GPS技術(shù)在工程測量中的應(yīng)用研究

彭鏡源

摘 要：在工程建設(shè)施工中，工程測量工作是工程建設(shè)的有效保障，是工程建設(shè)的重中之重。隨著科學技術(shù)的不斷發(fā)展，工程測量方式也在不斷變化。目前，運用最廣泛的就是GPS技術(shù)。簡要介紹了GPS技術(shù)，客觀地描述了GPS技術(shù)在現(xiàn)代工程測量中的優(yōu)勢。

關(guān)鍵詞：建筑；GPS技術(shù)；工程測量；測繪網(wǎng)

中圖分類號：P228.49 文獻標識碼：A 文章編號：2095-6835（2014）19-0146-02

在21世紀的今天，各式新型建筑拔地而起，傳統(tǒng)的工程測量方式已經(jīng)不能滿足現(xiàn)代化建設(shè)的需要，因此，將GPS技術(shù)應(yīng)用在工程測量中，讓其完美地代替了傳統(tǒng)的工程測量方式。GPS測量方式相對于傳統(tǒng)的工程測量方式而言，更加先進、科學，因為傳統(tǒng)的工程測量方式不僅會消耗大量的人力、物力和財力，而且實時性、可靠性和準確性都得不到保證。但是，GPS測量方式可以很好地彌補這些不足，所以，應(yīng)將GPS工程測量法在全國的工程建設(shè)中推廣。基于實際勘察和自身的工作經(jīng)驗，簡要分析了GPS工程測量的優(yōu)勢。

1 GPS技術(shù)介紹

為軍方提供定位幫助是GPS技術(shù)開發(fā)的初衷。在軍事領(lǐng)域中，GPS開發(fā)商看到了該技術(shù)巨大的應(yīng)用前景，所以，把GPS技術(shù)投放到社會各領(lǐng)域中試點。在使用了GPS技術(shù)的領(lǐng)域，該技術(shù)取得了驚人的使用效果，從此，它不再是軍方的專用技術(shù)了。GPS技術(shù)從軍事領(lǐng)域走向民間，最終被廣泛應(yīng)用于工程測量領(lǐng)域。GPS的工作原理是太空衛(wèi)星工作系統(tǒng)、地面控制系統(tǒng)和用戶端系統(tǒng)三者的結(jié)合。

1.1 太空衛(wèi)星工作系統(tǒng)

在太空中工作的衛(wèi)星是GPS的工作系統(tǒng)，它們在接收信息的同時也在傳遞信息，采用的是雙向工作原理。在太空中工作的GPS衛(wèi)星一共有24顆，它們圍繞著地球的不同軌道運行。在不同的平面軌道上，衛(wèi)星都要與地球平面保持60°的夾角，與赤道保持55°的夾角。這些軌道都在距離地球20 000 km的高空，每個軌道上都均勻地分布著3顆或者更多的衛(wèi)星，這樣的分布有效地保證了衛(wèi)星接收到的地球信息的準確性和實時性。

1.2 地面控制系統(tǒng)

地面控制系統(tǒng)是GPS中最關(guān)鍵的點，主控站、注入站和監(jiān)測站是組成GPS地面控制系統(tǒng)的3個關(guān)鍵要素。地面控制系統(tǒng)存在的目的就是為了保證GPS運行的流暢性。當GPS出現(xiàn)問題時，地面控制系統(tǒng)就可以針對系統(tǒng)出現(xiàn)的問題進行分析，并作出合理的調(diào)整，然后匯總GPS出現(xiàn)問題前最后的運行參數(shù)，對比衛(wèi)星系統(tǒng)反饋的信息，以此確定GPS的問題所在，確保GPS定位是科學、準確的。

1.3 用戶端系統(tǒng)

用戶端系統(tǒng)對GPS而言就是地面接收端，GPS接收來自衛(wèi)星上的信息，為用戶提供授時、定位服務(wù)。換一種說法，GPS就是用戶端、衛(wèi)星接收器，主機、天線和電源是接收器的3個主要部件。其中，主機是最關(guān)鍵的部分，它能夠有效地接收衛(wèi)星發(fā)來的信息，并處理和分析接收的信息，然后按照設(shè)置為用戶顯示信息。與此同時，主機還起到了監(jiān)管接收設(shè)備的作用，如果接收設(shè)備出現(xiàn)故障，主機將會全面分析出現(xiàn)的問題，并發(fā)出故障警報。

2 工程測量中GPS的運用

2.1 工程測繪控制網(wǎng)中的運用

工程測繪控制網(wǎng)是工程施工的基礎(chǔ)工作之一，測繪控制網(wǎng)的準確性將直接影響工程測繪工作的進度。測繪網(wǎng)的精度不是統(tǒng)一的，不同的測繪網(wǎng)需要對應(yīng)相應(yīng)的工程施工。在測繪網(wǎng)中，精度要求比較高的叫作一級測繪網(wǎng)。一級測繪網(wǎng)是測繪的參照點，所以，這種高精度測繪網(wǎng)的坐標位置不能出現(xiàn)一絲偏差。

