GPS技術在工程測繪中的應用

喬鐘慧

摘要：近年來，隨著現(xiàn)代測繪技術的不斷發(fā)展與進步，使得測繪技術的自動化水平與程度有了很大的提高、對于測圖的精度要求也變得更加嚴格。我國的現(xiàn)代測繪技術無論是在學科理論上還是在技術體系上較之以前都取得了突破性的進展，因此應用的范圍也大幅度提升。這種重大的變革已將傳統(tǒng)的測繪方式徹底的推翻。本文就工程測繪中 GPS 技術的應用以及未來發(fā)展和改進進行分析和探討。

關鍵詞：工程測繪 ；GPS 技術 ；應用

1、引言

在目前，GPS技術日益得到了發(fā)展，并獲得了更多人的關注和認可，得到了廣泛的應用。在工程測量中，GPS技術顯露出了自身的優(yōu)勢和特點，其具有較廣的測量范圍，并且具有較高的數(shù)據(jù)精度，有效減少了測量過程的誤差，提高了工程的測量效率。可見GPS技術的應用和發(fā)展，很大程度上推動了工程測繪的發(fā)展，加快了國家的發(fā)展步伐。

2、GPS技術的起源

全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)也稱為GPS。其是由美國的國防部最先研究與開發(fā)出來的。早在上個世紀70年代，美國就開始了對GPS的研制工作，終于在1994年的時候建造完成，他們通過人造衛(wèi)星所發(fā)射出來的信號，采用三角測量的原理計算出了收到訊號的人在地球上所處的具體位置。目前，在整個地球上空有大約27顆衛(wèi)星在運行，他們的軌道高度達到了20200公里。自從GPS問世以來，它在無線導航和定位領域受到了廣泛的應用與青睞。

3、GPS 技術的優(yōu)點

（1）定位準確GPS技術在定位精度上相對較高，能夠在50千米的范圍內(nèi)實現(xiàn)準確定位，相對定位精度高達1×10-6，隨著觀測技術的發(fā)展，其測量精度也不斷提高，滿足了各種測繪工作的實際需要。（2）三維坐標獲取GPS測量技術能夠準確獲取平面位置坐標的同時，也能夠?qū)θS平面的坐標進行獲取，具有較高的實用性。（3）全天候作用GPS技術在多衛(wèi)星分布系統(tǒng)下，能夠在很大范圍內(nèi)進行測量，并且實現(xiàn)全天候工作，有利于對觀測對象展開實時監(jiān)測，并提供準確的測量數(shù)據(jù)。雷雨天氣則不宜進行作業(yè)。（4）觀測時間短測量技術能夠在15千米范圍內(nèi)對靜態(tài)對象進行觀測，觀測時間僅僅需要1分鐘，大大縮短了觀測時間，提高了工程測繪的效率。（5）測站之間無需通視對于一般的工程測量，測站與測站之間的通視一直是一個難題，這對測量的準確性造成了嚴重的影響。GPS技術是一種全球定位系統(tǒng)，其在進行作業(yè)的同時，不需要測站之間的通信，而能夠結合實際需求進行定位觀測，具有較高的操作靈活性以及測量準確性。

4、GPS 技術在工程測繪中的應用

4.1 GPS定位技術的應用GPS定位技術結合了一系列的幾何知識以及物理知識，利用了衛(wèi)星以及接收裝置實現(xiàn)對物體的多角度的定位。在目前，工程測繪中的GPS技術包括了靜態(tài)相對定位以及動態(tài)相對定位兩種，其中靜態(tài)相對定位對地面接收裝置的數(shù)量要求較多，裝置根據(jù)一定的方式進行排列，并進行約為45分鐘的實時監(jiān)測，對監(jiān)測數(shù)據(jù)進行處理后即可得出所需定位數(shù)據(jù)。而對于動態(tài)相對定位，則需要在載波相對觀測量的基礎上進行作業(yè)，其需要設置較多的控制點，選擇中點位較準確的控制點作為基本控制基站，并通過地面接收裝置對物體進行實時監(jiān)測。在一般情況下，GPS技術的三維定位需要保證接收機能夠同時接收四顆衛(wèi)星的信號，另外對于精度要求較高的定位，則需要加大衛(wèi)星的數(shù)量。GPS系統(tǒng)包括了24顆衛(wèi)星，在水平角大于10度的情況下，GPS系統(tǒng)能夠接收7顆衛(wèi)星的信號，如果定位地勢存在較多的山巒以及建筑物，衛(wèi)星信號的接收會受到影響，因此需要結合慣性導航技術進行處理，從而實現(xiàn)正常作業(yè)。

