基于GPS在大型土石方工程測量中的應(yīng)用

杜亮

貴州交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院

基于GPS在大型土石方工程測量中的應(yīng)用

杜亮

貴州交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院

基于當(dāng)前我國社會經(jīng)濟高速發(fā)展的大背景之下，各項基礎(chǔ)建設(shè)事業(yè)也取得了巨大的發(fā)展與進(jìn)步，對于GPS技術(shù)的應(yīng)用也愈發(fā)廣泛。尤其是在大型工程項目的土石方測量中GPS技術(shù)作用價值巨大。本文簡要介紹了GPS的應(yīng)用原理，而后就GPS技術(shù)在土石方工程測量中的具體應(yīng)用情況展開了深入探究，旨在為有關(guān)的大型土石方工程測量提供一些有價值的參考。

GPS；土石方工程；工程測量；應(yīng)用

GPS技術(shù)誕生于上世紀(jì)70年代美國的軍用衛(wèi)星通訊技術(shù)，在歷經(jīng)了無數(shù)次的技術(shù)更迭與發(fā)展，現(xiàn)已成為在全球范圍內(nèi)應(yīng)用最為廣泛的一種衛(wèi)星定位系統(tǒng)。在傳統(tǒng)的工程測量過程中主要是以全站儀、水準(zhǔn)儀與測距器等儀器設(shè)備來開展測量作業(yè)，而隨著當(dāng)前社會經(jīng)濟的快速發(fā)展各種大型工程施工項目越來越多，傳統(tǒng)工程測量儀器已經(jīng)難以滿足于高精度的測量要求，取而代之的則是具有高效率、高精度的GPS測量技術(shù)。對此，本文就對GPS在大型土石方工程測量中的應(yīng)用進(jìn)行了分析。

一、GPS系統(tǒng)概述

全球定位系統(tǒng)（Global Postitioning System，GPS）是通過衛(wèi)星定位，在全球范圍內(nèi)開展全天候24h的定位、導(dǎo)航服務(wù)，其有著高精度、高效率的優(yōu)勢特點，通過對GPS技術(shù)的應(yīng)用實現(xiàn)了對地球社會信息化水平的大幅度提升，極大的促進(jìn)了數(shù)字經(jīng)濟的快速發(fā)展。GPS技術(shù)現(xiàn)已在工程測量領(lǐng)域內(nèi)得到了大規(guī)模的推廣應(yīng)用，尤其是在野外作業(yè)方面應(yīng)用廣泛，GPS技術(shù)在工程測量中的應(yīng)用主要就包括了靜態(tài)與動態(tài)兩種定位應(yīng)用，現(xiàn)具體分析如下：

（1）靜態(tài)定位應(yīng)用。靜態(tài)定位即為需用到不少于2臺接收設(shè)備來實現(xiàn)對衛(wèi)星信號的接收，而后再針對有關(guān)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行處置，對各控制點的三維立體坐標(biāo)予以精準(zhǔn)計算處理，同時依據(jù)其中一點坐標(biāo)位置來計算出另一點的坐標(biāo)所在，靜態(tài)定位技術(shù)在有著較高的定位精度水平，尤其是在野外工程測量當(dāng)中有著十分廣泛的應(yīng)用。例如各種位移監(jiān)測、定位測量、涵洞隧道定位等。

（2）動態(tài)定位應(yīng)用。動態(tài)測量技術(shù)便是通過應(yīng)用GPS信號來針對運動目標(biāo)相較于某參考系位置、時間、運動速度等各項狀態(tài)參數(shù)進(jìn)行準(zhǔn)確測量。通過安裝于運動載體之上的GPS接收設(shè)備來測取GPS信號接收設(shè)備天線位置，即為動態(tài)定位。動態(tài)GPS定位技術(shù)的通過將兩站點間的信號差別分別予以對比，再進(jìn)行計算處理后獲得各流動站點實時性的位置移動與坐標(biāo)情況。

二、工程概況

本文試以某山體缺口綜合治理工程為例展開研究，該工程項目所處位置為丘陵地帶，工程治理采取爆破開采圖石料實時回填施工，施工山坡處依據(jù)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)規(guī)劃要能夠被建為永久性邊坡，植被覆蓋率需達(dá)到80%以上，同時要建成護(hù)坡及排水溝渠，以實現(xiàn)對裸露山體的綜合治理。此工程項目山頂標(biāo)高365.21m，底部標(biāo)高55m，落差超過310m，綜合治理場地確定范圍面積35.26萬㎡。在整個工程項目施工過程中主要工程量包括：石方爆破開挖回填341萬m3，土方開挖回填117萬m3，光面預(yù)裂爆破8.7萬㎡排水溝33622m，綠化覆蓋面積15.76萬㎡。

