淺談GPS測(cè)量技術(shù)在工程測(cè)繪中的運(yùn)用

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1 前言

GPS定位技術(shù)已經(jīng)成為使用范圍極廣的全球地理信息定位系統(tǒng)，GPS定位技術(shù)都運(yùn)用到了很多的行業(yè)和領(lǐng)域之中，其技術(shù)本身有著強(qiáng)大的優(yōu)勢(shì)和強(qiáng)大的技術(shù)支持，能夠?qū)τ趯I(yè)人員獲得精準(zhǔn)度較高的導(dǎo)航和技術(shù)支持。我國(guó)的GPS定位技術(shù)在不斷的發(fā)展，工程測(cè)繪的技術(shù)也在不斷地進(jìn)步，各個(gè)方面技術(shù)的提升和支持大大提高了工程測(cè)繪的效率，使得施工能更好、更好方便地進(jìn)行。

2 對(duì)于GPS測(cè)量技術(shù)的認(rèn)識(shí)

一般來(lái)講，GPS定位技術(shù)都是使用衛(wèi)星技術(shù)來(lái)接收信號(hào)并實(shí)現(xiàn)GPS自動(dòng)定位的，GPS技術(shù)和傳統(tǒng)技術(shù)相比較來(lái)說(shuō)，該系統(tǒng)具有較高的自動(dòng)化水平，且在操作技術(shù)上要求較低，得到的測(cè)量結(jié)果也是比較準(zhǔn)確的，并有施工時(shí)間較短的優(yōu)點(diǎn)，尤其是在以地表為基準(zhǔn)，以GPS接收機(jī)為基準(zhǔn)，之后通過(guò)接收三顆或以上的GPS衛(wèi)星發(fā)射端的載波相位波頻，之后對(duì)于接收波頻的距離進(jìn)行計(jì)算，在通過(guò)接收衛(wèi)星的具體位置信息對(duì)于大地坐標(biāo)進(jìn)行計(jì)算。其結(jié)果計(jì)算的精準(zhǔn)度和衛(wèi)星量接受有一定的關(guān)系。在工程測(cè)試使用中也受到很多其他因素的影響，但針對(duì)這方面的問(wèn)題，我國(guó)的科學(xué)技術(shù)人員也在不斷學(xué)習(xí)創(chuàng)新，爭(zhēng)取突破這方面的難關(guān)。GPS導(dǎo)航定位技術(shù)在目前來(lái)看，是應(yīng)用最為廣泛、實(shí)現(xiàn)了內(nèi)外測(cè)繪設(shè)計(jì)一體化的測(cè)繪技術(shù)。總的來(lái)說(shuō)，GPS的運(yùn)作原理就是利用幾顆衛(wèi)星同時(shí)發(fā)出信號(hào)，更為接受衛(wèi)星和接收站的距離不同，接受時(shí)間也有所不同。GPS導(dǎo)航由以下三個(gè)部分組成：空間部分（GPS導(dǎo)航系統(tǒng)）；地控部分（地測(cè)系統(tǒng)）、用戶設(shè)備部分（GPS導(dǎo)航信號(hào)接收器）。GPS定位系統(tǒng)在目前來(lái)說(shuō)作為比較先進(jìn)的定位技術(shù)，在各個(gè)行業(yè)和領(lǐng)域都得到了較為廣泛的使用，也普及到了每一個(gè)人的手中，例如智能機(jī)。GPS定位技術(shù)的發(fā)展慢慢地滲透進(jìn)入了我們的生活，也改變了我們的生活，讓很多事情都有了更為高效的處理方式。其中本文主要敘述的是GPS測(cè)量技術(shù)在工程測(cè)繪中的運(yùn)用。

3 GPS測(cè)量技術(shù)的優(yōu)勢(shì)

3.1 通途較為廣泛，功能豐富

GPS技術(shù)是利用無(wú)線衛(wèi)星為主要依據(jù)來(lái)進(jìn)行判定從而建立的技術(shù)，和其他技術(shù)相比，用戶三維坐標(biāo)的定位方面要優(yōu)于其他定位系統(tǒng)和定位技術(shù)。同時(shí)來(lái)講，GPS定位技術(shù)為使用提供較為準(zhǔn)確的時(shí)間信息和行進(jìn)三維速度信息。GPS定位技術(shù)中的優(yōu)勢(shì)點(diǎn)使得它在極多領(lǐng)域和范圍都得到了使用，且其使用價(jià)值較高，例如本文中所提到的工程測(cè)繪方面。

