GPS測繪技術在工程測繪中的應用

劉水林 王凱

摘要：科技的進步，促進工程建設事業得到快速發展。隨著GPS測繪技術的廣泛應用，工程測繪工作效率及測量精準度得到了進一步提升。相對于傳統測量技術而言，GPS測繪技術具有高技術含量、高精確度及較短測量時間等優勢，具體應用實踐中，將傳統測量技術充分結合現代電子技術，能將重要的技術前提供于構建工程控制網使用，為測量結果提供了科學與精確的保障，其發展前景十分良好。本文就GPS測繪技術在工程測繪中的應用展開探討。

關鍵詞：GPS測繪技術;工程測繪;應用

引言

現階段，我國的科學技術日新月異，隨著GPS技術的不斷發展，GPS測繪技術由于其自身測量精度高，測量速度快等優勢，在工程測繪中應用越來越廣泛。隨著計算機網絡技術的快速發展，GPS測繪技術與計算機技術有機結合，大大簡化了測繪程序，降低了測繪的專業性，使得GPS測繪技術更加的大眾化，從而促使了GPS測繪技術在工程測繪中的應用。

1 GPS技術原理

就GPS而言，以空間位置布置為依據可劃分為衛星軌道、地面接收控制點及用戶信號接收裝置等三個不同層次。一個完整的系統是由數量一定的衛星組成的，可全面化實現用戶測量區域的覆蓋，用戶將測量需求提出后，地面接收控制點會將發射自空間衛星的定位導航信號接收，用戶僅需將GPS接收終端設備打開便能實現所需位置信息的獲取。就位置測量、導航定位等各類需求而言，通過此類方式的運用可實現有效滿足。定位是GPS技術的核心，以各類定位方式為根據，可劃分為兩種定位，即相對與絕對定位，這兩類定位都有著極高的測量精度。各類定位方式有著不一致的應用，具備的特點也有顯著差異。以幾何空間理論為核心的相對定位，需在明確三個衛星距離及測量目標的基礎上，結合數學知識理論對測量位置信息進行推斷;絕對定位則是以海拔、經緯度等信息為根據對測量位置的空間坐標進行明確。

2 GPS測繪技術的優勢

2.1精準度高

GPS測繪技術是有地面監控站、空間衛星以及用戶儀器等組成部分構成，通過用戶儀器能夠對多顆衛星進行聯系，降低因大氣折射、衛星軌道變化等原因所產生的誤差，進一步提高測繪數據的準確性，并且，由于現階段共成交數的不斷發展，GPS測繪技術的應用范圍與應用程度也越來越廣泛，通過GPS測繪技術所得出來的準確數據，能夠全面的提高工程的施工質量以及工程施工的有效性。

2.2即時定位

GPS是現代化技術，通過硬件系統實現物體的隨時定位，也就是說，通過GPS應用，對全球任意一個事物均能夠提供精準定位，保證了目標的精準度，這樣通過GPS直觀體現，就能顯示精確經緯度和運動速度，在實際應用中，我們最為常見的是GPS導航，通過軟件管理，為人們指導方向，更好保證運動載體速度與方位，導航系統根據設計好的路線保證人們運動精確度，全天候、全方位的精確定位系統，為現實生活提供了良好的保障。

2.3操作更加簡單

目前，在工程測繪工作中，使用GPS測繪技術進行測量，其操作方法較簡便，特別是與計算機等相關技術相結合以后，使其操作更加便捷。近年來，隨著GPS測繪技術的發展，其使用范圍越來越廣泛，同時，其自動化程度和集成化程度也越來越高，這使得既方便了GPS測繪工作的進行，減少了認為操作方面的誤差，同時，也近一步提高了GPS測繪的精準度。

2.4自動化操作

良好的應用GPS測繪技術，能夠有效的實現自動化工程測繪操作目標，具體來說，GPS測繪技術所使用設備十分簡單，所需要的操作步驟也比較少，降低了使用的門檻。同時，由于科學技術的不斷發展，GPS測繪裝置的便攜性也在不斷的提升，從而進一步提高了外出測繪的工作效，另外，GPS測繪技術在實際操作過程中，只需要工作人員將測繪裝置放在指定的位置，就可以對勘測地點經全面的定位與分析，操作過程十分簡單，且結果的準確率也十分高。

2.5實現了互動

GPS測量觀察站對15°以上的空間開闊性非常良好，確保了觀測站間的互通互視，只要具備和衛星之間必要的通視就能夠保證各種測量的對接，提高工作整體效率，保證工作品質。應用GPS測量技術不需造標就能靈活測量和選點，節省了費用，保證了效果。

