GPS測繪技術在工程測繪中的應用分析

吳限澤

遼寧工程技術大學測繪與地理科學學院測繪工程專業14級

GPS測繪技術在工程測繪中的應用分析

吳限澤

遼寧工程技術大學測繪與地理科學學院測繪工程專業14級

GPS測量技術具有精確度高、技術含量高、測量時間短等特點，在工程測繪中的應用發揮了重要的作用，并且成為推動國內工程測繪工作效率和質量提升的重要因素。本文對GPS測量技術在工程測繪中的應用進行了研究。

GPS測量技術；工程測繪；應用

引言：

GPS測量技術不但空前地擴大了測量的范圍，而且使測量的精度和準確度得到了大大的提高。高科技技術要求測繪人員必須對整個操作過程進行規范地操作，從而保證測繪數據的精確性以及科學性，只有這樣，才能工程項目建設的質量得到保證。

一、GPS 全球定位系統測量技術的特點

一是觀測速率明顯高。從GPS 系統誕生以來，一直以較快的速度發展，隨著科技的發展，軟件的功能的增加日趨完善。現在僅用15min 就可以對20km 以內的靜態目標進行精確的定位；基準站與各流動站的距離在1.5km 以內時，進行快速靜態相對定位的測量，流動站觀測僅要不到2min 的時間即可以準確定位，在此之后可以隨時對目標進行定位，各站之間的觀測差距在幾秒鐘之內。

二是定位的準確性更高。大量的實驗和工程應用表明，用載波相位觀測量進行靜態相對定位，在小于50 km 的基線上，相對定位精度可達1×10-6～2×10-6，而在100～500 km 的基線上可達10-6～10-7。隨著觀測技術與數據處理方法的改善，可望在大于1000 km 的距離上，相對定位精度達到或優于10-8。在實時動態定位(RTK)和實時差分定位(RTD)方面，定位精度可達到厘米級和分米級，能滿足各種工程測量的要求。其精度見表1。隨著GPS 定位技術及數據處理技術的發展，其精度還將進一步提高。

三是操作更簡單。在操作上，GPS測量的自動化程度非常高，有的已達到“傻瓜化”的程度，操作員只需要安裝并開關儀器、采集環境的氣象數據、量取儀器高度和監視儀器工作狀態，其他工作則由GPS接收機自動完成，如衛星的捕獲、跟蹤觀測和記錄等。假如在一個測站上需要作較長時間的連續觀測，通過網絡或其他通訊方式，將所采集的觀測數據傳送到數據處理中心，不需要任何人員人值守，就可以實現全自動化的數據采集與處理。在結束觀測的時候，也只需關閉電源，收好接機，便完成野外數據采集任務。此外目前的接收機體積也越來越小，重量亦越來越輕，便于攜帶和搬運。

四是功能較多、應用廣泛。GPS可為各類用戶連續地提供動態目標的三維位置、三維速度和時間信息。因此它不僅可以用于測量、導航，還可以用于測速、測時。隨著GPS測量技術的發展，其應用的領域在不斷拓寬。目前，在導航方面，它不僅廣泛的用于海上、空中和陸地目標的導航，而且，在運動目標的監控與管理以及運動目標的報警與救援等方面，也已獲得了成功的應用；在測量工作方面，這一定位技術在大地測量、工程測量、工程與地型變形監測、地籍測量、航空攝影測量和海洋測繪等各個領域的應用己甚為普遍。如：監測地球板塊運動狀態和地殼形變；測定航空航天攝影瞬間的相機位置，實現僅有少量地面控制或無地面控制的航測快速成圖等。

二、GPS 測量技術在工程測繪中的應用

一是 GPS定位技術的應用。在工程測繪中，GPS定位技術應用的原理主要是將幾何與物理學科一些基本原理的結合，并且利用GPS系統空間分布的衛星及其與地面接收裝置，實現測量物體的多角度定位。目前，國內外工程測繪中應用GPS測量技術中的定位技術主要包括：靜態相對定位和實時動態相對定位兩種模式，其中靜態相對定位的操作流程較為簡單，需要由多臺地面接收裝置排列成一條或數條基線，同步觀測時間可以達到45分鐘左右，其測量結果需要由專業的技術人員進行統計和處理 。實時動態相對定位則是以載波相對觀測量為基本依據，一般需要選取點位較為精確的控制點作為測量工作的控制基站，并且通過安裝一臺或多臺地面連續接收裝置連續觀測不同角度傳送的實施動態信息。一個GPS接收機必須同時接收4顆衛星才能進行三維定位。對于實時厘米級定位精度，則要求同時接收5顆以上的衛星。在理想情況下，因為GPS系統有24顆衛星環繞地球運動，通常在水平角l0度以上都能觀測到7顆衛星。但如果附近有山、建筑物或其他遮擋物，則所能觀測到的衛星會更少，這樣接收機就很難定位，故有些應用還要與慣性導航技術相結合。

二是工程變形監測方面的應用。工程變形在工程建設中會常常遇到，它一般包括人為因素而造成的建筑物或地殼的變形和建筑物的位移。由于GPS測量在三維定位中具有高精度的優勢，所以它成了監測各種工程變形的極為有效的測量工具。在工程建設過程中，往往會遇到形態迥異的各類變形，其變形類型主要包括陸地建筑物的變形和缺陷、大壩的變形、資源開采區的地面沉降、海上建筑物的沉陷等。如具體應用在大壩變形的監測中，水降或水電站的大壩，由于水負荷的重壓，可能引起大壩的變形。因此為了避免大壩變形引發安全事故，必須對大壩進行連續而精密的監測。如果采用GPS精密定位技術，不僅可以實現大壩變形監測工作的精度達到(1.0ppm- 0.1ppm)，而且還有助于實現監測工作的自動化。

三是施工臨時水準點的測量與確定。在工程測繪的水準測量中，設計單位應用傳統測量技術得出水準點普遍距離較遠，這是由于設計中未進行嚴密的預算與實地考察而導致的。通常情況下，設計單位給出的水準點一股都在500～1000m之間，施工時使用很不方便。施工臨時水準點的測量與確定是指利用GPS接收機采集來自GPS衛星的導航信號，其作業過程大致可分為天線安置、接收機操作和觀測記錄。外業觀測應嚴格按照技術設計時所擬定的觀測計劃進行實施，只有這樣，才能協調好外業觀測的進程，提高工作效率，保證測量成果的精度。例如：在部分大型公路工程項目的實地測量工作中，應用GPS測量技術測量人員可以通過觀看衛星同步圖片，對路基高度進行全面分析與考慮，并根據實地地形地貌，可以沿路線方向間隔200～250m左右補置一個施工用水準點。水準點可設在附近房基、機井臺等較堅固處，或自己埋設，并對每個加密水準點位置做詳細記錄。

三、總結

GPS測量技術應用在工程測繪中，大大提高了工程測量的精密性、可靠性和工作效率。需要測繪人員對測繪過程和測繪結果進行認真總結，分析問題出現的方向，從而有選擇地進行改進，只有這樣，才能將GPS測量技術更好地融合在工程測繪之中，保證工程測繪的良性發展。

[1]高秀娟.GPS測繪新技術與工程測量的內在聯系黑龍江科技信息.2010年36期.

[2]彭仁濤，申鎮豪.淺談GIS技術在公路工程中的應用[J].科技經濟市場，2012(7).