3.2 定位系統(tǒng)精準(zhǔn)

GPS定位技術(shù)在測(cè)量靜態(tài)背景環(huán)境下，對(duì)于定位系統(tǒng)的精準(zhǔn)性是有一定的保障的。有較多相關(guān)研究者表示，對(duì)于一定環(huán)境在不同的極限范圍使用GPS定位技術(shù)所得出的結(jié)果都是有著一定的差異的。在50km內(nèi)的基線水平時(shí)，精準(zhǔn)水平在1×107～3×107；在500km～100km基線水平時(shí)，精準(zhǔn)水平在107～106；在基線水平有超過(guò)2000km時(shí)，精準(zhǔn)度在109。對(duì)于精準(zhǔn)度的判定，GPS技術(shù)的精確度可以達(dá)到分米甚至是厘米，這樣的精確度是極高的。這種高精確度在一定程度也標(biāo)志著GPS技術(shù)在工程測(cè)繪中能使用于測(cè)繪不同的工程使用，且其功能也是較為豐富的。

3.3 技術(shù)操作簡(jiǎn)單，自動(dòng)化水平高

GPS技術(shù)其中較為突出的一點(diǎn)就是自動(dòng)化技術(shù)高，這就表示在操作時(shí)只需要對(duì)于GPS技術(shù)足夠的了解，且對(duì)于專業(yè)相關(guān)領(lǐng)域的知識(shí)要求并不是很高。在操作時(shí)只需要對(duì)于GPS技術(shù)中的幾個(gè)流程較為熟悉，就可以完成相關(guān)的測(cè)量過(guò)程。第一步就是對(duì)于測(cè)量工程氣象方面的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行收集，第二步對(duì)于測(cè)量?jī)x器的高度進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，第三部需要安裝好開關(guān)儀器，第四部需要對(duì)于監(jiān)測(cè)儀器的軌道進(jìn)行合理的調(diào)整。GPS定位技術(shù)可以自動(dòng)捕獲位置信息和跟蹤檢測(cè)，不需要和傳統(tǒng)技術(shù)一般需要大量的人力來(lái)進(jìn)行其中的活動(dòng)，有著較高自動(dòng)化水平。

4 GPS測(cè)量技術(shù)在工程測(cè)繪中的應(yīng)用

4.1 公路工程測(cè)量中的應(yīng)用

在現(xiàn)今公路測(cè)量中，GPS定位測(cè)量技術(shù)有較大范圍的使用。公路初測(cè)的目的是依據(jù)路線走向設(shè)置控制點(diǎn)，完成高程和平面控制的相關(guān)車測(cè)量，以作為施工放樣、定線測(cè)設(shè)、地形圖測(cè)繪的基礎(chǔ)。GPS定位技術(shù)和傳統(tǒng)技術(shù)相比較，有定位精度高、觀測(cè)時(shí)間較短、使用范圍靈活等優(yōu)勢(shì)，可以在一定程度上代替?zhèn)鹘y(tǒng)導(dǎo)線法測(cè)量。GPS定位技術(shù)還在不斷地發(fā)展進(jìn)步，RTK技術(shù)在公路測(cè)量中的使用就能較大的體現(xiàn)這一點(diǎn)。RTK技術(shù)的原理是在公路上先安裝GPS接收機(jī)器，通過(guò)幾次連續(xù)觀測(cè)，通過(guò)發(fā)射臺(tái)將觀測(cè)到的數(shù)據(jù)發(fā)送給觀測(cè)站臺(tái)，然后使用所得到的數(shù)據(jù)通過(guò)相對(duì)定位原理來(lái)進(jìn)行分析流動(dòng)站的位置，同一時(shí)間就完成了中平、中樁和放線工作的測(cè)量工作。RTK技術(shù)操作較為簡(jiǎn)單，只需要一到兩個(gè)人在測(cè)繪中進(jìn)行，對(duì)于測(cè)繪的有效率的提高有較大的影響。在公路測(cè)繪中GPS技術(shù)的使用帶來(lái)了不小的機(jī)遇，能夠較為有效的提到測(cè)量水平和速度提高。但是在公路施工中使用RTK技術(shù)需要較大的資金方面的投入，其原因就是RTK技術(shù)所使用到的設(shè)備造價(jià)較高，一般情況下，都采用施工單位和勘察單位一同使用RTK技術(shù)，來(lái)節(jié)約成本，同時(shí)也使得工程高效穩(wěn)步的進(jìn)行[1]。

