GPS測(cè)量技術(shù)及其在工程測(cè)量中的應(yīng)用

范杭茹

(閩南理工學(xué)院， 福建 泉州 362700)

1 GPS測(cè)量技術(shù)應(yīng)用的簡(jiǎn)要概述

眾所周知，GPS定位系統(tǒng)的定位數(shù)據(jù)具有高準(zhǔn)確性、高精確度、高實(shí)效性等鮮明的特點(diǎn)，此外GPS還具備著自動(dòng)化形式的運(yùn)行模式，如此強(qiáng)大的功能優(yōu)勢(shì)吸引著世界各國(guó)愈來(lái)愈多的工程測(cè)量研究者的關(guān)注，并激發(fā)了他們?cè)谶@一領(lǐng)域的研究興趣。由此，GPS由原來(lái)的單一工作模式轉(zhuǎn)變?yōu)槎喙δ苓\(yùn)行模式，GPS定位技術(shù)相應(yīng)地得到了進(jìn)一步地優(yōu)化、提升。GPS技術(shù)應(yīng)用向前推進(jìn)的趨勢(shì)顯而易見(jiàn)，靜態(tài)定位模式也被廣泛使用，其可以更加全天候、全方位地對(duì)監(jiān)測(cè)目標(biāo)進(jìn)行監(jiān)測(cè)任務(wù)。誠(chéng)然，GPS定位技術(shù)與工程測(cè)量的結(jié)合運(yùn)用越來(lái)越密切，兩者之間的技術(shù)研究不會(huì)僅僅止步于現(xiàn)在的發(fā)展成就。

2 對(duì)GPS系統(tǒng)的簡(jiǎn)要分析

2.1 GPS系統(tǒng)的組成部分

為使GPS技術(shù)更好地融入工程測(cè)量領(lǐng)域應(yīng)用當(dāng)中，便必然需要對(duì)其GPS系統(tǒng)的組成要件有較為全面的把握能力，充分了解各組成部分的主要特點(diǎn)。GPS定位系統(tǒng)從大方向上來(lái)看主要有兩大構(gòu)成部分：其一是空間衛(wèi)星群；其二是地面監(jiān)控系統(tǒng)；這兩大方面是最為核心的系統(tǒng)要件。除此之外，GPS定位系統(tǒng)的使用者要想實(shí)施定位功能還需要配備呼應(yīng)衛(wèi)星的接收設(shè)備。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷革新，在其工程測(cè)量領(lǐng)域中，GS定位技術(shù)也不斷在優(yōu)化，有關(guān)的接收設(shè)備亦朝著便攜化、輕小化的款式設(shè)計(jì)、發(fā)展。

2.2 GPS 測(cè)量技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)

2.2.1定位快速、高效

GPSRTK技術(shù)成果研發(fā)出來(lái)后，其代表著進(jìn)行工程測(cè)量能夠運(yùn)用實(shí)時(shí)定位模式，這是一個(gè)動(dòng)態(tài)的定位模式，只要相應(yīng)的流動(dòng)站的初始狀態(tài)穩(wěn)定后便可以隨時(shí)進(jìn)行定位工作，并且每一觀測(cè)站點(diǎn)都可以在極快的時(shí)間內(nèi)得出定位數(shù)據(jù)。如此一來(lái)既可以大大減少其觀測(cè)時(shí)間提高工程測(cè)量的工作效率，又可以保障其測(cè)量質(zhì)量。

2.2.2 定位數(shù)據(jù)精確度高

在GPS技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用中，其有精準(zhǔn)定位差距在毫米之間的靜態(tài)定位效果，還有數(shù)據(jù)與現(xiàn)實(shí)差距控制在厘米之間的動(dòng)態(tài)定位效果。在測(cè)量上，GPS定位具有明顯的精確度優(yōu)勢(shì)。更為顯著的是，觀測(cè)技術(shù)的發(fā)展和數(shù)據(jù)處理手段的發(fā)展使得GPS定位系統(tǒng)的定位結(jié)果更為精確，甚至可以說(shuō)其測(cè)量出來(lái)的數(shù)據(jù)幾乎是接近現(xiàn)實(shí)距離，可忽略不計(jì)。

