GPS測量技術在測繪工程中的應用研究

李海超

（本溪市規劃設計研究院，遼寧 本溪 117022）

引言

在新時期工程測繪過程中，引入先進的GPS技術已經成為一種必然選擇。在具體測繪時，務必以現場的實際情況為指導，根據經驗和工作條件制定切實可行的測繪計劃，有利于促進測繪工作的圓滿完成。在這個過程中，要明確GPS技術應用的原理和優點，才能維持應用，提供更多具有可行性的平臺，憑借衛星定位技術或是清攝像頭實時監控地表數據變化，為后續的測繪項目提供全面的技術支撐。

一、GPS技術及特點

GPS系統作為一個中等距離的圓形軌道衛星導航系統，其可以為地球相關位置提供較為準確的定位、速度測量與高準確性的時間變化。GPS系統由美國所引發，可以對地球任意位置或者相關位置的軍事目標提供全方位的、高準確性的定位，但伴隨著該技術的不斷發展，其也在相關的民用行業中得到了大范圍的運用。

GPS技術主要是基于地面數據傳導設備和監控單位以及衛星接收設備信息傳導渠道，演變而來的一種定位和導航系統。在此類技術應用的過程中，一方面能夠有效借助衛星高清攝像頭監控地表環境情況；另一方面，也能以數據渠道將影像信息傳輸給計算機，在更短的時間內獲取更加詳細的數據內容。因此，GPS技術應用在測繪工程中可以不斷提高工程數據采集的效率和質量，也能避免數據核對中造成的問題，能夠縮短時間與成本，特別是在與通信設備相結合時，能夠憑借數據傳導，使沿途質量環境數據變化處于實時監控的狀態，能夠降低地表變化等一系列問題。對工程測繪所產生的影響，更能憑借智能化和自動化技術，使GPS技術應用得到拓展[1]。

（一）高效率模式

工程人員使用GPS技術進行地質測量，極大地提高了測量的精確度，既減少了工作人員的活動頻率，降低了勞動量，又在一定程度上保證人員安全，使得測量變得高效便捷。因此，在測量中加入GPS技術，可以精確地擴大測量范圍，提高工程的信息化水平，是測量發展的新趨勢，適應了我國現代化發展的需求。

（二）可靠度模式

GPS技術與通信技術的結合，可使測量技術實現可持續發展。施工人員充分了解并掌握GPS技術，可提高工作熟練度，不斷優化測量結果，提高測量工作效率，保證測量結果的可靠性。

二、應用價值

GPS技術是目前應用十分廣泛的全球定位技術，由于其獨特的優點，該系統已開始很好地應用于隧道控制測量中，這一高效技術的應用能夠在很大程度上節約工程建設的人力、物力等資源，并且保證精度的要求，相對于傳統測量GPS系統測量，有省時、省力、便于操作、測量精度高等優點。

（一）測量的精度高且效率快

區別于傳統的水準儀以及全站儀等設備，GPS測量基于數據提取與核對，更加高效準確，也會比人工測量讀取有更大程度的提升，更能從根源上避免數據統計過程中數據記錄出錯等問題，特別是通過信號傳導以及電子設備能將測量的數據儲存到設備內部，并且將相關信息交流給具體單位，更有利于后續工作的開展。在GPS技術測量過程中，借助衛星數據探測系統能夠適用不同的測量環境，減少了傳統的水準儀以及全站儀測量設備的投入，同時還能核算數據，會顯著提升效率，更滿足高速構建工程的需要[2]。

（二）能夠有效解決視線遮擋的問題

由于傳統的水準儀以及全站儀測量中需要借助光學原理對標尺進行觀察，以此判定現場的高程以及坐標點，但若在這一過程中存在遮擋物時，需要想辦法繞開，否則會加劇測量工作的難度，也會造成更大失誤，但是應用GPS技術卻能在借助衛星定位系統時，以數據定位等方式明確其經典數據，徹底實現了無障礙測量方法。

（三）GPS技術操作便利

隨著現代科學技術發展水平的不斷提升，GPS技術也得到大幅度的改進和優化，智能化、集成化、自動化水平越來越高。并且，在對GPS技術應用期間，對技術人員的要求不高，整個過程操作十分便利，難度不大。同時，將GPS技術運用在建筑測繪領域中，工作人員只需要了解一些簡單的內容，就可以完成測繪工作，諸如：基本連線方式、儀器設備操作流程等。此外，GPS儀器能夠對衛星進行自動定位，實時跟蹤觀察，隨時對各種內容進行記錄。在整個工作過程中，工作人員只要對監測儀器進行維護即可，保證設備可以處于正常的運行狀態。由此可見，GPS技術的應用要求很低，并能高效地提升建筑測繪精準度，減少了人為因素引起的誤差[3]。