4.2 地形勘測(cè)

在地形勘測(cè)工程中使用GPS技術(shù)，能較為高效地尋找到定位結(jié)果，并較高的精準(zhǔn)度。GPS定位技術(shù)在精準(zhǔn)度上可以達(dá)到厘米級(jí)別的定位水平，定位所得到的結(jié)果還是較為嚴(yán)謹(jǐn)?shù)摹Ｔ诋?dāng)前地形勘測(cè)工程工作中，GPS定位技術(shù)的使用上較為普遍的，且需要的人力成本是不高，有時(shí)候甚至只需要一個(gè)工作人員攜帶儀器在幾秒鐘的時(shí)間之類就可以記錄并完成測(cè)量。在實(shí)地地形勘測(cè)中，需要將測(cè)定區(qū)域所有需要的地形、地物點(diǎn)位定點(diǎn)之后，采用專業(yè)的軟件來(lái)記錄所需要的地形圖，之后使用到GPS定位技術(shù)自動(dòng)生成地形圖。需要注意的是，界址點(diǎn)放樣需要第一步將移動(dòng)站與基準(zhǔn)站位置設(shè)定好坐標(biāo)，并完成移動(dòng)放樣工作，且需要所有的設(shè)備都使用同一系統(tǒng)進(jìn)行工作，以此來(lái)對(duì)于移動(dòng)站臺(tái)的適應(yīng)力有一定的保證。為了減少測(cè)繪中誤差的存在，專業(yè)技術(shù)人員來(lái)測(cè)繪進(jìn)行中需要知道自己的具體位置和放樣對(duì)于自己的相對(duì)距離，以保障得到測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性。

4.3 工程變形監(jiān)測(cè)

在所有類型的工程建筑中，工程變形都是一種較為常見且一定會(huì)出現(xiàn)的情況，在實(shí)際工程中工程變形的發(fā)生數(shù)還是較多的。其中產(chǎn)生原因是受到多方面因數(shù)影響的，人為原因、建筑位移等都是較為常見的工程變形原因。采用GPS定位技術(shù)就是為了能夠較為技術(shù)地了解到工程變形的具體實(shí)際情況與變形之后的結(jié)果情況，在工程變形方面GPS定位技術(shù)有著極大的使用價(jià)值。GPS定位技術(shù)不需要通視，有著使得監(jiān)測(cè)布網(wǎng)變得自由便捷的優(yōu)點(diǎn)，來(lái)大大地減少了使用成本。在傳統(tǒng)檢測(cè)工程變形中的平面位移方式所需要的工作量是很大的，且需要較多的分析時(shí)間，其工程工作的難度就存在著一定的問(wèn)題，較為煩瑣。GPS定位技術(shù)的使用可以同時(shí)對(duì)工程中所有點(diǎn)三維位移情況進(jìn)行檢測(cè)，這就大大降低了在使用中的分析難度和測(cè)量難度，且不管是在什么樣的天氣和氣候之下，專業(yè)技術(shù)工作人員都能較好的完成工作內(nèi)容。GPS定位技術(shù)還可以搭配防雷電裝置，對(duì)于一些較為危險(xiǎn)的天氣、氣候下的監(jiān)測(cè)提供了極好的途徑，對(duì)于人員的安全性也提供了較高的保障。在工程變形測(cè)繪中，常見的測(cè)量對(duì)象有大巴監(jiān)測(cè)、地面沉陷監(jiān)測(cè)、高層建筑監(jiān)測(cè)。大壩變形監(jiān)測(cè)主要是說(shuō)垂直位移監(jiān)測(cè)、水平位移監(jiān)測(cè)、表面接縫監(jiān)測(cè)等，由于水的作用力之下，水電站、大壩就都會(huì)出現(xiàn)有變形的情況，這時(shí)候就需要用到較為精密的儀器來(lái)幫助監(jiān)測(cè)。隨著時(shí)代和技術(shù)的不斷發(fā)展，人們對(duì)于資源環(huán)境的開采也是越來(lái)越大，同樣也對(duì)環(huán)境造成了一定的破壞，有很多地方都出現(xiàn)了地面沉降的情況，這對(duì)于工程測(cè)繪也造成了不小難度。如有的地方過(guò)度開采了地下水，使得城市出現(xiàn)了較為明顯的下沉，GPS定位技術(shù)的使用使得測(cè)繪變得高效且不需要很大的成本。GPS定位技術(shù)不需要通視的，且測(cè)繪的過(guò)程較為便捷、快速，對(duì)于工程整體的效率提升有較大的幫助。對(duì)于高層建筑出現(xiàn)變形情況下，GPS定位技術(shù)的加入會(huì)使得測(cè)量的過(guò)程更為安全，能較好地測(cè)量出在地震等自然災(zāi)害下出現(xiàn)的位移情況[2]。此外，GPS定位技術(shù)還可以幫助人對(duì)于自然災(zāi)害等級(jí)做出正確的判斷。