3 GPS測繪技術在工程測繪中的應用優勢

在國土地形地貌測繪方面，使用GPS測繪技術進行土地權屬界限的測定，既能夠節省大量的人力和物力又可以提高測量工作的效率和精準度。還可以利用GPS測繪技術對工程變形方面的工程結構設計等方面進行實時檢測分析。現階段，GPS測繪技術已經發展成為一種多用途、多模式，應用面廣泛的新型工程測繪技術。在進行復雜條件的地區測繪時，可以利用GPS測繪技術對該地區環境進行模擬，并可以將測繪的全部流程以及重點測繪項目通過三維圖顯示出來。目前，我國在進行礦井工程測繪時，已經普遍使用GPS測繪技術，通過不斷的演練測量，解決了很多礦井工程測繪中存在的問題。

4工程測繪中GPS應用流程

首先，測量點的科學定位。GPS測量技術運用中，需對各方面因素予以考慮，并完成最佳測量點的科學選擇，以便為測量點定位視野提供良好開闊性的保障，方便相關設備工作的安裝，以免電磁波干擾等問題出現在GPS設備傳輸信號接收過程中。而在完成了測量點定位后，需將相關數據詳細記錄，以為后期測量提供重要依據。此外，測量標志構建。測量人員需對工程測繪實際環境狀態予以考慮，通過對以往GPS測量技術工作經驗的科學應用，落實測量標志的構建。其次，測量觀察。GPS測量技術的運用是以室外操作為主，因此測量工作人員需以室外觀察規范標準為依據嚴格進行測量，以此確保工程測繪質量;最后，數據分析。在計算機的運用下對GPS測量所獲數據進行分析，在對各項參數分析的基礎上為工程測繪提供精確度保障。同時，在外業監測系統的運用下進一步分析數據，促使數據精確性更高，與同工程測繪具體狀況具有更高契合度。

5工程測繪中GPS技術的具體應用

5.1城市建設工程測繪應用

在整個城市規劃工作中，以GPS測繪技術為主要技術進行城市建設工程測繪，已成為當前城市化建設工作中比較重要的一項工作。通過GPS測繪技術應用對城市建設工程測繪能夠有效為城市規劃提供技術支撐。例如，在城市化建設工作推進中，通過GPS技術對城市現有建設狀態進行分析，并對整個城市的規劃作出調整，如城市擴充中的地形地貌測量，城市建設中的管線走向以及城市軌道交通建設的測量規劃等，都可應用GPS測繪技術。

5.2GPS外業測繪

采取GPS定位技術開展外業測繪時，合理測量點的選擇十分關鍵，在正確選擇了前期測量點后，即可順利開展后期的觀測工作，并確保測繪結果的精確性，將因不必要的步驟而產生的資源與時間耗費節省[3] 。因此，在開展測繪工作時，首先需將各方面準備工作全面落實，如完成測繪地區地理位置信息、標架與標型的收集等。此類準備工作落實之后，有利于選點精確性的提升。觀測期間，GPS技術的運用是以開機觀測、無線安置方式為主，該環節與傳統測試項目中環節不同，在GPS安置中必須以選定的定位點為依據嚴格進行安置，就三腳架上安置的GPS設備而言，應與定位點垂直位置保持一致性，通過鉛錘等輔助工具能為其提供準確點位的保障。此外，天線基座也應對準標志上方中心，隨后方可開展測繪。具體測繪實踐中，方向應變換三次且都不同，隨后將每一個不同方向的觀測依次固定。

5.3在精密工程測量中的應用

在工程建設中，只有精準的測量，才能為工程建設提供有效數據支撐，為建設高標準工程項目提供良好保障，GPS技術在精密工程測量中，起到了重要的作用，發揮主要的功能。在工程建設過程中，一些精密工程勘察設計、施工驗收均需要良好的數據支持，通過數據方案形成建設標準，以此實現高標準的項目建設。GPS在精密工程建設中，應用非常廣泛，主要取決于GPS測量技術精度高、操作難度小的特點，對于一些大型的橋梁、隧道等工程建設，能夠更加精準的提供測量數據，為工程建設提供有效的參照，通過GPS測算數據，制定工程建設的具體方案計劃，保證了施工的品質與安全，GPS在精密工程中的應用越來越多，也發揮著更為主要的作用。

