工程測繪中GPS定位測量技術的重要作用

王彥魁

濮陽縣基建投資審計中心

工程測繪中GPS定位測量技術的重要作用

王彥魁

濮陽縣基建投資審計中心

作為一種高效測量技術，在工程測繪施工中，GPS測量技術起到關鍵性的作用。在測量質量控制中，應對GPS系統的定位原理、組成部分及控制方式等進行分析，只有這樣才能確保作業模式、接收機選擇的合理性，才能提高測量結果的準確性、真實性，才能為工程整體質量的提升提供可靠的保障。為此，本文主要對GPS系統的工作原理、作業模式及工程測繪中的技術應用進行了分析與探究。

工程測量；GPS 系統；工作原理

美國軍方于上世紀70年代研發出了GPS技術，隨后應用于多個領域。作為一種高新技術，在工程測量、大地測繪等方面發揮著重要的作用。工程測繪施工中，GPS技術的廣泛應用與推廣，促使傳統測繪方式產生了巨大的變革，該技術也成功地取代了傳統勘測方式，成為了工程地理信息三維坐標獲取的重要途徑，在工程測繪數據化與自動化發展中起著重要作用。但具體測量施工中，還存在諸多問題，為降低測量偏差，必須對工程GPS測量質量加以控制，提高測量結果的準確性，為工程事業的發展提供可靠的保障。

一、GPS系統的工作原理

GPS 測量過程中，基準站把全部接收的衛星信息與其基準站信息利用通訊系統向各個流動站進行傳遞。在衛星數據接收中各個流動站還可進行基準站傳遞信息的接收，如流動站將初始化工作完成后，控制器就可以利用接收到的信息進行及時計算，并將流動站點位坐標顯示出來。

GPS接收機（2臺或2臺以上）、數據傳輸設備、有關處理軟件為GPS RTK系統的重要組成部分?，F階段主要選取雙頻機作為GPS接收機，數據傳輸設備則具有較多形式，以無線電臺為主，電臺發射信號半徑的大小將對GPS RTK作業范圍的大小產生重大影響。在處理軟件選擇中，要求其必須能夠對整周未知數進行快速結算，并能對用戶站在WGS-84下的坐標進行結算，同時能夠轉換坐標系統與高程系統等。

二、GPS 作業模式

1、快速靜態測量。選取該測量模式，要求在每個用戶站上GPS接收機能夠進行靜止觀測。在觀測應用中，與接收到的基準站同步觀測數據進行整周未知數、用戶站三維坐標的實時解算。當解算結果變化較為穩定，精度符合設計規定，即可完成觀測。

2、動態測量。在觀測工作開始前，要求流動站接收機在某個起始點進行靜止觀測，以此為整周未知數快速解算提供便利。初始化工作中，在各個觀測站上流動接收機可對基準站同步觀測數據、三維坐標等進行測量。

3、動態觀測。動態測量模式需要先在某個起始點進行幾分鐘靜止觀測，以此為初始化工作提供便利。根據預定采樣時間運動接收機可間隔自動觀測，并對基準站同步觀測數據進行同時觀測，實時對采樣點空間位置進行確定。該測量模式，在觀測應用中，必須對觀測衛星進行不間斷跟蹤。如出現失鎖情況，必須進行幾分鐘靜止觀測，為重新初始化提供便利。

三、GPS測量技術在工程測繪中的控制

1、GPS RTK技術在地籍和房地產工程測繪中的應用

地籍和房地產測量中應用RTK技術測定每一宗土地的權屆界址點以及測繪地籍與房地產圖，能實時測定有關界址點及一些地物點的位置并能達到厘米級精度。將GPS獲得的數據處理后直接錄入GIS系統，可及時地、精確地獲得地籍和房地產圖。但在影響GPS衛星信號接收的遮蔽地帶，應使用全站儀、測距儀、經緯儀等測量工具，采用解析法或圖解法進行細部測量。

在建設用地勘測定界測量中.RTK技術可實時地測定界樁位置，確定土地使用界限范圍，計算用地面積。利用RTK技術進行勘測定界放樣是坐標的直接放樣 ，建設用地勘測定界中的面積量算，實際上由GPS軟件中的面積計算功能直接計算并進行檢核。避免了常規的解析法放樣的復雜性，簡化了建設用地勘測定界的工作程序。

