淺析GPS測(cè)量技術(shù)在工程測(cè)量中的應(yīng)用

夏斌

摘 要：隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)水平的飛速發(fā)展、人民生活水平的日益提高，我國(guó)的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)水平呈現(xiàn)快速發(fā)展趨勢(shì)，越來(lái)越多大型、復(fù)雜的房屋、橋梁、道路等出現(xiàn)在人們的視野。這些建筑工程技術(shù)的實(shí)現(xiàn)與工程測(cè)量技術(shù)的發(fā)展密不可分，特別是GPS 測(cè)量技術(shù)的應(yīng)用，使工程人員能夠更加快速、便捷、準(zhǔn)確的完成工程測(cè)量工作。

關(guān)鍵詞：GPS測(cè)量技術(shù)；工程測(cè)量；應(yīng)用

我們所運(yùn)用的GPS也就是人們生活中常見的全球性的定位系統(tǒng)，GPS技術(shù)的實(shí)現(xiàn)主要取決于環(huán)球通訊衛(wèi)星系統(tǒng)以及與之有關(guān)的無(wú)線設(shè)備，通過(guò)系統(tǒng)性的技術(shù)為使用者提供精準(zhǔn)的導(dǎo)航數(shù)據(jù)。現(xiàn)階段，科學(xué)技術(shù)水平不斷得到完善，人們也把很多前沿的科學(xué)技術(shù)運(yùn)用到了GPS系統(tǒng)中，這樣一來(lái)，GPS技術(shù)的精準(zhǔn)性得到了改善。同時(shí)，GPS技術(shù)也被運(yùn)用到了工程測(cè)量中，下面將針對(duì)這一技術(shù)的使用進(jìn)行介紹。

1 GPS測(cè)量技術(shù)的簡(jiǎn)介

1.1 GPS系統(tǒng)的構(gòu)成

GPS系統(tǒng)的構(gòu)成單位主要是空間衛(wèi)星、監(jiān)控設(shè)備和衛(wèi)星接收信息儀器，這三種構(gòu)成單位嚴(yán)重影響著整個(gè)GPS系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)。一方面，空間衛(wèi)星的作用是給GPS提供相關(guān)的衛(wèi)星信息，人們還專門建立了衛(wèi)星群，以確保衛(wèi)星信號(hào)的接收，這樣一來(lái)人們就能隨時(shí)獲取衛(wèi)星信號(hào)了。另一方面，人們把GPS系統(tǒng)中的地面監(jiān)控設(shè)備以及衛(wèi)星接收信號(hào)器看作是使用者的使用設(shè)備，主要被用來(lái)接收信號(hào)，并且通過(guò)信號(hào)做出定位分析，讓使用者更清楚當(dāng)時(shí)的地理信息以及交通情況。

1.2利用GPS系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)量的原理

利用GPS系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)量的原理并沒(méi)有想象中的困難，通常是根據(jù)高軌測(cè)距體系，把需要測(cè)量的地點(diǎn)與空間衛(wèi)星的距離看成基本的觀測(cè)量，進(jìn)而測(cè)量與之有關(guān)的觀測(cè)數(shù)據(jù)。通常情況下，人們會(huì)優(yōu)先考慮使用偽距測(cè)量或載波相位測(cè)量來(lái)獲得有關(guān)的觀測(cè)量。偽距測(cè)量是根據(jù)接收儀器獲得的衛(wèi)星信號(hào)來(lái)測(cè)量觀測(cè)站與空間衛(wèi)星間的距離，這樣人們便能獲得基礎(chǔ)觀測(cè)量。但是在實(shí)際使用時(shí)，偽距測(cè)量法容易出現(xiàn)很大誤差，所以，現(xiàn)階段在利用GPS進(jìn)行測(cè)量時(shí)很少用這種方法。相反，載波相位測(cè)量是利用GPS衛(wèi)星信號(hào)的傳播來(lái)判定位置的，和偽距測(cè)量方法相比較，這種方法的測(cè)量結(jié)果更加精準(zhǔn)，因此在人們的日常工程測(cè)量中，會(huì)優(yōu)先考慮使用載波相位測(cè)量方法。

1.3 GPS測(cè)量技術(shù)的特征

1.3.1 定位準(zhǔn)確性高，觀察時(shí)長(zhǎng)短

GPS測(cè)量技術(shù)在廣泛運(yùn)用中得到了不斷提高，為了讓GPS技術(shù)的定位功能更加完善，人們還利用了很多前沿技術(shù)來(lái)改進(jìn)，使得現(xiàn)有的GPS測(cè)量技術(shù)更有優(yōu)點(diǎn)；通常大多數(shù)人在使用GPS測(cè)量技術(shù)進(jìn)行工程測(cè)量的時(shí)候，都會(huì)使用快速靜態(tài)定位方式，以此來(lái)節(jié)省觀測(cè)時(shí)長(zhǎng)。

