GPS測繪技術在測繪工程中的應用探究

［關鍵詞］GPS測繪技術；測繪工程；精密工程；城市建設

如今，GPS測繪被廣泛應用，從根本上優化工程測繪方式，是常使用的技術手段。工程作業期間，利用GPS測繪技術對現場地質環境實現智能化測繪，大幅提高工程測量質量與效率，推動工程建設工作順利、高效開展。

1. GPS 測繪技術應用特點與優勢分析

1.1定位精度

高GPS測繪技術操作原理是利用衛星在太空中的位置，計算得到在地球上的相應點，以此測量三個衛星地球某一點的距離。GPS測繪技術應用過程中，主要包括三項基本內容即地面控制、用戶設備、空間星座。依托技術原理，可快速得到點、線、面三維坐標，提高測量精確性。同時，GPS測繪技術還能夠根據不同標準，達到預期測量效果。

1.2測繪自動化

GPS測繪技術表現出極高的自動化特點，可實現智能化操控，為測繪結果的匯總與計算提供可靠技術支持。借助該技術開展繪圖時，能夠優化流程，省去一些不必要環節，特別是部分圖標、符號，只需進行簡單選擇便可。此外，由GPS測繪技術繪制的圖紙具備較高清晰度，還能降低圖標區分難度，為工程測繪工作提供參考[1]。

1.3操作便捷

GPS測繪技術可自動開啟衛星定位系統，并實現對測繪目標的跟蹤定位，因其自動化優勢極具應用意義。同時，技術的運用可從根本上彌補傳統測繪技術在操作方面的不足，并起到減少工人工作量的作用，既能夠大幅提升工程測繪效率，又可規避人為因素對測量結果的影響。一般來說，GPS測繪技術可以在20 min內，有效測量20 km范圍內的靜態目標，還能夠以最短時間將初始化狀態轉變為跟蹤定位模式，促使GPS測繪技術優勢得到充分發揮。

1.4測繪范圍廣

以往使用的基線測量方法受自身條件的限制只能執行短距離測繪作業，且無法保證測繪結果準確。GPS測繪技術的應用可有效解決這一問題，彌補傳統基線測量的不足。對于靜態定位模式測繪工程來說，若基線小于50 km，測量精度為1×10^-6～2×10^-6；如果基線在100～500 km 之間，GPS 測繪技術測量精度為1×10^-6～1×10^-7。現如今，科技的發展促使GPS技術越發完善并被應用于多類測繪工程，比如土地測量、工程測量、航空測量等，打破時間、地點的限制，極具應用優勢。

2. 工程測繪中GPS 測繪技術應用現狀研究

傳統測繪技術表現出效率低、精度低、成本高的缺點，因此，GPS測繪技術逐漸取代傳統測繪技術應用于工程測量，依托技術操作便捷性、測繪精度效率高等優勢，提高工程測繪質量。將GPS測繪技術與RTK技術結合運用，還可起到精準定位地形的作用，得到更準確的數據。對GPS測繪技術應用現狀進行調查，技術測量精確度見表1。

此外，應用GPS 測繪技術定位300～1500 km 范圍內的工程時，可連續作業1 h，且誤差始終控制在1 mm以下。在GPS測繪技術幫助下，能夠大幅提高工程測繪效率，增強測量結果精準性，為工程測繪作業高質量推進提供可靠技術支撐。

3. 工程測繪中GPS 技術應用探討

3.1精密工程測量

GPS測繪技術表現出極高的精確性，能夠基本滿足精密工程測繪工作在測量精度方面的需求。將技術應用于精密工程測繪，執行前期數據采集與數據處理工作，可為工程后期建設提供完整數據支撐。

GPS測繪技術的具體操作：建立與測繪需求相適合的高等級控制網，在布設時，一般采用C級或D級GPS控制網結合三等水準高程控制網布設方式（標準如表2所示），并在工程施工區域內，合理確定控制點位置與數量。借助GPS接收機，以邊連接的方式連測各控制點，實現對工程現場數據的采集，使用隨機軟件、專業處理軟件完成數據的匯總與校驗工作。若在此過程中，發現數據與工程實際數據偏差較大，則需重新執行測繪工作，對重測數據進行分析，執行平差計算作業，保證測繪結果準確[2]。