在土地利用動態檢測中，也可利用GPS技術。傳統的動態野外檢測采用簡易補測或平板儀補測法，如利用鋼尺用距離交會、直角坐標法等進行實測丈量，對丁變通范圍較大的地區采用平板儀補測。這種方法速度慢、效率低，而應用 GPS 新技術進行動態檢測則可提高檢測的速度和精度，省時省工，真正實現實時動態監測，保證丁土地利用狀況調查的現實性。

2、虛擬現實技術的應用

在以往的工程測繪中，一般多數都需要人工進行工作，這就加大了各類安全事故發生率。在工程測繪利用GPS虛擬現實技術，進行工程測繪環境的創建，因其具有逼真和相互作用的特點，為此，其更適合某些地質條件較為復雜地區的實地測繪。應用GPS系統中的計算機繪圖和虛擬現實技術，可以快速、有效地將工程測繪的全部流程以及應注意的安全事項等重點項目，以一系列三維圖像清楚地顯示在計算機屏幕上。如果工程測繪中測量技術應用效果不佳，為此，在進行測量前，要認真分析模擬流程。當前，GPS的虛擬現實技術被普遍運用于國內部分礦井工程項目的測繪中，應用其演練測量方案，查找出測量方案中所存在弊端和問題，并及時對其加以修改和完善，最終確保在工程測繪中盡可能發揮出GPS測量技術應具備的作用。

3、GPS在水下工程中測繪中的應用

海洋資源的開發利用、海岸碼頭和港口的建設、航道的整治等水下工程都需要精度非常高的地形測繪圖，GPS 技術的三維測定技術能夠對水下工程的橫向和縱向位置進行高精度測定，然后利用計算機進行地形圖的繪制。在水下工程縱向方面的測量利用測深儀，根據超聲波在水下傳播的時間得出水深，與此同時潮位儀還要進行潮位測定，來更正水深和地形的高程。橫向位置的測量采用差分GPS 技術，解決了以前采用經緯儀等傳統定位儀器而產生的操作繁瑣、抗外界干擾性低等問題，提高了水下工程的測繪。

4、在大型橋梁以及隧道工程測量中的具體作用

在傳統的大型橋梁工程測量控制網的建立過程中，由于技術條件的限制，多采用常規的控制測量手段，也就是通過經緯儀、測距儀、全站儀、水準儀等測量設備來建立測角網、測邊網或邊角網。這些常規的控制測量手段工作量大，作業時間長，受氣候、環境等條件影響顯著，而且誤差積累顯著。隨著大型橋梁工程的不斷涌現，尤其像杭州灣跨海大橋這樣跨海長度達到30千米的大橋亦出現了。對于這些大型橋梁工程，由于兩岸通視極為困難，要用傳統測量方法直接布設大橋工程控制網及進行大橋施工測量是非常不容易的。為此，研究一種適合于大型橋梁工程建設的高精度控制測量及施工測量的方法非常必要。而GPS技術的產生和發展給此類問題的解決提供了可能。 量精度則控制于-10毫米到+10毫米的范圍，由此可見，變形監測中GPS技術尤為重要。

四、結束語

綜上所述，伴隨我國工程建設規模的不斷擴大，工程測量應用也越加廣泛。GPS技術作為工程測量的重要技術之一，在嚴重遵循GPS 技術規范的基礎上，要求相關單位在工程測量中，必須重視GPS技術作業模式，對其性能進行全面把握，進一步研究GPS 技術，對其應用方法進行優化，只有這樣才能提升工程測量的精度與效率，才能為工程建設事業的發展提供可靠的保障。

［1］ 曹鴿，王玉柱.GPS、RTK、網絡RTK技術在工程測量中的應用［J］.北京測繪.2012（05）

［2］ 劉金先.GPS-RTK技術在高速鐵路工程測量中的應用［J］.中小企業管理與科技（下旬刊）.2012（01）

［3］ 徐進軍，張正祿，張民偉.工程測量的發展現狀及趨勢——第14屆國際工程測量學術研討會綜述［J］.測繪通報.2015（08）

［4］ 王雙喜，許堅.精密GPS實時動態定位（RTK）中衛星的選擇［J］.測繪與空間地理信息.2014（05）