1.3.2 操作較為簡(jiǎn)單

在進(jìn)行具體操作時(shí)不難發(fā)現(xiàn)，GPS測(cè)量技術(shù)有自動(dòng)化優(yōu)勢(shì)，操作流程簡(jiǎn)便，使用者只要能做到以下要求就可以了。首先，認(rèn)真收集氣象數(shù)據(jù)；其次，認(rèn)真安裝并檢查好開關(guān)設(shè)備；第三，測(cè)量設(shè)備的高度；最后，及時(shí)檢測(cè)設(shè)備在運(yùn)行時(shí)的狀態(tài)。比如：部分工程通過(guò)衛(wèi)星獲取信息、觀測(cè)及跟蹤等這類工作都可以利用GPS測(cè)量技術(shù)的自動(dòng)化來(lái)完成。觀測(cè)好后，工作人員關(guān)閉電源、收好儀器，數(shù)據(jù)采集就輕松的完成了。因此，利用GPS測(cè)量技術(shù)進(jìn)行工程測(cè)量既能提高精準(zhǔn)性，又可以縮短工作時(shí)間，有利于工程測(cè)量朝著自動(dòng)化方向發(fā)展。

2 利用GPS測(cè)量技術(shù)進(jìn)行工程測(cè)量的具體應(yīng)用

2.1 判定工程水準(zhǔn)點(diǎn)

普通的施工單位通常選擇傳統(tǒng)的測(cè)量方法來(lái)判定工程的水準(zhǔn)點(diǎn)，因?yàn)閭鹘y(tǒng)的測(cè)量方法沒(méi)有實(shí)際考察及合理評(píng)估，所以所測(cè)的水準(zhǔn)點(diǎn)和實(shí)際距離相差太大。一般情況下，施工單位確立好的水準(zhǔn)點(diǎn)范圍是0.1km～0.5km，但由于水準(zhǔn)點(diǎn)距離太大，準(zhǔn)確性低，常常會(huì)影響正常施工。利用GPS測(cè)量技術(shù)判定水準(zhǔn)點(diǎn)主要依靠空間衛(wèi)星傳輸?shù)男盘?hào)，這樣可以加快工程觀測(cè)的進(jìn)度，提高工程測(cè)量的準(zhǔn)確性。這種方法的關(guān)鍵在于安裝天線、放置接收設(shè)備，且及時(shí)做好觀測(cè)記錄。針對(duì)一些大型工程測(cè)量，就可以使用GPS測(cè)量技術(shù)，充分觀察及研究衛(wèi)星傳回來(lái)的照片，全面剖析路基高度，結(jié)合工程路段的地理信息，順著路段在每個(gè)200m處建立一個(gè)臨時(shí)水準(zhǔn)點(diǎn)。

2.2 確立工程測(cè)量的觀測(cè)時(shí)間

GPS定位系統(tǒng)的工作原理是通過(guò)衛(wèi)星的空間位置，觀測(cè)GPS與接收設(shè)備間的距離，以此求出接收站的坐標(biāo)。不光要有可視衛(wèi)星，而且觀測(cè)衛(wèi)星和觀測(cè)站所形成的圖形要有強(qiáng)度，但該強(qiáng)度不超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)，這樣才能確保精準(zhǔn)度。由此可知，在觀測(cè)時(shí)要根據(jù)三維坐標(biāo)選擇合適的觀測(cè)點(diǎn)與觀測(cè)衛(wèi)星，這樣才能確立工程測(cè)量的最佳觀測(cè)時(shí)間。

