工程測繪中GPS測量技術的應用探討

摘要：隨著GPS測量技術研究的不斷深入，該技術已在目前各行業得到廣泛應用，特別是在工程測繪方面的推廣應用大大提高了工程測繪的質量和效率。因此，有必要加強對工程測繪中GPS測量技術優化應用的研究。在概述GPS測量技術的基礎上，通過對GPS技術的研究現狀，對其在工程測繪中的應用價值進行了分析，最后對其在實際工作中的應用進行了討論。

關鍵詞：工程測繪；GPS測量技術；應用

一、前言

GPS測量技術就是全球定位技術，是實現地球時空導航的重要定位系統。在實際應用中，通過GPS測量技術可以實時地呈現被測對象的位置信息。GPS測量技術實現定位功能主要是基于GPS接收機，它能夠接收到衛星提供的實時信號，從而準確地就該時刻的具體距離信息進行定位，有效保證定位的準確性。GPS測量技術是一種在靜止坐標系下實現的測量作業，在工程測繪中運用該方法，可以將工程測繪效率質量顯著提升，使測繪數據更加準確，為工程建設提供準確有效的參考依據。

二、GPS測量技術概述

（一）GPS定位技術

隨著大量工程投入建設，對于工程測繪工作要求越來越高，GPS定位技術作為先進定位技術之一，目前也在工程測繪中被廣泛應用。其中，準確定位是 GPS定位技術的根本，主要分為相對定位與絕對定位兩種，兩種技術存在較大差異，在實際應用中操作步驟也不相同。絕對定位技術應用更為廣泛，主要是利用經緯度與海拔的數據準確測定坐標位置。相對定位技術是對同一個GPS衛星，將兩個信號接收器放置在基線兩端同步觀測GPS衛星，然后通過兩臺GPS接收機所采集到的GPS數據，經過分析處理數據后，確定極限兩端點的相對位置。相對定位與絕對定位技術在實際應用中都效果良好，因此需要將測繪目標與測繪需求作為依據，選擇合適的定位技術。GPS定位技術在應用過程中還需要構建完善的定位體系，包括衛星、地面信息接收點以及用戶信息接收設備，通過完善的定位體系可以實現工程建設的準確測量[1]。

定位測量主要包括動態相對定位測量與靜態相對定位測量兩種。動態相對定位測量涉及大量工作環節，這對測量工作的順利進行是不利的。此外，在測量控制點的設置上，工作人員不能保證每一個點位的精度，還需要用到載波相位測量來進行定位。為了實現對實測數據的實時、精確采集，工作人員必須保證地基GPS接收機的穩定、連續工作。靜態相對定位測量技術對于操作人員的工作能力要求較低，實際應用難度小，由于觀察時間較短，所以也更加便利。但是需要工作人員對數據信息做好整理分析，才可以確保測繪信息的準確性。因此，工作人員需要對GPS定位技術熟練掌握，可以將其與慣性導航技術有機結合，提高定位的精確度，保障工程測量質量。

在GPS測量技術實際應用過程中，首先要合理確定測量區域，要求技術人員使用GPS測量技術前需要合理確定測量區域，為GPS信號的有效傳輸提供保障，從而提高GPS測量的精確性。通常在工程測繪過程中，會存在大量影響GPS信號傳輸的因素，包括被測量區域內的建筑、樹木以及電離層等，所以要求測量前充分觀察被測量區域。最好將信息傳輸設備設置在較為空曠的廣場、天橋以及人行道路上，盡可能避免設置在樹木或建筑物密集的區域。與此同時，技術人員還需要對未測量區域電離層進行檢測，通過分析電離層活躍規律，盡可能避免電離層過于活躍的區域，通常在電離層活躍度較低的時間段與區域進行GPS測量。在完成測量區域確定后需要緊接著構建測量標志，設置測量標志可以在工程測繪過程中發揮著引導與指示的作用，需要在完成工程測繪待測點定位后進行，為GPS測量技術發揮作用提供幫助。測量標志的設置需要根據工程測繪區域的具體情況來進行，必須由經驗豐富的技術人員來進行作業，其中埋入標石法作為GPS測量技術應用過程中常用方法之一，為GPS測量技術應用打下良好基礎。然后是實施觀測，再把GPS測量技術應用于工程測繪中。要想確保測量數據的準確性與有效性，首先要要求技術人員做好測量準備工作，對于GPS信號接收器進行校驗，必須確保符合相關測量規范與技術要求，盡可能避免測量過程中存在影響數據準確性的因素，合理安排測量時間，將不利因素盡可能降低。

