工程測繪中GPS測量技術的應用探析

馬興建+袁濤

摘要：隨著現代科學發展速度的不斷加快，GPS技術作為先進的導航、定位技術，相比傳統測量技術，其優勢顯著。工程測繪中合理應用GPS測量技術，不僅能夠確保測量結果的準確性、真實性，還能有效縮短測量時間，加快施工進度，提高施工效率。

關鍵詞：工程測繪；GPS測量技術；概況

伴隨工程建設規模的不斷擴大，為實現良好的社會效益及經濟效益，必須重視工程測繪工作，降低測量誤差，切實提高測量水平。現階段，GPS測量技術在工程測繪中得到了廣泛應用，但在其測量質量不斷提升的同時，仍存在諸多不足之處，不利于工程測繪質量的提升，應從精確定位、外業觀測等各方面加強應用效果，將其合理應用于工程施工之中，注重設備操作應用，全面提升工程施工質量。

1 GPS的概況

上世紀50年代末，GPS逐步投入使用。早期主要用于軍方收集情報、監測核爆及應急通訊等。隨著科學技術水平的不斷提升，該技術應用越來越廣泛，并開始用于工程測繪、導航、天文、通訊等多個領域。空間星座、地面監控及用戶設備是構成GPS系統的主要成分，其中，空間星座部分是GPS衛星的核心部分，其衛星數量為24顆，工作衛星為21顆，備用衛星為3顆。通過合理布局，能夠確保隨時隨地都可觀測到4顆以上衛星。如將全向遙測遙控天線裝到星體兩端面，可實現和地面監控網之間的通信。為保證衛星高度、角度準確無誤，并能與衛星可見地面對準，需將姿態控制系統、軌道控制系統合理安裝到衛星，以此達到良好效果。通過GPS系統工作原理可見，星載時鐘精確度直接決定定位精度，也就是說不斷提高星載時鐘精確度，則其定位精度越準。地面監控的構成部分主要包含主控站、地面天線站及監測站，其中主控站為1個，地面天線站為4個，監測站為6個，為確保能夠有效應對緊急情況，也有一個備用主控站。GPS接收機即為用戶設備，主要用在接收到GPS衛星信號后，通過該信息，對用戶所在三維位置、時間進行準確計算。

GPS的功能包含精確定時、工程測量、勘探測繪、導航等，將其用于工程測繪，具有高效、快速、省時、全天候等優勢。可通過GPS進行各類工程控制網的建立，并能進行航測外控點的準確測定。特別是工程量大、施工周期長的項目，選取常規測量方法不僅會大大增加布網難度，還無法實現精度需求。為此，目前工程施工中，往往通過GPS技術進行高精度控制網的建立，且輔以常規手段加密布設導線。長期實踐得出，GPS測量技術的運用，可大大提升測量精度，縮短工期，具有顯著的經濟、社會效益。

2工程測繪中GPS測量技術的應用

工程測繪工作涵蓋內容較多，對其測量結果精度要求較高。作為一種先進、應用范圍較廣的測繪技術，GPS測量技術的應用，不僅不受天氣等外界因素的影響，還具有較高測量精準度。目前GPS測量技術在工程測繪中主要用于以下幾個方面：

2.1定位技術的應用

工程測繪選用GPS測量技術，如通過載波相位定位，時間可控制在20min以內，誤差可控制在5mm以下。如選取快速定位法，也可在0.1m以內控制誤差。工程測繪中GPS定位技術可對所有幾何、物理知識充分利用，利用GPS系統功能，如地面接收裝置等，全面定位所需測繪物體的各個角度。目前，主要選取靜態相對定位、實時動態相對定位兩種方式用于工程測繪施工，其中較為簡單的為靜態相對定位方法，其所需地面接收裝置較多，根據既定方法排成基線，實時監測時間為45min，由相關專業人士處理獲取的數據，即可得到定位數據。實時動態相對定位過程中，需進行載波相對觀測量的設置，且控制點相對較多，基本控制基站可選取其中最為精確的點位，利用地面連接的接收裝置不間斷地監測被測量物體。

為達到三維定位，要求GPS接收機同一時刻獲取4顆衛星信號，而誤差要求極為嚴格，精度極高的情況下，則需同時接收5顆以上衛星信號才能滿足三維定位需求。因24顆衛星構成GPS系統，通常情況下，接收到7顆衛星信號要求水平角超過10°，若定位位置地形復雜，存有阻礙物，如山、建筑物等，這種情況下，將大大減少接收到的衛星信號，此時必須充分結合慣性導航技術，才能滿足測量需求。

2.2虛擬現實技術的應用

傳統工程測繪工作必須通過人工實施，不僅具有較大誤差，還存在安全風險。特別是地質環境極為復雜的情況，工程測繪難度更大、危險性更高。如選取GPS虛擬現實技術創設附近環境，不僅能夠真實展現虛擬環境，還能減小誤差，降低危險。利用計算機、虛擬現實技術，可快速、真實地模擬測繪整個過程，同時通過三維圖像展現到人們面前。

2.3外業觀測

外業觀測是指可選用GPS接收機接收衛星信號，整個過程可分三步，天線安裝一接收機操作一觀測記錄。外業觀測對其設備要求較高，只有設備選擇得當，才能加快外業觀測進度，才能提高工作效率及測量精度。

為滿足定位精度要求，天線安裝必須準確無誤，要求做好對中、整平、定向等工作。且嚴格按照儀器使用說明書合理操作接收機。當前GPS接收機具有極高自動化性能，僅需按相應按鍵即可完成自動測量作業，且可實現實時記錄，大大降低了操作量。目前可選取接收機自動生成的方式進行觀測記錄，可直接在機載存儲器內記錄保存，為后期調用等提供便利。

為保證外業觀測質量，必須檢查核對觀測結果，完成觀測后，應及時對數據進行核查，如發現問題，需及時進行補測。如選取常規傳統測量技術進行水準點測量，因水準點距離遠，控制難度大，進而加大誤差。通常都會選擇500到1000m作為水準點的間距，距離越遠，施工難度也越大，此時必須進行測量及確定臨時水準點，觀測前必須先進行觀測計劃的制定，通過GPS測量技術得到相應的衛星圖片，全面剖析整個工程，并與實地考察結果相結合，進行臨時水準點的設定。

在三維定位方面GPS測量技術具有極高精度，因此在工程變形監測方面可選用GPS測量技術，不僅能夠保證工程變形監測具有較高精度，還對監測工作自動化極為有利。如工程變形監測時，基準站應選擇與監測位置較遠的地方，隨后將多個監測點設置到變形區。且將GPS接收機分別安設到基準站與監測點，以此實現自動不間斷地觀測。除此之外，還可利用數據傳輸技術，自動向數據傳輸中心隨時傳遞監測數據，并做好處理、分析及顯示。

3結束語

綜上所述，在經濟全球化浪潮沖擊下，我國建設領域也產生了一定變化，必須不斷提升工程測繪水平，在保證工程建設質量的前提下，實現良好的經濟效益。GPS測量技術在工程測繪中的應用，提高了測量精度，加強對于施工進度、成本及質量的有效控制。由于工程施工規模大、周期長，具有一定的復雜性及系統性，測繪工作難度相對較大，而GPS測量技術的應用為各項工作的開展提供了可靠依據，可大大提升工程建設質量。endprint