2.2.3 定位時(shí)效靈活

采用GPS技術(shù)進(jìn)行定位工作，其可以達(dá)到一個(gè)動(dòng)態(tài)的、實(shí)時(shí)的、高效的定位狀態(tài)。也就說(shuō)，GPS技術(shù)可以隨時(shí)隨地觀測(cè)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)，實(shí)時(shí)得到運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的三維位置數(shù)據(jù)以及分析出它的運(yùn)動(dòng)速度，從而確保運(yùn)動(dòng)物體在規(guī)定的軌跡上運(yùn)行的狀態(tài)，如此還有利于在動(dòng)態(tài)中選擇運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的最佳運(yùn)動(dòng)路線。

2.2.4 觀測(cè)受天氣影響較小且便于操作

GPS衛(wèi)星一般都呈現(xiàn)出均勻分布的狀態(tài)，且有著較多的數(shù)量，以此有效保證定位系統(tǒng)能夠覆蓋全球。通常情況下，地面觀測(cè)點(diǎn)能夠接收到四顆GPS衛(wèi)星發(fā)出的數(shù)據(jù)信號(hào)，做到全天候觀測(cè)目標(biāo)。除非是出現(xiàn)不宜觀測(cè)，即較為惡劣的雷鳴天氣要不然其運(yùn)行基本上不怎么會(huì)被天氣活動(dòng)變化所影響。因此可以肯定GPS技術(shù)作用于工程測(cè)量測(cè)繪是一大技術(shù)創(chuàng)舉，其可以在效率和精準(zhǔn)度上助力于測(cè)量任務(wù)的更好實(shí)現(xiàn)。

3 探析GPS測(cè)量技術(shù)在工程測(cè)量中的運(yùn)用

經(jīng)過(guò)文章上述對(duì)GPS技術(shù)特點(diǎn)的分析之后，我們可以發(fā)現(xiàn)GPS測(cè)量技術(shù)在工程領(lǐng)域中具有很大的發(fā)展優(yōu)勢(shì)和潛力。GPS作為一項(xiàng)強(qiáng)有效的技術(shù)助力，在具體的測(cè)量應(yīng)用中也有許多值得探究的要點(diǎn)。

3.1 GPS在控制測(cè)量網(wǎng)方面的運(yùn)用

在實(shí)際運(yùn)行、操作GPS系統(tǒng)測(cè)量時(shí)需要事先做好充分準(zhǔn)備，即預(yù)先設(shè)計(jì)出一套較為完善、合理的實(shí)施方案。因此，在接下來(lái)的測(cè)量過(guò)程中必須嚴(yán)格遵照設(shè)計(jì)方案的要求開(kāi)展工作。GPS測(cè)量有一定的環(huán)境要求，觀測(cè)視野要相對(duì)較為開(kāi)闊，及時(shí)排查掉障礙物或是電磁的干擾。建設(shè)GPS測(cè)量站點(diǎn)時(shí)，工作人員在選址上應(yīng)當(dāng)謹(jǐn)慎考慮，電磁波反射較為強(qiáng)烈的地方更為合理。如此可提高測(cè)量控制網(wǎng)的準(zhǔn)確度，保障其實(shí)現(xiàn)有效運(yùn)轉(zhuǎn)。

