GPS測繪技術在測繪工程中的應用

殷立軍 高偉 葛延

北京帝測科技股份有限公司 北京 102200

引言

想要對現階段工程測量過程中GPS控制測量技術在平面與高程測量過程中所能夠得到的測量精度進行深入的分析與探討，首先要對GPS控制測量技術進行一個深入而全面的研究。所謂的GPS控制測量技術，指的是利用空間飛行衛星，南向地面廣播進行頻率和特殊定位信息的無線電信號發送，來幫助進行定位測量的技術，這種技術相比較普通測量方式而言，具有無可比擬的優勢。

1 GPS測量技術應用原理

GPS技術是通過衛星完成定位的技術，用于工程測量領域可以為其提供準確測量數據，降低外部環境對結果的影響，保證數據的可靠性。GPS技術由空間部分、地面控制部分以及用戶設備部分組成，其中，空間部分為GPS星座，地面部分為地面控制系統，用戶端為GPS信號接收設備。人們依靠該技術可以對現場進行全地形的測量，加強對工程的質量管理。GPS可以實現自動定位，系統自動化水平較高，定位所需時間較短，主要是以地表和GPS接收機為基準，接收GPS衛星發射的信號后，計算波頻距離，再依據衛星位置信息計算大地坐標[1]。GPS定位精確度和衛星接收量之間有著緊密的聯系，是目前用于內外測繪的定位技術。三顆及以上衛星同時發出信號，衛星與接收器間距離不同，到達目的地時間也不一樣，所以具體的定位精確度也會有所差異。

2 地質測繪工作內容

隨著當前信息技術水平的不斷提升，傳統的地質測繪技術已經無法滿足當前地質測繪工作的要求，所以各類新型技術被廣泛應用于地質測繪工作中，特別是數字化測繪技術。通過對地質測繪技術的有效應用，使工作人員更好地掌握區域環境土壤情況，為后續的資源開發提供幫助。在測繪過程中環境較為復雜，所以就需要正確合理地應用地質測繪技術，以此來減輕工作人員的工作壓力。采集作為地質測繪中的主要環節，需要認真控制數據傳輸的準確性，確保測繪數據的精準性。通過地質測繪才能夠為地質工作提供具體的地形圖、剖面圖等等，還能夠明確鉆孔的具體位置，這是礦產勘查和地質調整等測繪工作的總稱，也是地質勘探和普查中最為基礎的工作內容[2]。以往工作人員都是利用經緯儀、水準儀等設備，但是隨著技術水平的提升，當前人們可以利用GPS技術來進行有效測量，不僅能夠降低測繪難度，而且還能夠確保數據和圖形的準確性。地質測繪對于我國資源利用和礦產開發都有著非常大的作用，所以在具體工作中就需要積極采取相應措施，工作人員也應該加強重視，這樣才能夠保證工作的順利開展。

3 GPS測繪技術在工程測繪中的具體應用

由于GPS控制測量技術具有普通測量技術無可比擬的優勢，因此在未來的工程測量過程中，GPS控制測量技術將會成為主流的測量技術來進行使用，但由于其在高程精度測量方面仍然存在著較為明顯的誤差，因此有關技術研究人員需要嘗試制定出具有可行性的方案和措施，來提升GPS控制測量技術，在高層測量方面的精準程度。下文將對有關措施進行深入的研究與分析。

3.1 定位應用

GPS技術在野外測繪過程中發揮著極為重要的作用。在具體的應用過程中，想要充分發揮該技術的作用，就需要對落實好定位工作，這就要求測繪人員尋找到與之相契合的測量點。在對測量點進行劃分前需結合工和的實際情況對觀測點進行選擇，通常需要使用三個不同緯度的劃分來對觀測點進行確定，再對GPS測繪技術的測量設備做出明確，以使該技術得以發揮其功能，使工程的前期工作得以有序展開。