三、GPS測量技術在測繪工程中的應用

隨著各種高新勘探技術的不斷出現和應用，對物探測量的質量和效率要求更高，從而才能跟上石油地震勘探新技術應用的步伐。常規的物探測量方法工序十分復雜，并且難以進行現場計算，很難及時發現問題和補測，精度較差，很難滿足實際地震勘探的要求。GPS技術可以有效解決上述問題，不但可以提高測量的效率，而且可以提高測量的精度。

（一）公路測量建設中的應用

1.控制網的設計

根據高速公路每一個標段的實際線路情況建立GPS控制網，設計人員可以根據該控制網對設計方案進行調整和優化。在高速公路測繪控制工作中，GPS控制網是非常關鍵的內容。本項目中，布設相互通視GPS點的時候，沿著路線每隔5～10km的距離為最佳，可以有效保證測繪質量，提高測繪速度。

2.地形圖的繪制

公路工程在建設過程中，需要繪制比例尺較大的地形圖，繪制地形圖的過程中，需要采集大量的數據信息，涵蓋的范圍也比較大。傳統的繪制方式因為受到技術的限制，繪制過程花費的時間比較長，需要耗費大量的人力、物力，數據信息的全面性、準確性和及時性也得不到保障。將GPS測繪技術應用于地形圖的繪制中，極大地縮短了采集信息數據所要花費的時間，同時在較短的時間內就可以獲取精確度較高的、具有全面性的信息數據，提升了繪制地形圖的工作質量和工作效率。

3.公路工程控制測量

兩周后的一個下午，伏尼契滿臉微笑地來到了書店門口，布爾像見到一位老朋友一樣，問：“小伏尼契，你最近不喜歡讀書了嗎？”伏尼契笑著說：“不，布爾叔叔，我今天又能像往常一樣來看書了。”

GPS測繪技術有靜態測量和動態測量兩種方式，要根據工程測繪的實際需求選用相應的測量方式。進行公路工程控制測量時，因為公路施工是呈現動態變化的，涉及很多的變化因素，基于以上原因，在進行公路工程控制時，采用的是GPS的動態測繪技術。

4.公路路線控制測量

GPS接收機是高速公路線路測繪測量工作中經常應用的設備之一，是一種非常重要的設備。應用該設備的時候，務必保證設備性能的穩定性和可靠性，GPS接收機的檢驗內容主要有一般性檢驗、實測檢驗和通電檢驗。隨著國內高速公路建設水平的不斷提升，我國公路建設企業開始應用GPS接收機，市面上常見的GPS接收機主要有兩種類型，即單頻與雙頻。雙頻接收機的應用不受時間和地點的影響，邊長超過20km，也可以有效消除電力誤差給點位坐標所帶來的影響。實際測繪中，工作人員可以在較短的時間完成整周模糊值的計算，節省了公路觀測時間，提高了公路測繪效率[4]。

（二）水下地形測繪應用

在眾多工程測繪項目中，水下地形測繪工程無疑是一大難點，但歸根結底又是一項十分重要的測繪工作，水環境測繪形勢下，若仍采用傳統的工程測繪方式，這樣僅僅能夠針對有限的地形范圍展開測繪，大大降低了測繪成果的精確度與全面性。而GPS技術的應用，極大程度上改善了測繪過程中的問題，并從根本上彌補了傳統測繪工作存在的不足，在此基礎上，由于GPS測繪技術在測量及數據處理等方面技術的先進化及科學化優勢，在根本上保障了水下地形測繪中大面積、全面性的測繪需求，且為實際測繪過程帶來了極大的簡化，有效地降低了環境、人為因素及工具設備等問題所帶來了誤差影響，最大程度上提升了工程測繪結果的真實性、客觀性、科學性及實效性。