三、GPS在土石方工程測量中的應(yīng)用

（一）GPS測量應(yīng)用

鑒于本次工程項目施工地形為丘陵地帶，高度落差超過310m，因此施工難度相對較大。若在此次工程測量中采取常規(guī)測量方法，則很難確保測量精度能夠滿足于標(biāo)準(zhǔn)要求，同時測量工作也將異常困難。對此，可在控制測量作業(yè)過程中應(yīng)用GPS技術(shù)開展導(dǎo)線網(wǎng)測量并做好平差處理，充分應(yīng)用GPS動態(tài)放樣，如此一來不但能夠大幅度縮短測量時間，同時還可實現(xiàn)對測量精度的有效保障。通過對GPS測量技術(shù)的應(yīng)用為本次山體缺口綜合治理工程奠定了堅實的基礎(chǔ)。

（二）GPS測量特點

GPS測量技術(shù)有著十分顯著的優(yōu)勢特性，現(xiàn)將之具體概括如下：

（1）全天候24h不間斷作業(yè)施工，GPS觀測不會受制于氣候因素的限制影響，能夠確保測量作業(yè)的持續(xù)、平穩(wěn)進(jìn)行。

（2）各測量站點之間無需做到完全通視，鑒于GPS定位測量技術(shù)是通過多臺GPS接受設(shè)備同步針對太空衛(wèi)星予以觀測，并由此來得到各接收設(shè)備之間的基線向量，因而各個測量點間無需達(dá)到完全通視效果。

（3）不僅能夠獲得一般性的二維平面坐標(biāo)點，還可測出坐標(biāo)位置高程，實現(xiàn)坐標(biāo)測量的三維立體效果，GPS能夠同時對測量站點的三維立體坐標(biāo)做到精準(zhǔn)測定。而一般性的大地測量在進(jìn)行平面與高程測量時需要用到不同的測量方法來分為兩次進(jìn)行測量，操作起來十分繁瑣，GPS測量技術(shù)在這一方面優(yōu)勢顯著。

（4）所需花費的測量時間相對較短，在開展快速化的靜態(tài)定位測量作業(yè)時，若各流動站點和基準(zhǔn)站點間隔距離＜15km，在流動站點中所需耗費的時間一般在2分鐘內(nèi)便可完成；同時動態(tài)定測測量流動站出發(fā)時在觀測2分鐘左右亦可達(dá)到精準(zhǔn)定位效果，各個站點的觀測時間往往僅需幾秒便可完成對目標(biāo)坐標(biāo)點的觀測。

（5）高定位精確性。經(jīng)大量的實踐檢驗表明，GPS技術(shù)的有著較高的定位精度，現(xiàn)已實現(xiàn)單機導(dǎo)航精度能夠達(dá)到10m以內(nèi)，綜合定位精度能夠達(dá)到厘米甚至是毫米級別，一般在民用領(lǐng)域內(nèi)所開放應(yīng)用的精度基本在10m左右。將GPS測量技術(shù)應(yīng)用與工程精密測量定位作業(yè)中，1小時以上觀測解的平面位置誤差往往不足1mm。

（6）操作方法簡單。GPS接收設(shè)備的持續(xù)改進(jìn)也在很大程度上促使GPS測量的自動化程度有了大幅度的提升。在單個測量站點當(dāng)中，測量人員僅需裝設(shè)開關(guān)設(shè)備、量取設(shè)備高程以及對儀器工作狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)視即可。

結(jié)束語

總而言之，隨著當(dāng)前我國建筑工程行業(yè)的快速發(fā)展，對于測量精度也提出了更高的標(biāo)準(zhǔn)要求，對于GPS技術(shù)的應(yīng)用也愈發(fā)普遍，其所具備的優(yōu)勢價值是傳統(tǒng)測量設(shè)備所無可比擬的。不論是在大型橋梁工程施工亦或是對于誤差精度有著高標(biāo)準(zhǔn)要求的高級工程施工，GPS技術(shù)均可提供高效、準(zhǔn)確的定位服務(wù)。隨著當(dāng)前靜態(tài)與動態(tài)兩種GPS定位技術(shù)的日漸完備，相信在不久的將來，GPS技術(shù)必將擁有更加廣闊的市場前景。

[1]路林.論大型土石方的測量及計算[J].企業(yè)技術(shù)開發(fā)（下半月）,2015,(7).

[2]唐沖.GPS-RTK在土石方工程中的應(yīng)用研究[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報,2013,(8).

[3]羅書林.道路工程測量的幾種應(yīng)用技術(shù)[J].地球,2015,(4).

[4]龍運堅,董黎明.GPS-RTK在土石方工程中的應(yīng)用探討[J].中國科技縱橫,2013,(8).

杜亮（1981-），男，漢，湖北通城人，碩士研究生，講師，工程測量、滑坡監(jiān)測。