3.2 對觀測數據進行預處理

在采用GPS進行數據預處理時，要對原始的觀測數據進行編輯和整理，為后續的計算分析打好堅實基礎，例如，采用GPS進行測量時，要提前對原始數據進行處理，還要對各種基線向量加以計算，與反復觀測的數據進行對比，以此獲取更加清晰準確的結果，再進行預處理，將相關數據作為明確依據進行平差計算，計算中也要通過獨立的基線組合成閉合圖形，再利用三維基線和相應的方差協作，以一種觀測信息呈現出來。采用GPS網中的三維無約束平差計算，在國家坐標系或是城市坐標系進行二維約束平差。

3.3 水下地質測繪

在新形勢下，地質測繪的難度較高，傳統的地質測繪方法已經無法滿足實際需求，各方面的問題將會不斷涌現，這樣就導致地質測繪數據的準確度降低，而且測繪的時間較長，無法保證最終測繪質量，不利于提高工作效率，需要積極完善。通過利用GPS技術，測繪人員在開始進行測繪前做好相應準備工作，嚴格檢查GPS設備的性能，保證水質測繪的順利開展，有效提高水下地質測繪工作質量。在進行水下地質測繪過程中，工作人員還需要根據實際情況，分析相應因素，將天線擺放至合理位置，保證了解水位情況，讓水下地質測繪工作能夠順利進行。與此同時，工作人員要從多個角度出發，做好放樣工作。比如，深入分析供水線路，優化GPS功能，實現精準定位，構建所需要進行測繪的空間和坐標，利用計算機來進行繪圖和建模，為水下地質測繪工作提供幫助。在這其中，如果接收到衛星信號，那么工作站就應該進行校對，及時地將坐標數據傳輸到計算機中，在更換坐標定位情況下，按照周期傳輸的方法將數據傳輸出去，保證水下地質測繪不會受到外界因素的影響。工作人員還可以通過傳播定位數據的方法，更好地了解水下地形情況，為后續工作打下良好基礎，提高水下地質測繪工作效率。

3.4 構建工程控制網

工程控制網的構建是工程測量的基礎，需重視控制網的網型與信息精度，防止對測量精度產生影響。場地中工程控制網的覆蓋面積一般比較小，且點位密度略大，所以工程控制網對精度要求普遍較高[3]。常規使用方法有很多，如可以使用邊角網控制GPS完成定位。應用GPS技術建立道路勘探控制網，這類控制網有著橫向較窄的特點，過去測量人員側重于選擇三角鎖導線方案，通過分段實施避免誤差積累，但這樣的控制網構建方式會讓流程變得復雜。GPS技術應用之后，該技術可以構成較長的GPS點三角鎖，支持長距離的線路坐標測量，防止操作時遇到問題。測繪控制網是項目施工的基礎性內容，其測繪到的數據準確性將會對工程質量產生影響。對精度有著較高要求的控制網就是一級控制網，這也是工程測繪的參照點，對定位數據提出了很高的要求。構建工程一級控制網，以往人們采用邊角法，應用測繪設備對三角網與導線加以控制，隨后確定坐標位置，建立測繪控制網。實際上邊角法僅僅適合用在小范圍的測繪工作，不能用在大范圍工程測繪中，邊角法應用容易出現誤差，導致數據精確度無法保障。所以，此時采用GPS技術，實現對邊角法的有效補充，完成工程測量中對點的精確控制，保證測繪網準確度與實用性。

3.5 實時動態測量的應用

實時動態測量技術就是RTK技術，其在實際的測量工作中需在地面測量點安裝GPS接收機，同時把該測量點作為準確點，再將GPS衛星接收測量信息與該點連接起來，從而獲取實時有效的信息，與此同時，也可以將測量信息及時有效地傳輸到測量流動站和中心測量站上。流動測量站需要接收衛星信號的同時還需要獲取相關信息。對所有獲取的信息進行科學有效的整合，充分發揮GPS技術的應用優勢，以實現對各項數據信息的研究和分析，測量流動站坐標會上傳至計算機信息系統中并完成相關信息的回傳，從而形成良好的動態測繪參數，從而實現動態測繪。RTK的工程程序較清晰，GPS技術可以觀測到視線范圍內相關所有衛星的實際運行狀況，在進行信息傳輸過程中需要借用無線機械設備來完成。流動站主要是對信息進行接收并做加工，同時還可以把相關信息進行展示。如在地震預報中應用GPS技術來對地殼的運動進行研究，并對地震前地形變化進行總結。