（二）GPS虛擬現實技術

在工程測繪工作中，工作人員應用測量技術容易受到外界天氣、地形以及地貌等因素的影響，因此會給工程測量工作開展帶來較高難度，無法保證測繪結果的準確性。如果測量工作無法給工程施工提供準確可靠的數據參考，非常容易發生質量安全事故。因此，工作人員需要科學合理地應用GPS虛擬定位技術，將這一技術作用充分發揮。如果被測區域地形較為復雜，工作人員可以先使用GPS虛擬現實技術構建三維立體模型，在模型中對被測區域全面詳細觀察。工作人員還可以通過三維立體模型及時發現可能存在的安全問題，既能提高檢測的精度，又能有效防止安全事故的發生。在進行測量工作之前，工作人員必須利用GPS虛擬現實技術來建立施工方案的三維立體模型，以確保工程建設的安全和可行性，為工程測量工作與建設工作的順利開展提供保障。

三、工程測繪中GPS測量技術應用價值

（一）縮短觀測時間

將GPS測量技術應用于工程測繪中，能夠實現對觀察對象的實時定位和導航，以滿足高動態運動載體對導航的需要。將GPS測量技術應用于接收器中，有利于縮短靜態相對定位數據的采集觀測時間，相較于傳統測繪技術大幅度提高效率，同時，也有助于確保資料的完整和真實。利用GPS測量技術建立完備的測控網絡，也能起到縮短觀測時間、提高觀測效率的作用。近年來，隨著GPS技術的不斷發展，相對靜態數據定位范圍也不斷擴大，可以在20分鐘左右對最大范圍20千米進行觀測。

（二）定位精度更高

GPS測量技術在工程測繪中的應用，有助于提高其定位精度。相較于傳統的測繪技術，使用GPS定位技術可以得到更大的收獲范圍、更小的測量誤差。在工程施工中應用GPS技術，可以做到精確化定位，通常可以將測繪誤差控制在1mm。GPS測量技術應用于高層建筑工程測繪中，可以保持5mm以內的絕對定位平面數據。目前，在差分定位領域與實時動態定位領域中，應用GPS測量技術具有更高的測量精準度，可以將定位精準度控制在厘米級別。

（三）操作方法更加簡單

在工程測繪中應用GPS測量技術更加方便工作人員操作。目前，隨著科學技術的不斷發展，GPS測量技術可以初步實現自動化操作，在使用過程中，技術人員只要通過遠程就能隨時得到所需的資料，并能確保信息的正確性。在GPS測量技術的運用中，檢測裝置的自檢功能也得到了增強，在裝置運行不正常的情況下，自檢系統會在裝置出現異常時報警，為設備檢驗員和維修員提供便利。同時，GPS測量技術還可以與其他先進技術相結合，不但可以保證測繪信息及時反饋，還有利于實現數據信息的共享，為工程施工提供保障。隨著GPS技術的不斷發展，在社會各個領域中都得到了一定應用，測量精度進一步提高，并且與信息化技術和智能技術融合，促進工程測繪工作走向自動化與智能化[2]。

（四）通視條件要求低

傳統的工程測量方法在工程測量中，對觀測點的通視條件和圖像結構都有很高的要求，若觀測點的通視條件不好，則會造成觀測結果與真實數據相差很大。GPS測量技術在工程測繪中的運用，能夠使工作人員得到更為寬廣的觀測視角，在觀測點間的通視條件不佳的情況下，還能夠通過測繪設備和衛星間的通視來確保測量工作的質量。此外，因為傳統測量技術的成本較高，尤其是測量點的選擇確定工作，需要花費大量成本。在工作人員應用GPS測量技術后不需要選擇固定的測量點，可以根據實際測量情況合理應用，將測量效率顯著提高，并且還有利于合理控制測量成本。

四、工程測繪中GPS測量技術具體應用

（一）城市測繪中GPS技術應用

GPS技術在城市建設測繪中也得到了大范圍應用。由于我國城市化進程的持續推進，大量城市建筑投入建設，工程測繪工作是城市建設的基礎，直接關系著城市現代化發展。所以，要將GPS技術科學合理地應用于城市建設測繪中，幫助施工單位獲取更加準確有效的數據信息，在準確可靠數據基礎上做好城市建設規劃工作。目前，由于我國城市建設環境較為復雜，城市中存在大量各類管線管道，不利于展開城市建設測繪工作。工作人員采用傳統測量方法時，需確定城市測繪控制網的可控制點，且各點間需保持通視，采用這種測量方法不僅需消耗大量的人力物力，而且還會影響測量結果的精度。將GPS測量技術應用于城市測繪工作中，可以直接通過衛星信號來確定各點的準確位置，不用受到各點位之間的通視限制。GPS技術作為科學技術發展的成果，將其合理地應用于城市測繪中，不但可以將測繪效率、測繪質量提高，同時還可以減少消耗人力與物力。但是，隨著城市建設規模的不斷擴大，GPS技術應用過程中會花費大量時間來采集數據，無法做到實時定位測繪，所以可以融合GPS技術與RTK技術，使工程測繪數據采集更加迅速[3]。