5 GPS技術(shù)在工程測(cè)繪中的應(yīng)用流程

5.1 內(nèi)業(yè)準(zhǔn)備

在開始GPS外業(yè)工作之前，需要為內(nèi)業(yè)工作做好準(zhǔn)備。首先需要對(duì)于工程中的測(cè)量點(diǎn)的地形圖做好收集工作，然后以工程測(cè)量的特征為直接依據(jù)，確認(rèn)好工程項(xiàng)目的測(cè)量名稱。在內(nèi)業(yè)工作中，有發(fā)現(xiàn)已知坐標(biāo)參數(shù)出現(xiàn)了一定的變化就需要采用人工的方式將變化之后的坐標(biāo)輸入，出現(xiàn)了沒有明確的坐標(biāo)轉(zhuǎn)化要求，就需要根據(jù)之前所測(cè)量的數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)信息進(jìn)行分析判斷使用，把控制點(diǎn)有效、均勻地設(shè)置在測(cè)量地點(diǎn)的周邊，并保證測(cè)量在已知范圍之內(nèi)。測(cè)量點(diǎn)的放樣需要內(nèi)業(yè)工作者對(duì)于完成的測(cè)量點(diǎn)進(jìn)行嚴(yán)謹(jǐn)?shù)臋z查工作，并將流程記錄下來(lái)，位置后野外的測(cè)繪工作做好基礎(chǔ)。

5.2 GPS測(cè)量

GPS測(cè)量工作中之前內(nèi)業(yè)工作總的控制點(diǎn)作為參照點(diǎn)，按照順序排列為設(shè)置基準(zhǔn)站點(diǎn)、啟動(dòng)信號(hào)接收設(shè)備，之后輸入天線信號(hào)的點(diǎn)號(hào)、高程、已知坐標(biāo)等信息。在進(jìn)行完成以上的操作之后，外業(yè)工作人員就可以展開基準(zhǔn)點(diǎn)的電臺(tái)頻率測(cè)試、流動(dòng)站電臺(tái)頻率測(cè)試、基準(zhǔn)點(diǎn)配制、電臺(tái)指示燈測(cè)量環(huán)節(jié)，并進(jìn)一步確認(rèn)好有沒有不符合標(biāo)準(zhǔn)情況的出現(xiàn)。多好之前環(huán)節(jié)的確認(rèn)工作之后，就可以直接開始測(cè)量流程[3]。一般情況下，流動(dòng)站測(cè)量需要首先擁有一個(gè)到兩個(gè)控制點(diǎn)的數(shù)據(jù)，所以需要做好最少一個(gè)控制點(diǎn)的測(cè)量工作，并判定測(cè)量點(diǎn)的精確度，在完成之后做好動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)工作。之后根據(jù)測(cè)量得到的坐標(biāo)信息，通過(guò)傳輸系統(tǒng)將數(shù)據(jù)傳送到計(jì)算機(jī)，之后由計(jì)算器來(lái)做分析處理工作。

6 結(jié)束語(yǔ)

在工程測(cè)量中使用GPS定位技術(shù)得到較為精準(zhǔn)的測(cè)量數(shù)據(jù)，對(duì)于工程測(cè)繪質(zhì)量和效率方面的提升都是較大的，有著較為重要的意義。其操作較為簡(jiǎn)單，測(cè)量結(jié)果精準(zhǔn)度也是較高的，但在過(guò)程中容易受到一些外來(lái)的因素影響，引起誤差的出現(xiàn)測(cè)量人員應(yīng)當(dāng)采用合理的方式方法避免這種情況的出現(xiàn)，得到有效精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)，為之后的工程作業(yè)做好鋪墊。