4.2 虛擬現(xiàn)實技術的應用

在傳統(tǒng)的工程測繪中，大多數(shù)工作需要人工進行，因此難免存在較多的誤差，甚至引發(fā)一系列的安全事故。因此，在工程測繪中，對于觀測環(huán)境較為復雜的地勢，需要采用GPS虛擬現(xiàn)實技術進行環(huán)境創(chuàng)設，實現(xiàn)虛擬環(huán)境真實交互的同時，也對測繪過程進行了三維模擬。利用GPS虛擬現(xiàn)實技術，有效提高了工程測繪的效果，并且解決了一系列的問題和難點。在目前，GPS虛擬技術廣泛應用在測繪工作的后期調(diào)試中，并對其中的問題進行解決，有效保障了測繪工作的質(zhì)量。

4.3 施工臨時水準點的測量

在工程測繪的水準測量中，傳統(tǒng)的測繪方法的測量結果與水準點之間的相對距離較遠，這是因為設計過程中缺乏實際預算和實地考察造成的。設計單位的水準點之間的距離一般保持在500米到1000米，在實際情況下，這個距離具有一定的難度，施工過程中需要對臨時水準點進行測量和確定，一般通過GPS接收機對衛(wèi)星信號進行接收，過程包括了天線的安裝、接收機的操作以及觀察和記錄。觀測需要結合觀測計劃進行作業(yè)，從而防止過程出現(xiàn)失誤，提高測繪結果的準確性以及效率。例如在對公路工程進行測繪作業(yè)時，通過GPS技術，工作人員能夠通過衛(wèi)星圖像對整個路基的高度進行分析，并根據(jù)實地考察，對工程的臨時水準點進行設置，水準點與水準點之間的距離一般保持在200米到250米，位置可以是附近的建筑物，也可以結合實際情況進行埋設，之后對水準點的位置進行記錄。

4.4 工程變形監(jiān)測方面的應用

在工程建設中，工程變形是一種常見的問題，即人為因素等導致的建筑物變形或者移位等。GPS測量在三維定位中具有較高的精度，因此其對于工程變形的測量具有顯著的效果。在工程建設中，變形類型多種多樣，包括了建筑變形、建筑缺陷、地面沉降、建筑沉陷以及建筑位移等。在對大壩變形的監(jiān)測中，水電站的大壩會因為水流的作用引起變形，從而引發(fā)一系列的安全事件。為了防止大壩變形導致事故的出現(xiàn)，需要對大壩進行密切的連續(xù)性監(jiān)測。GPS技術的應用，有效保證了大壩監(jiān)測工作的精度，實現(xiàn)了監(jiān)測工作的自動化。在對大壩變形進行監(jiān)測的過程中，需要在離壩體一定距離的位置設置基準站，并對變形區(qū)的監(jiān)測點進行選擇。之后將GPS接收機安裝在基準站以及監(jiān)測點上進行連續(xù)性自動觀測。同時可以采用數(shù)據(jù)傳輸技術，將監(jiān)測數(shù)據(jù)進行實時傳輸，有利于對數(shù)據(jù)的及時分析和處理。

5、GPS 技術在工程測繪中的改進和發(fā)展

對于工程測量而言，其要求獲取數(shù)據(jù)的準確性以及精度更高。在目前，GPS技術在實際的使用中仍然會存在一系列的誤差，因此為了將數(shù)據(jù)的誤差減至最小，需要將系統(tǒng)人工智能化與機器人測量相結合，從而將測量技術的范圍擴大，改進數(shù)據(jù)和信息的獲取技術，提高數(shù)據(jù)的處理能力。多傳感器的混合測量系統(tǒng)也是今后需要發(fā)展的一個方向，例如GPS接收機與測量機器人或者電子全站儀集成，其有利于擴大測量的區(qū)域，實現(xiàn)無控制網(wǎng)絡的一系列測量，為測繪工作提供了更多便利。然而，GPS技術是美國首先發(fā)展起來的，我國的研發(fā)技術還相對不成熟，因此在之后的研發(fā)探索過程中需要提高自主創(chuàng)新的能力，從而研發(fā)出適合我國的GPS技術。

6. 結束語

GPS技術在工程測量中存在較高的應用價值，具有較高的測量準確度以及可靠性，有效提高了測繪工程的工作效率，縮短了工程的工期。然而GPS技術目前還存在一些缺陷和漏洞，因此需要對其采取改進措施，提高GPS技術的測量質(zhì)量。

參考文獻

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