2.3 GPS 定位技術(shù)應(yīng)用

GPS 定位技術(shù)在工程測(cè)量實(shí)踐中的應(yīng)用原理是把物理和幾何學(xué)科的相關(guān)基本原理進(jìn)行結(jié)合，通過(guò)GPS 系統(tǒng)的地面接收裝置和空間衛(wèi)星對(duì)測(cè)量對(duì)象進(jìn)行多角度定位。目前，工程測(cè)量實(shí)踐中所應(yīng)用的GPS 定位技術(shù)主要有：實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)相對(duì)定位和靜態(tài)相對(duì)定位。靜態(tài)相對(duì)定位是由多臺(tái)地面接收裝置排成一條基線，對(duì)目標(biāo)對(duì)象進(jìn)行同步觀測(cè)，觀測(cè)時(shí)間可達(dá)45 分鐘左右，最后由專業(yè)的技術(shù)人員對(duì)測(cè)量結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)與處理。靜態(tài)相對(duì)定位具有操作流程相對(duì)簡(jiǎn)單的優(yōu)點(diǎn)。實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)相對(duì)定位根據(jù)載波相對(duì)觀測(cè)量，選取較為精確的控制點(diǎn)位當(dāng)作工程測(cè)量的控制基站，安裝地面連續(xù)接收裝置對(duì)不同角度傳送的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)信息進(jìn)行連續(xù)的觀測(cè)。一般GPS 系統(tǒng)擁有24 顆環(huán)繞地球運(yùn)動(dòng)的衛(wèi)星，在10°以上的水平角觀測(cè)點(diǎn)能夠接收到七顆衛(wèi)星信號(hào)。但如果接收站附近有建筑物等遮擋物，會(huì)因?yàn)榻邮昭b置觀測(cè)到的衛(wèi)星數(shù)量變少導(dǎo)致接收機(jī)難以定位。因此，在必要時(shí)GPS定位技術(shù)可以和慣性導(dǎo)航技術(shù)相結(jié)合以發(fā)揮更好的測(cè)量效果。

2.4 道路中線放樣

從大比例尺帶狀地圖定線以后，設(shè)計(jì)人員需從地面標(biāo)定出公路中線。若采用GPS 實(shí)時(shí)測(cè)量來(lái)實(shí)現(xiàn)此操作，設(shè)計(jì)人員僅需把中樁點(diǎn)坐標(biāo)輸入GPS電子手簿，此時(shí)放樣點(diǎn)的點(diǎn)位便會(huì)被系統(tǒng)軟件自動(dòng)定出來(lái)。各點(diǎn)要求被獨(dú)立完成測(cè)量，因此累計(jì)誤差難以產(chǎn)生，如此便可確保各點(diǎn)的放樣精度相當(dāng)。眾所周知，道路路線包括緩和曲線、直線、圓曲線三部分，因此道路中線放樣過(guò)程，應(yīng)該依次輸入各主控點(diǎn)樁號(hào)、起終點(diǎn)的方位角、緩和曲線距離、直線段距離、圓曲線半徑，外加GPS 電子手薄能夠完成所有工作，如此便可降低放樣操作的難度，實(shí)踐表明，上述方法具有簡(jiǎn)單實(shí)用的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)若各曲線段或者直線段間需要加樁，僅需輸入目標(biāo)點(diǎn)的樁號(hào)即可。

3 GPS技術(shù)在測(cè)繪工程相關(guān)領(lǐng)域中的應(yīng)用現(xiàn)狀

GPS技術(shù)雖然相對(duì)于傳統(tǒng)測(cè)量技術(shù)有很多優(yōu)點(diǎn)，但是在很多方面也存在很多缺陷。首先是測(cè)繪工程的檢測(cè)，GPS測(cè)量技術(shù)只能在工程完成之后對(duì)工程進(jìn)行檢測(cè)，事后控制會(huì)有可能錯(cuò)過(guò)工程中存在的問(wèn)題的解決的最佳時(shí)機(jī)，一般等到工程即將結(jié)束之后才發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，將極大地提高工程建設(shè)的風(fēng)險(xiǎn)性。此外，在實(shí)際工程測(cè)繪檢查中，檢查嚴(yán)謹(jǐn)性不高，導(dǎo)致很多需要重點(diǎn)檢查的程序都沒(méi)有落實(shí)到位，可能出現(xiàn)測(cè)量單位失誤。另外，工程測(cè)繪是一項(xiàng)工作復(fù)雜，內(nèi)容繁多的測(cè)量工程，因此測(cè)繪工程需要投入大量的員工和資金。隨著技術(shù)的發(fā)展，工程的施工工期都比較短，測(cè)量工作經(jīng)常性地因?yàn)槟承┘夹g(shù)人員自身以及工程建設(shè)本身的原因，導(dǎo)致測(cè)繪工程中還存在諸多問(wèn)題。

4 結(jié)束語(yǔ)

科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步帶動(dòng)了GPS測(cè)量技術(shù)的發(fā)展，GPS技術(shù)的使用不僅能提高工程測(cè)量的精準(zhǔn)度，還能確保工程測(cè)量的質(zhì)量，有著較大的優(yōu)勢(shì)。但這項(xiàng)技術(shù)也有部分缺點(diǎn)，因此，在運(yùn)用過(guò)程中要不斷完善，以實(shí)現(xiàn)GPS測(cè)量技術(shù)的價(jià)值。

參考文獻(xiàn)

[1]湯棟梁.GPS測(cè)量技術(shù)在工程測(cè)量中的應(yīng)用研究[J].科技經(jīng)濟(jì)導(dǎo)刊，2019，27（17）：77.