3.2工程變形監測

工程施工期間，很多因素會影響工程質量，包括地質因素、人為因素、施工因素等，甚至會導致工程變形，不利于施工有序進行。若不能在第一時間進行處理，還會對人身安全構成極大威脅。對此，首先，須在工程建設前，科學使用GPS測繪技術，發揮技術優勢，實現對監測點位置變化情況的全過程采集與記錄，施工人員則需根據數據判斷該施工區域整體情況。技術操作流程為先結合現場作業條件與地形、地勢情況，執行變形監測點的布設工作，合理確定監測點數量，完成工程初始數據信息的采集。其次，嚴格按照工程施工進度，開展監測點跟蹤監測工作。最后，匯總每次觀測結果，并與前一次監測數據進行對比分析，找出數據變化規律，預測數據變化趨勢。數據分析過程中，若發現形變量不在合理范圍內，則需立即采取措施加以處理，比如增設支護結構、運用錨固技術等，從而達到工程形變及時糾正的目的，還能起到增強施工安全性的作用。

3.3城市建設測繪

城市建設的目的是合理開發現有資源，確保城市經濟良性、長遠發展。在對城市建設工程進行控制網設計時，需利用GPS測繪技術保證科學性、有效性。GPS測繪技術的應用可采集到大量與城市建設作業有關的數據信息，比如基礎地理信息數據，為城市設計工作提供多元數據支撐，還能夠為城市規劃提供精準定位保障。城市的可持續發展需在各類資源的支撐下實現，而城市發展速度會受土地資源存量的影響。這就需要重視GPS測繪技術的運用，合理評估城市當前土地資源損耗情況，以此為依據，著手城市規劃與設計，確保規劃方案的科學性、可行性。與此同時，在城市建設工程中應用GPS測繪技術，還可利用采集到的數據，優化現有城市規劃。但需注意的是，開展城市建設時，杜絕破壞城市生態環境，城市建設方案需做到與城市生態環境的協調發展，促使生態效益大幅提升[3]。

3.4工程定位測量

工程定位測量是測繪工程基礎工作，將GPS測繪技術應用，可保證定位測量質量，GPS測繪技術的應用主要有兩種方法即動態定位法、靜態相對定位法。前者表現出較高的煩瑣性，需利用多個參考點完成參數的求取與轉化，并對未知控制點的坐標信息進行確定，但能夠獲得精準測繪結果。靜態相對定位法的操作原理是采集某一時間節點的靜態數據，盡管操作簡單，但需要花費較多觀測時間，通常需在點位上安裝GPS接收機。依托GPS測繪技術自動化程度高的優勢，執行工程動態測量，可通過運行設備系統完成數據的自動化處理，并在此過程中發現存在的測量問題，有助于數據處理精度與速度的進一步提高。此外，工程水準測量也是測繪工作重要內容。借助GPS測繪技術，根據地球曲率與高度，開展點位之間高差的計算工作，合理約束水準誤差累積值，著手于水準測量點之間高差的比較分析工作。同時，技術的應用可不間斷測量高程監測點，充分發揮平臺同步數據處理功能，實現對測量數據的規范化處理，還可以精準反映空間模型數據變化，確保測繪結果精確性。

4. GPS 測繪技術在工程測繪中的應用實例

4.1工程概況

某河流改建工程分為兩個測區即北、南測區。北測區為山區，河流分布廣泛，山谷深且狹窄，對山谷進行測量，結果為山谷寬度約50 m、相對高度差600 m；南測區地勢較平坦。工程測繪總面積60 km²，海拔高度為500～3500 m。測區環境以及地質條件表現出復雜性特點，傳統測量技術無法保證工程測繪作業有序進行，且需投入大量物資，結果精確度不高。

4.2精度分析

結合測繪工程現場條件與作業要求，決定采用GPS測繪技術，為對技術的測量精度進行驗證，觀察是否滿足規定標準，組織專業測繪人員檢測分析已知坐標點。在測區內設置三個監測點，各點高差最大值為-0.234 m，依據水利水電工程測繪要求，須將基本高程誤差控制在±h/20 m范圍內，比例尺為1∶5000的地形圖等高距為5 m。經過對比分析，本測繪工程所得結果均符合規范要求[4]。

