工程測繪中GPS測量技術的應用

李艷云

摘要：科學技術的發展及其延伸技術的進步為工程測量提供了大力的技術支持，GPS技術是一種發展相對成熟的測量技術，在當今的工程測繪中發揮了巨大的作用。文章在實踐和理論研究的基礎上，探討了GPS技術在工程測繪中的應用。

關鍵詞：GPS測量技術;工程測繪;信息處理

現代工程項目的建設和運行具有規模大、精度要求高、環境復雜多樣等特點，增加了工程項目中測繪工作的難度。運用一定的技術能夠有效地應對這些問題，不但保證了工程質量，還能很大程度上提高工程進行的效率。工程測繪與GPS技術相結合展現出了巨大的生命力，對于測繪的效率、精確度和節省人力物力等方面都有很大的作用。

1GPS技術概述

GPS全稱是全球定位系統，該系統進行工作的依托條件是衛星導航系統，基本的工作原理是將進行高速運動的衛星在空間中的瞬時位置作為起算數據，然后運用空間距離后方交匯的技術方法，計算出待測地點的實時位置。由于具有全天候作業和高精度實時地理信息確定等優點，GPS目前在交通導航中運用最為廣泛。

2GPS測量技術的特點

2.1測量精度高

現代測繪技術對測量精度的要求越來越高，傳統的人工測角測距方式已經很難適應現代工程建設等領域的發展。GPS運用先進的衛星定位系統能夠為測量提供精度方面的改進。經過與測繪技術相融合，目前GPS測量技術在大范圍定位中取得了良好的應用效果，例如在50km范圍之內，相對定位精度達到了1×10-6～2×10-6數量級;在100～500km范圍內，相對精度達到了10-7數量級;在1000km范圍以上，精度達到10-9數量級。在精密定位中，300～1500m范圍內，經過大于1小時的觀測，可將誤差縮小至1mm。此外在進行高層建筑的測量時，其平面精度和高層精度均達到了理想的測量要求。

2.2應用范圍廣泛

GPS定位系統的應用范圍可以從兩個方面來說：第一是在應用行業上，目前最為人所熟知的應用GPS技術的是車載導航儀，GPS導航系統已經成為了現代汽車的基本配置。除此之外，GPS技術還被廣泛應用于地球物理學、地質行業、礦產行業、建筑行業等等;第二是在應用環境條件上，GPS借助于衛星系統進行定位，很少受到天氣、溫度、地形等條件的限制。這一點在工程測繪中具有很大的優勢，由于工程測繪基本上都是野外工作，甚至是進入到某些極端自然條件的地區進行測量，采用GPS系統極大地克服了這方面的障礙。

2.3操作相對簡便

儀器的易操作性是影響其應用和發展不可忽視的因素，傳統的測繪工具較為復雜，無論是運輸、組裝、運行等都具有費時費力的特點，極大地阻礙了測繪工程的順利進行。相對而言，GPS測量技術由于自動化程度不斷加深，其操作性能更加簡單快捷，測量人員只需掌握一定的組裝、觀測技術，完成儀器的連接、氣象信息收集、天線高度測量等工作并在儀器工作時進行觀測就可以完成基本的測量工作。

2.4觀測站之間無需通視

傳統的測量技術必須要進行通視狀況的檢驗，使站點之間形成良好的通視效果，同時還必須使控制網保持較好的圖形結構。出于這種需要就需要建立覘標，并且測量地點也相對固定，增加了物質成本和時間成本。但是運用GPS技術只需要保證不小于15°的空間視角并與衛星保持通視就可以實現測量工作的完成，增加了測量工作的靈活機動性，節省了建造覘標的經費開支。

3工程測繪中GPS測量技術的應用

3.1大地測量控制網點測定

在大地測量網點測定工作中，常規方式要耗費大量的人力物力并且精度較低，不能適應現代社會發展的需要。我國自1991年開始進行GPS測量大地控制網的建設，目標是對我國的基礎控制網進行重新的測量。這一工程目前已經基本完成，淘汰了常規測角測距方式在這方面的應用。相對于大地控制網數千公里或數萬公里數量級的測量，城市控制網測量點之間距離較近，通常在數十公里，而且城市控制網的使用頻率相當大，對社會的運行具有重要的影響。這就需要借助于GPS技術進行高精度、大范圍、高效率的測量工作，為城市建設工程等提供參考。

3.2控制城市建設中的測繪精度

經濟的快速發展和社會的進步直接催生出了許多的大型城市和超大型城市，對這些城市進行規劃設計所需要的技術和設備需要滿足一些特定的要求。常規城市控制網的范圍比較大，使用頻率也有了很大的改變，通常城市Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ級導線的鋪設都是在地面進行，城市大型基礎設施的施工往往會對這些網點造成破壞，進而影響到工程總體的質量和推進速度。運用GPS靜態測量技術，不需要網點之間的通視，結合RTK技術的運用將會對城市建設工程的精度產生重大的改革。

3.3水下工程測繪中的應用

水下作業通常難度較大，需要處理水下壓強、流體力學、信號干擾等很多方面的問題，但是隨著資源的開發逐步向海洋進發以及碼頭、航運等對國民經濟的影響越來越大，進行水下工程測繪已經成為測繪領域的必要內容。GPS技術中具有較高性能的三維測量技術，能夠從縱向和橫向兩個角度進行下水空間信息的高精度測量，將測量結果運用專業的計算機分析軟件和制圖軟件可以以直觀的形式展示出水下地形特征。在進行具體的水下作業時，橫向測量應選用差分GPS技術，能夠有效減少環境的干擾，使操作程序變得較為簡便;進行縱向測量時可采用測探儀，利用超聲測量方式得出水下深度。

3.4工程變形情況的測量

工程建設涉及面很廣，常常會遇到一些人為因素或者地質運動造成的建筑物變形和整體位移，這種情況的發生往往會造成較為嚴重的后果，使經濟效益和社會效益面臨巨大的挑戰。經過近些年的研究可以發現，工程變形主要有以下幾種類型：建筑物沉陷、礦業現場地面沉降、大壩變形等等。如果能夠及時對工程變形進行測量和分析，評估變形造成的影響，將會大大減少工程變形的破壞。目前GPS技術已經在很多地區被采用到工程變形的監測工作中，利用高精度的三維定位技術能夠將工程建筑發生的微小變化計入分析范圍之內，增強了防范工程風險的能力。

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