（二）線路勘測中應用GPS技術

在工程建設過程中，工作人員可以將GPS控制網設置在勘察線路上，然后再通過GPS信號接收機對勘察線路進行動態化觀測，通常將觀測時間控制在30分鐘至90分鐘。最后，需要由專業工作人員對測繪數據信息收集分析。與此同時，還可以利用GPS技術來開展大比例尺地形圖繪制工作，相較于傳統技術，利用GPS測量的結果更加清晰明確，地圖繪制更加精細。在工程施工過程中，還可以通過GPS測量技術對施工土石方量進行計算，將計算機技術、繪圖技術和GPS測量技術有機地結合起來，對測量數據進行深入分析，以精確地獲得土石方量的數量，輔助工程建設。

（三）建筑變形測量中GPS測量技術應用

在工程建設和運營過程中，由于各種因素的作用，包括地震、地下水過度開采等都會造成建筑物變形，所以必須采取相應措施監測跟蹤建筑物的變形情況，將GPS測量技術運用到建筑物的變形測量工作中，能夠極大地提高測量的精度。當前，隨著我國城市建設項目數量與規模的增加，建筑工程面臨越來越嚴重的變形破壞問題，比如地震災害、地下水過度開采等因素都會導致建筑工程地基出現變形沉降。所以，在具體施工中要求施工單位根據具體施工情況，充分進行建筑變形測繪工作，確保數據采集的準確性與實質性。通過分析處理所采集到的數據，一旦發現存在異常問題及時采取措施，避免建筑結構變形影響建筑工程的正常使用。把GPS技術應用于測量建筑物變形程度中，對于提高工作效率和工作質量具有顯著幫助，同時還可以實現作業的自動化，確保建筑物各種數據的精度和完整性。

（四）精密工程測量中GPS測量技術應用

當前，GPS測量技術憑借其自身的優點，已經被廣泛地應用于多個領域。在測量精度上，GPS測量技術比傳統測量技術擁有更高的檢測精度，并且測量效率較高，使用成本較低，更加方便工作人員操作。因此，目前GPS測量技術可以應用于精密工程測量中，比如在貫通隧道施工測量工作中，可以利用GPS測量技術保證隧道貫通精確度。因此，必須由施工單位來決定掘進方向，并對隧洞標高和斜坡進行適當控制，確保挖掘方向始終保持正確。在工程施工中還可以利用GPS技術嚴格控制開挖順序，施工單位可以在施工現場設置測量點與后視點，利用GPS技術進行測繪，確保隧道開挖更加準確安全[4]。

（五）水下地形測繪中GPS測量技術應用

目前在水下地形測繪中，GPS測量技術得到了初步應用，并且已經發揮了重要應用價值。工作人員使用GPS測量技術對水下地形進行測繪，首先要建立一套完整的水底測量系統，測量人員要將GPS接收機、探測器、潮位機等設備相連，最后再與終端設備相連。在實際測量中，測量工作系統的GPS接收機利用GPS衛星信號基站和差分基站來獲得測量數據，工作人員利用計算機來確定測量線路的初始坐標和終點坐標。通過利用GPS接收機就可以直接獲取實際測量坐標，并且將相關數據信息錄入計算機系統中，然后通過計算機系統自動轉化坐標值參數，并對其進行計算。在實際水下地形測繪過程中，要求測繪人員及時掌握測繪工作狀態，對導航監視器所發出的指令信號及時關注，并對測繪線路及時跟蹤，修正測繪船航行方向。同時，測繪人員在實際測量工作與定位工作過程中，必須對計算機科學合理利用，將所獲取的測量結果自動化記錄，并對相關信息有效分析并儲存，使數據信息更加完整準確，促使水下地形勘測工作有序開展。