4.3監測點選擇

為凸顯GPS測繪技術應用優勢，需做好監測點選取、標志設立兩項工作，為技術操作提供條件。而在執行測量點選擇時，應滿足三項基本要求：其一，盡可能在交通較為便利的區域布設監測點，同時，還需為接收機的安裝預留足夠空間，并保證接收機整體水平；其二，布設監測點時，應保證布設區域具備開闊性；其三，選擇測量點時，確保周圍沒有電視臺等干擾性物體。還應積極落實事前檢查工作，將坐標系統完整程度的檢查作為重點，并做好對比分析工作，實現監測點的優質選擇，強化GPS測繪技術應用效果，確保工程測繪質量。此外，監測點選擇過程中，還需系統性分析外部環境條件，包括風力、風向等，如果監測點在風口處，則應借助坐標架，并將其布置成三角形，確保架體整體穩定后，執行坐標系統的安裝作業，保證坐標系統穩定運行。

4.4外業觀測

為發揮GPS測繪技術應用優勢，需高質量落實外業觀測工作，主要觀測內容有天線安置與觀測等，觀測要點如下：

首先，天線安置。靜態相對定位操作時，先將事先準備的天線放置于三腳架上，并在標志中心上方進行安裝，開展對中調整工作。定向操作的主要目的是確保天線定向標志線始終朝正北方向，在此期間，須嚴格控制定向誤差，不得超過5°。

其次，測量作業。該項工作目的是獲取、追蹤、接收GPS衛星信號，以此得到極具參考意義的測量定位信息，并保證觀測數據精準性。但為達到這一效果，就需在天線安裝作業結束后，在與天線接近的安全位置合理布設GPS接收機，接通接收機電纜，并做好全方位檢查工作，確保準確無誤后，在規定的監測點處啟動接收機，開展觀測作業[5]。

最后，觀測記錄。應用GPS測繪技術后，可執行兩種形式的觀測記錄：（1）人工記錄。安排專業人員記錄觀測作業所得數據，確保記錄的及時性、完整性、準確性，并做好各類數據的整理工作，為工程后期建設提供數據支持。（2）接收機自動記錄。將觀測數據上傳存儲器，由計算機系統自動整理與分類，便于工程施工人員進行數據查詢與應用。

4.5數據處理

為增強本工程測繪結果準確性，需對觀測作業采集到的數據信息進行校驗與核對，提高外業觀測質量的同時滿足測繪工程在精度方面的需求。外測作業結束后，在第一時間組織專業團隊系統化校核觀測數據，但需嚴格按照規范進行，同時，還需積極落實外業預處理成果的分析工作。在此期間，若發現測繪結果與實際偏差較大或未達到標準要求，則需安排技術人員重新開展測量工作，也可進行補測處理。若測繪數據滿足工程測繪要求，應立即執行內業數據處理工作，主要工作內容有數據預處理、平差計算等。在本工程中，為提高測繪數據的質量，通過GAMIT軟件，修正測繪結果中的無價值數據。而數據編輯則利用AUTCLN模塊直接完成，待編輯處理結束后，可直接生成測繪數據文件，供進一步測算。一是重復基線，可判斷基線解精度水平。根據此項目的分析結果來看，基線分量的總體重復性較高。其中，基線長度方向是1.0 mm+0.1×10^-8；垂直方向是6.2 mm+0.1×10^-8；東西方向是1.0 mm+0.1×10^-8；南北方向是0.6 mm+0.2×10^-8。平差計算則直接利用GLOBK軟件，形成三維地心坐標，整體精度較高。

4.6誤差控制

要想將精準的測繪結果提供給工程建設部門，就需做好誤差的控制工作，GPS測繪技術操作時，可采取三項措施實現對測量誤差的有效把控：其一，建設高精度控制網。根據工程測繪規模以及工程性質，全方位把控控制網精度，同時，還需保證網型選擇合理性[6]。本工程選用邊角網強化GPS測繪技術應用效果。若站在技術應用層面加以分析，通過運用GPS測繪技術，可打造多類型控制網，比如施工控制網，以此滿足工程不同建設作業多樣化需求。其二，執行觀測作業期間，需科學布設基線向量網，并著手測繪數據信息質量的全過程把控工作。其三，注重多臺GPS接收機的使用，從而達到多個區域同時測繪的目的，實現對測量誤差有效控制，提高數據精確程度。此外，依托測繪技術打造測量值改造模型，促使GPS測繪誤差把控水平提升。

5. 結論

前期設計與測量誤差控制工作直接決定了工程建設進度與質量，同時，也是保證工程測繪作業數據信息精準的關鍵。對此，需在測繪工程中，注重GPS測繪技術的運用，完善測繪控制網內容，優化測繪工程作業環境，降低由人為因素、施工因素對工程測量結果影響的同時，提高工程測繪水平，依托可靠測繪數據，助力測繪工程作業高效率、高質量進行。