邊角法是傳統(tǒng)工程測繪網(wǎng)的技術(shù)手法，它主要是使用測繪儀器控制導線。傳統(tǒng)的測繪網(wǎng)方法只能應(yīng)用于小規(guī)模的測繪工作中。在現(xiàn)代工程建設(shè)中，小規(guī)模的測繪工作逐漸減少，傳統(tǒng)的邊角法測繪已經(jīng)不能滿足時代發(fā)展的需要，它不再適用于現(xiàn)代工程施工中。與傳統(tǒng)的邊角法相比，GPS技術(shù)很好地彌補了這個缺點，它不僅在小范圍測繪工作中表現(xiàn)良好，在大范圍的測繪工作中也能做到技術(shù)上的超越，具有很強的工作性能。GPS測繪網(wǎng)的主要優(yōu)勢有3個，即控制點選擇受限小、定位精度高和成本相對較低。在工程測繪中，選擇的GPS技術(shù)通常都具備載波相位靜態(tài)差分技術(shù)，該技術(shù)可以將精度精確到毫米，是科技含量很高的測繪技術(shù)之一。與傳統(tǒng)的測量技術(shù)相比，GPS定位技術(shù)不僅有效地解決了用戶端與地面觀測中心的信息通視問題，還讓測繪工作的選點更加靈活、便捷，大大地提高了測量精度，減少了測繪工作的相關(guān)費用。

2.2 GPS技術(shù)中的變形監(jiān)測

結(jié)合參考文獻中的相關(guān)內(nèi)容和作者的實際工作經(jīng)驗，探討GPS技術(shù)在現(xiàn)代大型建筑中的變形監(jiān)測。體積大、建筑周圍環(huán)境復雜、質(zhì)量要求較高是現(xiàn)代大型建筑的主要特點，這些特點增加了變形監(jiān)測的難度，這對變形監(jiān)測技術(shù)也提出了更多的要求。大型建筑的變形主要包括地基沉降、變形和建筑物傾斜度等，一定要全面監(jiān)控建筑物的這些改變，防止發(fā)生突發(fā)事件。地基沉降、變形的傳統(tǒng)監(jiān)控方式是水準測量法，而建筑傾斜度的監(jiān)控通常采用三角測量法。與以上兩種監(jiān)測方法相比，采用GPS技術(shù)的變形監(jiān)測相對更加簡單、便捷，具有明顯的優(yōu)勢。舉例說明，要對一個大型建筑進行變形方面的監(jiān)測，在大型建筑內(nèi)部和外部布設(shè)GPS接收端，就能夠?qū)崟r監(jiān)控大型建筑的內(nèi)部和外部的變形情況。此外，還可以使用遠程傳輸技術(shù)獲取建筑的最新信息，以實現(xiàn)遠程監(jiān)測建筑物的變形情況。

2.3 圖根測量中的應(yīng)用

GPS中的定位測量技術(shù)是GPS在測量圖根中主要運用的技術(shù)。圖根測量主要是利用GPS接收器接收來自衛(wèi)星的信號，一般接收的是4顆以上衛(wèi)星的信號。通過接收多顆衛(wèi)星的信號，GPS能夠算出衛(wèi)星與接收機之間的距離，最后利用衛(wèi)星的坐標系分析、確認接收機的坐標系，找出接收機之間的距離和位置，從而實現(xiàn)GPS定位測量。在進行圖根測量時，應(yīng)該使用4臺或4臺以上的接收機，并且采用雙參考站的方式測量。在此過程中，同一時間段觀測的衛(wèi)星顆數(shù)不能少于4顆，每隔15 s收集1次衛(wèi)星傳送數(shù)據(jù)，對正在觀測的衛(wèi)星高度角不小于16°，POOP應(yīng)該≥5，每條觀測基線的模糊倍率不能低于1.5，觀測人員每隔15 min就要觀測一次流動站，用最精確的參數(shù)保證圖根的準確性。

3 結(jié)束語

從上面的技術(shù)討論中可以看出，工程測量技術(shù)對工程施工是非常重要的。不管從什么方面看，GPS測量技術(shù)都遠遠超過了傳統(tǒng)的測量技術(shù)。成熟的定位技術(shù)和便捷的測量技術(shù)都是工程測量中急需的，GPS測量技術(shù)在未來的工程建筑中必定成為主流測量方式，因為它不僅能夠保障工程質(zhì)量和進度，還能進一步加快我國社會主義建設(shè)的步伐。因此，分析和研究了GPS測量技術(shù)在工程測量中的作用是很有意義的，并且可以推動GPS技術(shù)的進一步發(fā)展。

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〔編輯：白潔〕