3.6 分析文件數據

在利用CASS處理數據過程中，工作人員可以利用三角網計算的方法來計算土方量[4]。第一，要先繪制邊界線，然后具體選擇邊界線，在這其中要保證邊界線處于閉合狀態，如果系統沒有顯示邊界線閉合，工作人員就應該利用CASS軟件來進行操作。第二，應該輸入具體數據，利用有效高程點來輸入坐標，這樣CASS系統就能夠自動形成計算表，工作人員就可以將數據輸入到其中，計算出最終的土方量。在整個測繪過程中，工作人員會利用GPS技術來對數據分析，以保證數據更加精準。

3.7 進行天線高測量精準性的提升

天線高的測量精準性就會對GPS高程測量的最終數據精準程度產生較大的影響，因此在進行天線測量的過程中，有關技術人員應當嘗試進行測量方式的改進與完善，在傳統的戶外測量工作展開的過程中，大部分技術人員都會將天線的斜高作為測量值來進行測量，但實際上，這種測量值所獲得的最終測量結果并不精準，為了進行誤差范圍的進一步縮小，有關技術人員應當嘗試進行測量方式和理念的改進與完善，譬如工作人員可以嘗試通過多次測量取平均值的方式來進行誤差的控制，又或是可以根據測量地點和地理環境的不同來進行各種不同測量方式的使用，務必使得天線高的最終測量數據變得更為準確。

3.8 野外地質測繪

在地質測繪構成中，野外地質測繪是其重要組成部分，也是其中不能夠忽視的關鍵內容，有著非常重要的作用。在野外測繪過程中，測繪人員要合理應用GPS功能[5]。比如，GPS具有的定位、導航功能等等，工作流程簡單，能夠在短時間內保證定位的精準，減少工作人員的工作量，更好地保證野外測繪的準確。如果野外測繪的地形復雜，測繪有著很大的難度，測繪人員就可以結合實際情況，合理應用GPS技術，充分發揮衛星的作用，避免地質測繪受到外界地形因素的影響，確保野外地形測繪數據能夠更加準確，保證各類野外地質測繪工作的有效開展。在這其中，測繪人員可以利用GPS技術來科學合理地收集野外地質測繪數據，達到實時監控的效果。特別是在天氣不斷變化的情況下，更加需要及時發現和應對野外地質測繪中的各類突發情況，做好相關預防工作，保證野外測繪地質、觀測點能夠更加準確，幫助野外地質測繪工作有效開展，在規定時間內更好地提高野外地質測繪工作質量。

4 GPS技術在工程測量中的發展前景

計算機與信息技術的發展轉變了人們的生活方式，給市場增添了更多活力。隨著社會需求不斷增加，道路工程建設持續推進，為了保證工程測量質量，有必要發揮GPS技術的應用作用，轉變以往工程測量技術的不足，保證測量效果的適用性，使測量工作不會受到外界環境因素的干擾，全方位展開數據采集與處理。隨著GPS技術的持續應用，未來工程測量將會朝著智能化的方向前進，數據采集將會更加獨立，為后續數據分析和圖形處理奠定基礎。未來GPS技術將會與高程擬合計算技術相結合，所以，GPS技術將會邁向集成化的發展方向，使數據測繪的精確度不斷提升。

5 結束語

總而言之，進行工程測量過程中GPS控制測量技術在高程測量過程中的精度提升是很有必要的，這能夠使得未來工程測量技術在精度和質量方面得到更為完美的突破，因此有關技術人員務必要對此引起足夠的重視，采取必要的措施與手段進行GPS控制測量技術的改進與完善。