（三）GPS測繪技術在城市建設中的應用

城市建設是一項系統性很強的工程，需要充分考慮各個環節的因素，從全局展開統籌和規劃工作，確保城市的發展更加人性化，在滿足人們居住生活等基本需求的同時還要確保自然生態環境不能遭到破壞。結合目前情況來看，我國各個城市的規模不同，發展速度也不一樣，對測繪的需求也不同，為了確保城市建設的科學性、合理性、有序性，需要在城市建設中引進GPS測繪技術，對各個建設環節的數據展開精確測量，確保數據的全面性、準確性、時效性，為城市建設工作提供可靠的數據支撐。城市建設工作要考慮多個方面的內容，例如，確保交通的合理性、排積水系統的合理性、城市景觀的美觀性等方面。在城市發展的過程中還要確保自然環境不遭受破壞，保證人與自然的和諧發展。

（四）GPS測繪技術在水利工程測繪中的應用

1.在外業測量中的應用

開展水利水電工程測量工作，外業工作顯得尤為重要，引用GPS測量技術到外業測量工作中，通過科學合理選擇測量點，能夠很好的保證水利水電工程測量質量。外業測量在選點前，相關人員需要在了解、分析水利水電工程實際情況，運用GPS測量技術實施觀測，為了保證選點合理性，在觀測時，要做好無線安置工作。

在水利水電工程測量工作中，高程測量是一項基礎，也是非常重要的工作，高程測量的準確性，會直接影響到水利水電工程建設的安全性，同時，也會帶來資金方面的問題。事實上，水利水電工程測量過程中，容易被一些自然環境因素所影響，進而阻礙測量工作順利進行。而引入GPS測量技術后，借助衛星信號，分析后能夠獲取到大地實際高度，在此基礎上，利用水準儀等設備，計算出相應的高程，進而明確出測量位置的高程，減少測量工作量以及時間，極大地提高了工作效率。

3.渠道管線測量的應用

渠道管線在水利水電工程中具有非常重要的地位。通常，水利工程建設過程中會使用到很多渠道管線，并且長度較長，這便增加了測量難度。此外，還會受到多種因素的干擾，影響到測量準確性。將GPS測量技術應用到水利水電工程中，，可以很好地解決此問題，工作人員只需要進行高程、轉角等操作即可，進而保證渠道管線測量精準性。

（五）GPS技術在虛擬現實方面的應用

利用傳統的測繪技術開展測繪工程時，需要借助大量的人力來完成，在一些地形和地勢較為復雜的環境，工作人員進行實地勘察測繪的難度大，安全也得不到保障，受到傳統測繪技術的限制，測繪工作無法順利展開。基于以上原因，可以利用GPS繪圖系統在計算機中三維模擬地形進行繪圖，利用計算機的數據處理功能可以對單位地形圖進行高度模擬，模擬圖中涵蓋了具體的地理環境和地理現象。利用這個三維模型可以實現地形工程地圖的繪制，對復雜程度高的重點、難點測繪環境，也能夠利用高度模擬技術展開精確測量。在降低測繪難度的同時，還能保障工作人員的人身安全，GPS技術的運用推動了測繪工程的發展。

（六）海洋測繪的運用

通常情況下，在進行海洋測繪工作中，GPS系統運用的坐標系是2000大地坐標系，該類坐標系在獲取相關區域的坐標后，經過對區域的相關信息資料進行研究，可以把該區域的位置轉化為坐標，在其轉化階段通常應用參數模型，同時結合網絡RTK技術，保障其在轉化階段的平面直升性以及轉化過程的準確性，因此會采用其參數形式實行轉化。但無論轉化成不同的形式，其在轉化過程中都會出現一定的偏差，而且轉化偏差是不能規避的。同時，影響該偏差產生的主要因素為：在海洋測繪階段數據獲取完成后，由于數據在進行平面轉化階段與數學模型嚴謹性等相關客觀因素的影響，致使數據轉化的準確性會出現一定程度的偏差。因此，經過對實際測繪過程的精力進行匯總，需要我們在海洋測繪的過程中，增加對數據收集與數學模型的修正程度，同時，企業是海洋測繪工作與其他社會行業所需要健全的內容，推動測量數據的精準性得到提升，可以，最大程度上降低偏差，使海洋測繪的準確性得到提高。

結束語

新時期，在我國科學技術飛速進步的趨勢下，越來越多的新興測繪技術不斷涌現，也開始朝著數字化智能化的方向發展，而GPS作為一種十分先進的測繪技術，在測繪工程中得到了廣泛的應用，并取得十分理想的效果。對于傳統效率低精度低的測繪技術而言，這種基于GPS的先進測繪技術操作更加簡單，且測量工作精度更高、時間短，有著十分理想的應用前景，對于我國現代化建設更有著很大的價值。