工程測繪中GPS測量技術應用

吳 坤

（貴州省有色金屬和核工業地質勘查局五總隊，貴州安順561000）

工程測繪中GPS測量技術應用

吳 坤*

（貴州省有色金屬和核工業地質勘查局五總隊，貴州安順561000）

通過衛星對物體的連續三維位置測繪，作為動態目標得出所觀測的時間、速度等相關信息，最后整合為GPS系統，通過運用此系統得以使工程測繪領域實現革命性變革。因我國的經濟規模在持續增長階段，需要具有智能性、準確性的GPS測量技術為我國的測繪工程帶來便捷的工作方式。同時社會產業的不斷優化帶動數字網絡工程的進展，拓寬我國市場化與產業化的新領域。GPS測量技術的合理運用推進數字化、集約化的測量手段被普及，也使我國的工程測繪得到快速發展。

工程測繪；GPS測量技術；應用分析

在我國經濟發展的同時，需要借助電子技術以及計算機技術為工程測繪提供更精準的測量方式。現在國際上普遍采用GPS測量技術為工程測繪帶來更加自動化的系統，也精準了現代化工程的質量并縮短了工期。GPS測量技術以電子技術為基礎，加上傳統的測量方式，為工程測繪提供更多的可操作依據。

1 GPS測量技術的概況

GPS測量技術的出現為工程測繪帶來許多的變化，使測繪工作從根本上改變自身的工作性質，提高測繪速率以及擴展測繪項目。基于GPS測量技術對工程測繪手段的改革，結合我國自身的測繪特點，操作人員根據GPS網絡與測繪手段的結合，實現數據的傳輸，雖然傳輸單位相距甚遠，但也可以保障所測量數據的精準性。根據GPS所控制的網絡布局，對于地形測量，GPS測量技術的運用主要分為3種：跟蹤站式、會站式、圖形擴展式（混連式、網連式、邊連式、點連式），表1為三者之間的對比。

表1 GPS控制網的布設形式的區別

2 GPS相對于其他衛星定位系統的特點

GPS是當前導航系統應用最廣泛衛星定位系統，將其自身置于惡劣天氣之下仍能保證準確度高且高效性。針對現在的定位系統，總結見表2，其中包括GPS、GLONASS和NAVSAT技術。

3 GPS系統的精度定位

表2 GPS與NAVSAT和GLONASS主要特征比較

GPS技術靜態精度定位可以達到毫米級別，而動態定位目前可以實現厘米級別。在工程測繪使用GPS定位測量技術可以很好地利用交互定位原理實現對物體的測量，其所運用的相關技術涉及幾何、物理，GPS衛星依靠與地面之間的聯系來完成對物體的精準定位。

綜合衛星所接收的的信息，反饋至總系統處理中心，經過計算機的合理運算可以對位置進行精準定位，主要運算依據來源于光速與傳播時間相乘得出的距離衛星的數值，精準度的關鍵在于時間獲取的準確性。通過對所測量物的三維精確定位，地面裝置負責接收4顆以上衛星所發射回的信息，并進行求證。然后根據所設置的測量精度不同，所需要參與測量的衛星數量不定，通過在實際測量中得出GPS測量技術的精度準確性區間。

4 GPS測量技術在工程測繪中的應用

4.1 GPS測量技術在城市建設中的應用

隨著對城市的測量范圍增大，需要對城市內的測量物的各點增加測量精度。針對我國城市的不同導線級別劃分，開展不同的控制點設置，為加快測量技術的準確性和效率，需要在城市配套設施建設中添加GPS這種測量難度較低、耗時較短的城市控制測量設備。而且在實行GPS測量之前，需要對地形圖中所存在的細微部分也進行詳細的測繪，這對于以后進行勘探工作提供便利的參考數據，而且野外的環境較為陌生和惡劣，通過添加城市測量技術的相關設備，輔助測繪城市的穩定進行。例如，針對較為復雜的城市測繪，可以采用以下方法。對于所測選區需要建立四等分GPS網絡，保證點之間距離不超過5km，對靜態測量的觀測知點以及加密控制點調整坐標參數，利用trimble5700型GPS接收外業數據信息，制定初測計劃表，然后選擇適用的外部環境進行觀測。為完成高程控制要采用三、四等水準的測量與三角測量方式，對其他控制點要采用GPS擬合求得，此方法所得水準高程結果相差不超過70cm。