（六）工程水準測量中GPS測量技術應用

在工程建設中需要進行大量測量項目，覆蓋范圍較為廣闊，其中，工程水準測量是一項主要的測量工作內容。因為工作人員采用的是傳統的測量技術，所以在進行水準測量的時候，會出現一些缺陷。測繪人員在測量水準點的時候，只是依賴于計算機系統來進行估算，而沒有將現場的考察工作做好，這就造成了估算水準點與測量水準點的差別很大，無法保證測繪工作的精確度。在工程水準測量工作中引進GPS測繪技術，可以將工程水準測繪問題有效解決。測繪人員可以通過GPS測繪技術中的GPS接收機對實際導航信息收集分析，并且根據導航信號開展及時跟蹤記錄。在實際外業觀測工作開展中，要求測繪人員根據各個環節測繪工作的操作制度依次進行，對工作人員操作行為進一步規范，盡可能避免發生測繪誤差問題，有效提高測繪工作準確性。例如，在繪制公路工程水準的時候，測繪人員可以利用GPS測量技術，以衛星同步圖為基礎，對公路工程水準進行全面觀測，并根據測繪路段實際地形地貌來確定公路工程水準，從而選擇應用最為合適的測量方案。在工程測繪的過程中，必須精確地定位測繪水準點，測繪人員在繪制的路段上，每隔200米就能確定一個對應的水準點，確保工程水準測繪過程中可以對數據信息及時收集記錄。

（七）網格控制應用

GPS測量技術在網點控制中的應用具有較大優勢，相較于其他測量技術，在測量地面數據方面具有更高的準確性與測量效率。由于傳統測量技術需要花費大量時間與精力，但仍然無法獲取良好的網點控制效果，因此針對這個問題，只能重新規劃、科學有效地控制網點，使人力與物力消耗進一步增加。但GPS技術不同，將GPS技術應用于網點控制中不但可以保證測量準確性，同時可以將測量范圍擴大，在保證測量質量的基礎上進一步提高測量效率。

（八）房地產測繪應用

房地產工程測繪工作主要包括工程位置地點測量與房屋界點測量，目前 ，GPS測量技術已經逐步應用于房地產工程測量中。雖然相較于傳統測量技術具有較高的測量準確性，但是在測量實時性方面還存在一定滯后，因此可以將GPS測量技術與RTK技術深入結合，有效提高GPS測量技術的應用實時性，并且可以幫助測量數據的精確性進一步提高，最終達到厘米級。GPS測量技術在結合 RTK技術后可以提高房地產工程坐標數據精確性，相較于傳統測量技術具有更高精確性與便捷性。部分房地產工程測量還需要在野外環境進行，雖然應用傳統的平板儀補測法可以達到一定的土地勘測效果，但是檢測效率較低，對技術人員能力要求較高。因此，目前GPS測量技術在房地產工程測繪中應用越來越廣泛，通過自身便捷的動態化測量，有效提高土地勘測效率與準確性。

（九）外業測繪應用

在外業測繪中應用GPS測量技術，最重要的是合理科學地選擇測量點，只要確定前期測量點選擇正確后，才可以保證后期觀測工作順利展開，使最終測量結果更加精確，盡可能避免不必要的步驟造成人力與資源浪費。所以，在開展外業測繪前要求技術人員做好各方面準備工作，比如獲取測繪區域地理位置信息、標架與標型收集，只有在做好準備工作后才能準確選擇測定點。GPS測量技術在外業測繪中主要通過開機觀測與無線安置方式，相較于傳統測量項目存在一定差異，在使用GPS測量設備時，必須按照所選擇的測量點進行安裝，將GPS測量設備與點位保持垂直。除此之外，天線基座也需要與標志上方中心相對準，然后才能開展測繪工作。在實際測量中，要求測量方向必須變更多次，且每次不能相同，以獲得多個方向的測量數據。

五、結語

工程測繪是工程施工中的重要組成部分，它的測量精度對工程施工質量有著重要影響。因此，施工單位越來越注重提高工程測繪精確度，如何將GPS測量技術更好地應用于工程測量，是確保測量精度的重要前提。要求測繪人員應全面深入地分析GPS測量技術在測繪工作中的應用現狀，從而確定這一方法對工程測量的重要性。在此基礎上，進一步提高這一技術在水底地貌制圖、水平線、工程形變和位置觀測等方面的應用，從而有效地保證工程測量的整體質量和精度。

參考文獻

[1]肖衛軍.GPS測量技術在高速公路施工階段的應用研究[J].工程技術研究，2023，8（02）：31-33.

[2]蔣俊平，彭正泉，陳斌.GPS在地籍控制測量中的應用——以贛州章貢區為例[J].西部資源，2022（06）：114-116.

[3]王繼.GPS測量技術在路橋工程測量中的應用與發展趨勢[J].四川水泥，2022（12）：260-262.

[4]張陸.GPS在礦山測量技術應用分析[J].礦業裝備，2022（06）：190-192.

作者單位：重慶市勘測院

■ 責任編輯：尚丹