(dá)不到相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)，會(huì)給工程的建設(shè)帶來(lái)很大的影響。對(duì)此，可以采用GPS 測(cè)量技術(shù)中的三維測(cè)定技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)水下工程橫向及縱向位置的高精度測(cè)量，以測(cè)量數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，結(jié)合相應(yīng)的計(jì)算機(jī)軟件，就能夠?qū)λ碌匦螆D進(jìn)行繪制。在實(shí)際操作中，對(duì)于水下工程的橫向位置，可以采用差分GPS 技術(shù)進(jìn)行測(cè)量，能夠解決經(jīng)緯儀等傳統(tǒng)測(cè)量定位儀器操作繁瑣、抗干擾能力差等問(wèn)題，提升測(cè)量精度;對(duì)于縱向位置，可以利用專業(yè)的測(cè)探儀，發(fā)射超聲波，根據(jù)超聲波的傳播時(shí)間和傳播速度，計(jì)算出水體深度，同時(shí)利用潮位儀進(jìn)行潮位測(cè)定，對(duì)水深以及地形高程進(jìn)行相應(yīng)的校核，確保測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性。

2.5 房地產(chǎn)測(cè)繪

在地籍和房地產(chǎn)工程測(cè)繪中，常用的GPS 技術(shù)為實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)差分法，即GPS RTK 技術(shù)，其能夠在戶外觀測(cè)中，快速得到高精度的定位信息，在房地產(chǎn)測(cè)繪中有著非常突出的應(yīng)用效果。應(yīng)用GPS RTK 技術(shù)，可以測(cè)定每一宗土地的權(quán)屆界址點(diǎn)，以及一些地物點(diǎn)的位置，測(cè)量精度可以達(dá)到厘米級(jí)。將GPS 測(cè)量得到的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行初步處理并輸入到GIS系統(tǒng)中，能夠獲得準(zhǔn)確可靠的地籍和房地產(chǎn)圖。不過(guò)，在一些可能影響GPS 衛(wèi)星信號(hào)接收的地帶，應(yīng)該使用全站儀、經(jīng)緯儀等傳統(tǒng)測(cè)量工具，結(jié)合解析法或者圖解法，進(jìn)行細(xì)部測(cè)量，以確保測(cè)量結(jié)果的精度和準(zhǔn)度。在建設(shè)用地勘測(cè)定界測(cè)量中，RTK 技術(shù)能夠?qū)鐦兜奈恢眠M(jìn)行實(shí)時(shí)測(cè)定，對(duì)土地的使用界限范圍進(jìn)行確定，計(jì)算出土地面積，能夠在很大程度上簡(jiǎn)化用地勘測(cè)定界工作的流程。

3 結(jié)語(yǔ)

總而言之，在科學(xué)技術(shù)飛速發(fā)展的帶動(dòng)下，GPS 測(cè)量技術(shù)正在朝著自動(dòng)化的方向發(fā)展，在工程測(cè)繪中有著廣泛的應(yīng)用，能夠簡(jiǎn)化測(cè)量流程，提升數(shù)據(jù)測(cè)繪的功能，應(yīng)該得到相關(guān)技術(shù)人員的重視和推廣。

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