4.2 監測工程中的GPS應用

在工程建設之中，因人為或是環境影響而造成地面或是建筑物的變形，若是以傳統方法很難對此進行測量，而現在借助GPS測量技術的精準三維定位，強化了所監測工程細節。因大壩、資源開采地面的沉陷、建筑物沉陷等產生的變形情況所造成意外狀況，通過GPS檢測技術，快速對大壩變形數據進行采集，并實時對照建筑物的參數信息，可以預判風險，并保證精確至1.0～0.1PPm。將GPS測量技術與監測工程相結合可以實現自動化監測，更好的保障國家人民安全。隨著GPS技術的不斷深化，對于靜態系統的定位精度也在逐漸提高。因靜態相對精度由毫米級提升至亞毫米級，基線精度可以從10-7提高至10-6，不僅如此，動態相對精度的測繪突破至厘米級，因此可以滿足任何工程測量。GPS的優點在于可以自動化操作且無需通視便可實現三維地心坐標顯示。通過GPS測量技術的使用可以對氣象信息進行采集，使儀器的開關設置變得更便捷，同時也便于儀器高度的測量。

4.3 水下地形測繪中的GPS應用

傳統技術應用于水下地形測繪時，主要應用探測儀所發射出的超聲波對水深進行測量，同時也可以多次運用潮位儀測量，然后經過所得數值的運算最后得出水下地形的高度。但是面對現在對海港建設的要求，對于海岸以及碼頭的施工需要水下地形圖的精準繪制，所以只是利用三應答器、經緯儀和境外測距儀遠不能達到利用標準。而GPS差分技術的應用可以實現與潮位儀、終端設備的聯合利用，使水下測繪工作可以整合成一個完善系統，更精準地對水下環境進行測量。

4.4 虛擬現實中的GPS應用

對于以往的工程測繪需要人工測繪實現對各類事故的預防，而且由于設備的精準度不夠，對于風險的預判能力較弱。現在通過GPS測量技術可以很好地實現工程測繪之間的交互定位，并以逼真的形象對數據進行模擬。因此監控人員可以將此技術融入礦井工程的項目測繪之中，通過實時掌握流程，將所得到的測量信息進行演練，并針對所出現的問題進行優化與修復，也便于及時查找并解決問題。通過在虛擬現實中應用GPS技術可以更好地實現測繪技術的突破，并將其成為測繪技術的堅實基礎，對于測繪工程的發展要建立在GPS測量技術的普及與推廣上。以GPS為基礎建立的網絡，可以更好地創建出新的城市面貌以及工程控制網絡。例如，針對虛擬現實中的GPS應用主要根據像控點聯測方式所得，像控點聯測方式所采用6臺trimble5700型GPS接收機同步進行使用，使接收機動態精度平面保持在10mm+1PPm之內，高程可以提高為20mm+2PPm。這種方式的運用，使基準站具有高精確性。在已知水準高程上，保持2個基準站之間的移動，保持在控制范圍之內，用基準站作為GPS接收機的先決條件，協調電池、電臺的工作，使啟動基準站融入工作狀態中，對移動站進行測量，得出該控點的最后坐標值。

5 結語

GPS測量技術帶動測繪精度的提高，使得對地面沉降、大壩變形、高層建筑物的監測工作變得具有系統化和自動化，為社會經濟的發展做出貢獻。GPS測量技術對于工程測繪中的應用可以提高本國的工程建設發展速度，將GPS測量技術融入極具精準度的工程測繪之中，可以為國家的經濟發展提供更廣闊的空間。工程測繪的發展在GPS測量技術的良好保障下，不僅能提高計算機技術、電子技術的發展速度，也能增快信息全球化的經濟發展步伐。

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TU198

B

1004-5716(2015)04-0150-03

2014-04-13

2014-04-14

吳坤（1977-），男（苗族），貴州遵義人，工程師，現從事地質測繪技術工作。