淺談GPS測量技術在工程測繪中的應用

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摘要：GPS即全球定位系統，能夠根據衛星導航提供多種動態目標的連續三維位置、速度及相應的時間信息。隨著現代科學技術的發展，利用GPS系統實現工程項目測繪、提供工程建設數據的GPS測量技術也日益成熟，利用這一技術不僅能提高工程測繪的工作效率，還可提升工程測繪的工作質量。隨著工程建設事業的不斷發展，GPS測量技術也在各種工程測繪中得以廣泛應用。

關鍵詞：GPS測量技術；工程測繪；應用

工程測繪工作中包含多種工作種類，且對測量結果的準確性和測量技術要求非常高，由于GPS測量技術具有功能全面、測量結果準確度高、耗時較短、不受自然天氣因素影響，可以全球全天候的定位等特點，而在眾多的工程測繪技術中得到了廣泛的應用。本文就GPS測量技術的工作原理和優點，對GPS測量技術在各種工程測繪中的主要應用做簡要敘述。

一、GPS測量技術的原理

GPS系統主要由空間GPS星座、地面監測系統和GPS信號接收機三部分組成，為測量目標提供連續的三維位置、速度及相應的時間信息。在待測量區域，根據實地情況選擇好各個GPS監測點，為保證建立的網形良好，每個GPS監測點都必須具有良好的通視性，間距一般不能超過550m，再安裝至少4臺GPS信號接收機，布好監測網進行測量。GPS測量技術利用軟件平差解算，在進行很長距離的導線測量時就會出現投影變形的現象，為了不影響整個測量工作中的精度就需要工作人員及時對投影變形現象進行適當的處理。

二、GPS測量技術的優點

（一）功能全面、用途廣

GPS測量技術可以為測量工人提供目標的連續三維位置、速度及相應的時間信息，用來定位導航、測試時間和速度等，并且這一技術的應用也已經非常廣泛，涉及到各個領域，工程測繪、大地測繪以及海洋測繪[2]領域等。

（二）測繪效率高

隨著GPS系統的不斷更新，利用GPS測量技術對不超過20km的靜態目標進行定位只需要15min就可以完成，實時動態定位模式也只需要幾秒的時間就可以完成流動站1-5min才能完成的觀測，花費時間短，大幅度的提升了測繪效率。

（三）測繪準確率高

有相關研究數據表明，利用GPS定位技術，在對300m以外1500m以內的工程定位進行1小時以上的觀測，結果誤差不超過1mm。在實時差分定位和實時定位中的精度可以達到分米甚至厘米級，并且能滿足各種精度的工程測量的需求。

（四）操作簡便、自動化

GPS測量技術使用過程中，工作人員只需要在待測量的工程對象中正確安裝GPS系統，完成對測量地域的氣象數據收集，和監測GPS測量儀器的高度與工作狀態。當遇到需要較長的觀測時間的項目時，GPS測量設備可以自動進行數據采集并處理，將所采集的數據傳送至數據處理研究中心，觀測結束時，工作人員只需要將GPS測量設備的電源關閉即可。

三、GPS測量技術在工程測繪中的主要應用

（一）GPS測量技術在城市建設中的應用[1]

為了滿足城市規劃的需要，GPS測量技術也已應用于城市建設工程的測繪中。城市建設規劃的測繪精度要求高、測繪面積大，測量結果的準確與否會對工程的質量和進度有直接影響。大多數城市的導線都位于地面，很容易造成不同程度的破壞，影響城市健康發展，常規的導線測量要求點間通視，需花費大量人工和時間且精度不夠均勻。而GPS測量技術具有測繪效率高、精度準且操作便捷等優點，常常也應用于城市建設過程中，利用這一技術在保障測量精準度的前提下，快速的完成大規模長距離的測繪工作，還能有效的降低測量工作中人工投入成本[4]，逐漸取代傳統的測量方式。不僅大幅度提高了城市建設中工程測繪的效率與質量，還在符合城市規劃建設要求的同時為現代城市的建設奠定了優越的技術支持基礎。

