GPS測繪技術在工程測繪中的應用

丁 琳

河南鎮平縣自然資源局，河南 鎮平 474250

1 GPS測繪概述

1.1 GPS測繪技術的基本原理

GPS測繪技術的應用核心是衛星導航系統，通過全球定位系統，利用距離交會法，對相應環境條件進行測繪。該技術的主要原理是，在需要測繪的位置設置相應的點位，安裝GPS信號接收機，然后接收GPS衛星發出的導航電文。再通過計算機軟件對多個位置接收的導航電文及數據進行計算分析，最終計算出GPS衛星和不同接收器之間的距離，進而繪制三維坐標。三維坐標一旦確立，技術人員可以進一步對相關工程所在地的各個重要點位進行精確定位，為后續的工程設計與施工奠定重要的基礎［1］。值得一提的是，使用坐標系時，技術人員可以通過對控制點的靈活控制，進一步提高觀測效果。

1.2 GPS測繪技術的構成

在使用GPS測繪技術時，起到主要作用的就是空間衛星群和地面監控系統，另外地面信號接收器、數據分析軟件等，也是不可或缺的一部分。首先，空間衛星群是位于離地面約20萬km的近太空分布的人造衛星群，這些衛星在6個軌道上均勻分布，衛星之間夾角是60°。在地球赤道附近軌道上的衛星的夾角有一定傾斜，這主要是為了確保相關位置至少能夠接收到4顆衛星發出的信號。其次，地面控制系統主要是由主控站、監測站、注入站構成，主要是對GPS衛星進行控制，并擔當數據分析處理的任務。另外，衛星接收設備包括接收機、氣象儀等，用于接收來自衛星的各類信號，同時這些設備還與用于測繪等方面的軟件連接，對接收到的信號進行分析處理。

2 GPS測繪技術在工程測繪中的應用優勢

2.1 定位精確度高

如今我國GPS技術迅速發展，GPS的定位精確度非常高。比如，針對300～1500m的工程測繪，使用GPS測繪技術，可以將定位數據誤差控制在毫米級。尤其是在一些復雜的野外環境當中，GPS技術可以有效應對不同的干擾因素，充分保證定位精度，為工程建設打下可靠基礎。

2.2 操作簡便效率高

相對于其他工程測繪技術，GPS測繪技術的操作難度更低，測繪時間更短。尤其是在與計算機軟件結合使用之后，GPS測繪技術的執行環節更少，操作更為簡便，進而降低人工操作的誤差，可以有效提高技術人員對測繪結果的有效控制。

2.3 適用面更廣

得益于GPS測繪技術獨特的執行方式，其能夠適用于更多復雜的野外環境。尤其在能源勘探、高速公路建設工程當中，GPS測繪技術的應用能夠滿足復雜環境下的大范圍、高精度測繪工作要求，同時降低測繪工作難度。同時，如今GPS測繪技術的自動化水平越來越高，可以實現對大范圍區域的長期持續測繪，并通過計算機自動計算出相關數據，或繪制相關圖表。

2.4 技術發展前景好

相對于傳統的測繪技術，GPS測繪技術與當下重要的計算機技術、軟件技術、信息技術的結合前景更好。簡單來講，GPC測繪技術在現代科技、大數據環境下有好的發展趨勢。例如，虛擬現實技術作為一種將虛擬與現實有機結合的技術，在工程建設開發中有十分好的應用前景。將GPS測繪技術與虛擬現實技術進行結合，可以利用計算機成像軟件，將GPS監測到的數據和形成的三維坐標結合起來，生成三維模擬圖。相對于傳統的平面圖，該三維模擬圖能夠給工程設計、開發、施工建設單位提供更為直觀的效果和更全面的數據，對提高工程建設水平有重要的作用。

3 GPS測繪技術在工程測繪中的應用

3.1 土地動態監測

如今我國城市化進程加快，國家建設水平不斷提高，但是關于土地資源的利用面臨一些問題。為了保證社會的可持續發展，土地動態監測工作不可或缺。土地動態監測的對象主要是從自然和社會兩個角度，分析各地區土地資源的利用情況，為國家規劃、環境分析提供重要的決策依據。使用GPS測繪技術，將能夠提升土地動態監測工作效率和監測范圍，獲取更有價值的監測數據。例如，在公共交通工程的建設中，相關部門需要對相關地區土地資源利用情況進行監測和分析，尤其要考慮該地區民眾聚居情況、農田分布情況等，進而制定更合適的交通工程設計方案。利用GPS測繪技術，可以迅速在較大范圍內獲取相應的土地資源數據信息，并繪制相應的三維模擬圖。通過直觀的三維模擬圖和測繪數據，交通工程的開發設計單位可以在滿足基本的工程建設規范的基礎上，降低對相關地區環境、農業及居民的影響，進一步提高工程設計開發水平。

3.2 工程變形監測

在現代不同工程中，結構及構件變形問題比較常見，而引發這類問題的除了設計、工藝原因以外，地質環境因素也十分重要。為了更好解決工程變形問題，需要對工程各結構體、構件進行變形監測，而GPS測繪技術在該領域中的應用價值很高。具體來講，在工程變形監測中，主要是使用GPS測繪技術中的三維模擬系統，精確檢測建筑結構體的變形量，然后繪制三維模擬圖。比如，在水利工程的管理維護中，通過在大壩上安裝信號接收裝置，通過GPS定位系統，可以實時監測大壩每個位置的變化情況，進而模擬大壩結構形變情況。在此基礎上，由技術人員進行分析，及時發現安全及質量隱患，采取有效方式進行處理和應對。值得一提的是，通過GPS測繪系統與大壩安全預警系統的結合，系統可以通過實時監測得到的數據的動態分析，預測大壩形變趨勢，對有安全隱患的現象發出預警。

3.3 大型橋梁及隧道工程測繪

隨著社會經濟的進一步發展，城市化進程的加快，大型橋梁、隧道工程越來越多。在這類工程的建設中，需要充分利用現代工程測繪技術，其中GPS測繪技術在大型工程野外勘探及測繪中有更高的應用價值。傳統橋梁隧道工程的測繪過程中，主要用到全站儀、測距儀、水準儀等設備，需要消耗大量的人力資源成本和時間。而在跨海大橋這類規模大、條件復雜的工程當中，利用GPS測繪技術，可以有效解決兩岸通視困難問題，結合GPS技術的應用，可以進一步確定好觀測點，為后續的工程建設打下可靠的基礎。在隧道工程的測繪中，面對復雜的地貌、地形條件，使用GPS測繪技術，可以規避復雜的自然因素的影響，提高測繪精準度，并通過大量的數據，為工程設計和施工提供重要依據。

4 結束語

綜上所述，在當代不同的工程開發與建設中，工程測繪工作承擔的責任越來越大。傳統工程測繪技術不僅在測繪精度、測繪效率等方面存在一些問題，同時也無法滿足當代大型工程的建設需求。為此，相關單位應當重視對GPS測繪技術的研究和應用，同時將其與現代計算機科學、信息技術、虛擬現實技術等進行有機結合，進一步發揮GPS測繪技術的優勢，提高工程建設水平。