5.4GPS布網工作

該方面的應用是在GPS定位技術的運用下，對測繪線路及帶狀等工程進行網格布置，如海港、飲水相關工程。具體來說，該方面是以點連式或邊連式構建持續發展的三角鎖同步圖形。而在測繪變形監測網或工程樞紐區施工控制網時，通常都是借助網連式或邊連式來布置工程，如此可使GPS技術布置的幾何程度、網格精確程度進一步提升，進而為測繪工作提供可靠的準確性保障。

5.5公路工程測繪技術應用

公路工程建設是我國當前經濟建設發展中較為重要的一項工作，在公路工程建設測繪工作的實施非常重要。GPS技術在公路工程中的應用，主要包含靜態功能和動態功能2個方面，靜態功能是通過衛星信息實現某點的三維坐標的確定，動態功能則是利用衛星系統將已知三維坐標定位，實現地面實地放樣。GPS技術應用于公路工程中，可以對公路勘測控制網的布設提供技術和指導，采取針對性的布設方法滿足公路工程的多樣化需求。同時還能夠實現縱橫面測量功能，利用GPS系統與手持設備的連接，再通過中線測量實現定點定位及工程信息測繪。

5.6實時動態測繪法

GPS實時動態測繪（RTK技術）工作原理在于將GPS接收機安裝在地面測量點部位作為測量點準確點，隨后與GPS衛星相連接進行測量信息的接收，以此實現內容的實時獲取，并將個別測得的信息朝著測量流動站、中心測量站傳輸。其中，測量流動站能夠同時接收GPS衛星信號和其他方面的數據。在對所有信息進行科學整合之后，在GPS導航技術原理的運用下對數據進行觀察分析，測量流動站具體坐標可在計算機系統的使用下獲取，并完成各項信息的回傳，動態測繪參數就此形成，而動態測繪成效也就此達成。

5.7工程變形監測的應用

工程建設過程中，受到各種因素的影響，往往會出現一些不合格的工程，比如，工程變形就是其中最為主要的現象，影響建筑物安全與質量，如果不加以控制則會導致安全事故，造成人員傷亡。針對工程變形這種常見現象，需要利用GPS技術進行修正，工程變形包括人為因素造成的建筑物變形、地殼變化導致的建筑變形和位移等。GPS測量技術憑借其在三維定位方面的高精度測量優勢，使其成為監測諸多工程變形極為有效的工具。當前，現實中存在的工程建設建筑物變形非常多，建筑變形發生在各個層面，比如說建筑物缺陷、工程變形、資源開采導致地面下沉等，各種情況均是變形形成的，通過利用GPS對各種變形進行監測，及時發現問題，對出現的危險情況加以控制，有效保證人們安全。

5.8水下地形測繪

GPS技術在水下工程測繪中的運用，有利于測繪工作效率的有效提升。具體應用實踐中，通常是以測深儀、潮位儀、差分GPS接收機及終端接收設備等作為主要應用設備，在彼此密切結合下完成有機測繪體系的組建，能在大比例尺下水下地形測繪工作中發揮極為顯著的效果，可對水下地形實際狀態進行精準、便捷的獲取，同時還能實現測繪難度的降低、結果準確性的提升。

6 GPS測繪技術在工程測繪中的應用前景

GPS測繪技術與其他的測繪技術相比，其測量精度與測量效率均較高，測量功能豐富，測量時操作簡便，可以說，將GPS測繪技術應用到工程測繪中是一次測繪技術革命，GPS測繪技術打破了原有的測繪技術的局限性，在目前的工程測繪當中應用非常的廣泛。隨著GPS技術的不斷創新發展，GPS測繪技術在工程測繪工作中的應用定會更加先進和廣泛，未來會不斷朝著智能化和全面化發展。由此可見，GPS測繪技術在工程測繪中有非常大的應用空間和前景。

結語

GPS測繪技術現已在建筑領域中得到了極為廣泛的應用，其意義十分重要。與傳統測繪技術作比較，GPS測繪技術具有大量優勢特征，再加上其科技力量十分先進的緣故，有利于工程測繪工作效率、質量及測量精確度的有效提升，同時還可減少人力、物力消耗，推動經濟效益與社會效益的提升。故而，GPS測繪技術具有極大的發展與應用空間，其未來發展前景十分可觀。

參考文獻：

[1] 黃小梅.芻議GPS技術在工程測繪中的應用與改進[J].江西建材，2015.

[2] 李銳.GPS技術在地質工程勘察測繪中的應用探究[J].山東工業技術，2016.

[3] 董強.關于GPS測繪技術在工程測繪中的應用研究[J].山東工業技術，2016.

[4] 史樂生.GPS技術及其在工程測量中的應用研究[J].門窗，2018（1）.

（作者單位：浙江省工程勘察院）