3.2 GPS在工程測(cè)量中的運(yùn)用

3.2.1 施工水準(zhǔn)點(diǎn)的控制測(cè)定

施工水準(zhǔn)點(diǎn)指的是布設(shè)在每一距離間的高程網(wǎng)點(diǎn)，相比于過(guò)去沒(méi)有GPS定位系統(tǒng)的測(cè)量工作來(lái)說(shuō)，其任務(wù)過(guò)程較為復(fù)雜、耗時(shí)，大多都采用放線測(cè)量這一舊有方式去設(shè)定水準(zhǔn)點(diǎn)的設(shè)置區(qū)域。于此同時(shí)，如若工程建設(shè)人員沒(méi)有進(jìn)行實(shí)地考察，僅僅是紙上設(shè)計(jì)很容易使得工程測(cè)量出來(lái)的結(jié)果出現(xiàn)誤差，加大水準(zhǔn)點(diǎn)的測(cè)量點(diǎn)距。這一現(xiàn)象意味著測(cè)量所得的數(shù)據(jù)不夠精確、合理，影響最后工程數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確度。反之，運(yùn)用GPS技術(shù)進(jìn)行測(cè)量后，上述問(wèn)題能夠得到很好解決，GPS系統(tǒng)與衛(wèi)星互通信號(hào)、傳遞信息從而對(duì)水準(zhǔn)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)有效控制，以此從整體上達(dá)到協(xié)調(diào)工程進(jìn)程的效果。

3.2.2 實(shí)現(xiàn)大比例尺地圖的繪制。

GPS定位測(cè)量的一個(gè)突出特點(diǎn)便是可以根據(jù)工程涉及的區(qū)域范圍進(jìn)行比例尺測(cè)繪。一般情況下，在工程進(jìn)行施工的前期都應(yīng)當(dāng)做測(cè)定工程區(qū)域地形圖這一準(zhǔn)備工作，以便從整體上了解工程所處地形的影響。G PS動(dòng)態(tài)測(cè)量這一方法能夠科學(xué)、準(zhǔn)確地獲取到工程所需數(shù)據(jù)，并就其收集到的數(shù)據(jù)繪制出工程地形圖。

4 簡(jiǎn)要分析后視方位角的作用

4.1 利用好后視方位角可節(jié)省人力與物力

通常情況下，施工測(cè)量具備一定的有助條件所測(cè)量出來(lái)的結(jié)果會(huì)更佳理想，如適宜的氣候、較高的能見(jiàn)度等。于此，僅需要依據(jù)確定的目標(biāo)設(shè)定出一個(gè)合理的后視方位角進(jìn)行測(cè)量工作。這一必要的準(zhǔn)備在很大程度上簡(jiǎn)化了工程測(cè)量任務(wù)，其既能夠省時(shí)省力，又能夠提高測(cè)量效率。

4.2 利用好后視方位角可提高放樣精度

施工過(guò)程中，對(duì)于那些較為復(fù)雜的工序而言，其放樣一次的時(shí)間也相對(duì)更長(zhǎng)，且還不能夠保障它的連續(xù)性與完整性。因此，為提高其測(cè)量的精確度，需要盡量避免客觀因素的干擾，其中較為普遍的有：架設(shè)所處的測(cè)量點(diǎn)出現(xiàn)偏差、天氣狀況的變化等因素。上述問(wèn)題說(shuō)明，在放樣前施工人員需要憑借指南針或者是其他輔助工具設(shè)定出準(zhǔn)確的后視方位角。且工作一段時(shí)間后，還需要重復(fù)校隊(duì)后視，以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)誤差。此外，偏差值應(yīng)當(dāng)有一定的合理范圍，它的計(jì)算需要運(yùn)用到數(shù)學(xué)知識(shí)當(dāng)中的三角函數(shù)關(guān)系，其計(jì)算出來(lái)的結(jié)果在偏差準(zhǔn)許范圍內(nèi)，其方位角即為合理的，此時(shí)便可在調(diào)整、對(duì)中后視后進(jìn)行放樣。

5 結(jié)束語(yǔ)

綜合全文所述，GPS技術(shù)具備其自身獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)和作用，在測(cè)量工程中也相應(yīng)地表現(xiàn)出不可替代的效果。GPS技術(shù)與工程測(cè)量的高效結(jié)合、應(yīng)用在還在不斷地得到推廣。毫無(wú)疑問(wèn)，這一技術(shù)的研究、完善必然需要有關(guān)部門(mén)的高度重視與不懈探索，僅有系統(tǒng)地優(yōu)化GPS測(cè)量技術(shù)在工程測(cè)量中的實(shí)際應(yīng)用，才能更好的激發(fā)出GPS技術(shù)發(fā)展?jié)撃埽虼搜芯抗ぷ鲬?yīng)當(dāng)不止于前。