（二）GPS測量技術在水下工程測繪中的應用

由于水下情況復雜且測繪時易受水位的影響，因此提升了水下測繪的難度系數[3]，利用傳統的測量方式，測量的水準點之間的距離會比較遠，加之水流速度、水下壓強等因素的干擾，會影響整個測量結果的精度。而GPS測量技術可以對水下工程的橫向和縱向兩個方向都進行測定，GPS測量設備的體積較小，不容易對水下測繪的區域有所影響?？v向方面利用測深儀，根據超聲波在水下傳播的時長得出水深結果，橫向方面利用差分GPS技術，操作簡便且能減少外界因素的干擾而造成的誤差。在整個的測量過程中，將收集到的信息快速的傳送到與地面相連的計算機系統中，工作人員經過研究分析得到最終的測量結果。

（三）GPS測量技術在橋梁、隧道工程測繪中的應用

現如今，隨著交通事業的快速發展，開始涌現出越來越多的大型橋梁建設工程。傳統的測量技術條件有限，一般采用經緯儀、測距儀、水準儀等設備來開展測量工作，這些傳統的測量設備容易因外部氣候、環境等方面的因素而受到干擾，導致測量工作變得繁瑣，增加了測量工作量和工作時間，而且誤差大。對于這些大型的橋梁/隧道工程[5]，橋梁的跨越地域面很廣，有的隧道長度很大，由于地勢的不同隧道內也會有些許彎道，并不是一眼就能看到對面的出口，要想做到兩岸通視是極其困難的，用傳統的測量方法對橋梁/隧道工程進行測量是極為不易的。因此很有必要為這種大型的橋梁/隧道工程中的測量工作采取合理有效的測量方式，選用不會因外部天氣、環境而受干擾且測量精度高的設備，而GPS測量技術的產生就很有效的解決了這一問題。

（四）GPS測量技術在形變工程測繪中的應用

在各種工程建設中工程變形是經常出現的，其主要原因包括某些人為的因素所造成的建筑物或者地殼的變形，而形變控制的難度也是很大的。但由于GPS測量技術具有很高的測繪精度這一優勢，所以理所應當便成為了監測各種工程建設中的形變測量工具，通過GPS測量工具所提供的測量信息進行分析研究，以便及時找出控制形變的方法。例如在水電站的大壩，由于水負荷的重大壓力就可能會致使水電站大壩發生形變，從而引發大壩的安全事故。為了能及時發現大壩開始有形變的征兆，降低因大壩形變而引發安全事故的系數，就必須對大壩進行連續性、嚴密的監測。如利用GPS測量技術，因其可以提供多種動態目標的連續三維位置、速度及相應的時間信息，且具有測繪效率高、測繪精度高及操作簡易等優勢，水電站工作人員只需選擇一個合適的基準站（遠離壩體），然后在變形區域選擇多個監測點，之后分別在選擇好的基準站和監測點上安裝好GPS接收機，就可以實現實時監測大壩的形變信息這一目標。同時建立適當的數據傳輸系統，將GPS測量設備所搜集到的信息自動實時的傳輸到數據傳輸中心，以便工作人員及時的對這些數據信息進行分析處理。

結束語

綜上所述，GPS測量技術操作簡易，只需工作人員在選好監測點后正確安裝GPS系統，建立相應的數據傳輸系統就可對測量對象進行實時觀測，得到觀測目標的三維位置、速度和相應時間信息，觀測結束后只需將GPS測量設備電源關閉即可。且GPS測量技術適用于各個領域的工程項目，如城市建設工程、水下工程、大型橋梁/隧道工程及形變工程等多種測繪項目中，快速為測量目標提供精準的信息，降低測量工作中的人力投入成本，減輕工作人員工作強度。

參考文獻：

[1]汪建林.GPS測量技術在工程測繪中的應用[J].中國新技術新產品，2010，（17）：92.

[2]張延忠.GPS測量技術在工程測繪中的應用及特點[J].科技傳播，2011，（7）：191，195.

[3]何銘杰.GPS測量技術在工程測繪中的應用及特點[J].科技風，2010，（4）：212，261.

[4]宋燕秋.探討GPS測量技術在工程測繪中的應用[J].城市建設理論研究（電子版），2014，（16）：3601-3602.

[5]曹趣.GPS測量技術在工程測繪中的應用探析[J].科學之友，2011，（33）：16-17.