GPS測繪技術在工程測繪中的應用分析

高洋

摘要：在工程測繪過程中，引入先進的 GPS 技術已經(jīng)成為一種必然選擇。在具體測繪時，務必以現(xiàn)場的實際情況為指導，根據(jù)經(jīng)驗和工作條件制定切 實可行的測繪計劃，有利于促進測繪工作的圓滿完成。在這個過程中，GPS 技術具有實時，快速等特點，非常適合工程測繪工作，并且可以滿足對地圖根 測量的控制，降低了勞動強度，憑借衛(wèi)星定位技術或是清攝像頭實時監(jiān)控地表數(shù)據(jù)變化，為后續(xù)的測繪項目提供全面的技術支撐，提高了工作效率，值得 進一步推廣和大范圍應用。

關鍵詞：GPS 測繪技術;工程測繪;應用

引言

新時期，在我國科學技術飛速進步的趨勢下，越來越多的新興測繪技 術不斷涌現(xiàn)，也開始朝著數(shù)字化智能化的方向發(fā)展，而 GPS 作為一種十分 先進的測繪技術，在測繪工程中得到了廣泛的應用，并取得十分理想的效 果。對于傳統(tǒng)效率低精度低的測繪技術而言，這種基于 GPS 的先進測繪技 術操作更加簡單，且測量工作精度更高、時間短，有著十分理想的應用前 景，對于我國現(xiàn)代化建設更有著很大的價值。

1 GPS 測繪技術的概述

1.1 概述

GPS 技術主要是基于地面數(shù)據(jù)傳導設備和監(jiān)控單位以及衛(wèi)星接收設備?信息傳導渠道，演變而來的一種定位和導航系統(tǒng)。在此類技術應用的過程?中，一方面能夠有效借助衛(wèi)星高清攝像頭監(jiān)控地表環(huán)境情況;另一方面，也能以數(shù)據(jù)渠道將影像信息傳輸給計算機，在更短的時間內獲取更加詳細?的數(shù)據(jù)內容。因此，GPS 技術應用在測繪工程中可以不斷提高工程數(shù)據(jù)采?集的效率和質量，也能避免數(shù)據(jù)核對中造成的問題，能夠縮短時間與成本，特別是在與通信設備相結合時，能夠憑借數(shù)據(jù)傳導，使沿途質量環(huán)境數(shù)據(jù)?變化處于實時監(jiān)控的狀態(tài)，能夠降低地表變化等一系列問題。對工程測繪?所產(chǎn)生的影響，更能憑借智能化和自動化技術，使 GPS 技術應用得到拓展。

1.2 原理分析

GPS 技術是基于衛(wèi)星定位系統(tǒng)的一種數(shù)據(jù)的傳導技術，在該技術應用?的過程中，衛(wèi)星與地面監(jiān)測站數(shù)據(jù)構成三角坐標，通過數(shù)據(jù)處理平臺進行?數(shù)據(jù)核算，在此基礎上，憑借基站數(shù)據(jù)傳導確定地區(qū)的具體位置和高程。除此之外，衛(wèi)星系統(tǒng)能利用高清攝像頭第一時間抓拍并還原現(xiàn)場地貌情況，對數(shù)據(jù)加以采集，更有利于確定基準站的位置。這樣也能借助相關數(shù)據(jù)資?料提前擬定可視化地形圖，使測量數(shù)據(jù)的精確性和科學性都得到明顯提升。

2 GPS 測繪技術的優(yōu)勢

2.1 實現(xiàn)自動化操作

工程測繪工作具有很強的復雜性，多變的地理地勢、廣闊的測繪范圍?等方面都會加大測繪工作的難度。此外，測繪工程需要收集大量的數(shù)據(jù)信?息，利用 GPS 測繪技術可以提升測繪操作的速度，實現(xiàn)測繪工程的自動化、 數(shù)字化、信息化、智能化，極大地提高測繪工作的監(jiān)控能力。傳統(tǒng)的測繪?工作需要借助大量的人力、物力來完成信息數(shù)據(jù)的采集、儲存、分析、整?理，耗費大量人力資源的同時工作質量和工作效率也比較低，利用 GPS 測繪技術可以提高測繪工作的自動化水平，簡化操作流程，使得原本復雜的操作流程變得更為簡單，同時提高測繪工作的效率和工作質量。

2.2 具有很強的經(jīng)濟性

受到信息技術的約束，在以往的工業(yè)測繪測量工作中，需要投入大量 的人力資源，大部分情況下都是采用人工自動測繪的測量方式。利用 GPS 測繪技術推動了我國測繪技術工程的發(fā)展，有效節(jié)約了測繪工作投入的人 力成本、技術成本。該項測繪技術的專業(yè)性不強，操作簡單，需要的技術 人員相對較少，在測繪信息數(shù)據(jù)、圖片自動處理等方面利用現(xiàn)代化的信息 技術就可以實現(xiàn)自動化處理，在節(jié)約人力成本的同時也有效節(jié)省了測繪工程中的技術成本，是一項經(jīng)濟型的技術。

2.3 定位準確度高

從 GPS 測繪技術的實際應用情況來看，該項技術可以滿足高精度的地 圖測繪、測量技術要求，平均誤差系數(shù)值非常小。在進行現(xiàn)場測繪時利用 GPS測繪技術，工作人員只需要在預設的工程測繪測量系統(tǒng)中自動安裝 GPS 測繪軟件，就可以通過相應的自動計算機系統(tǒng)在可視化的測繪畫面中實現(xiàn) 圖片、信息數(shù)據(jù)的實時采集，再利用具體的信息系統(tǒng)對采集到的圖片和信 息數(shù)據(jù)進行分析、歸類、整理、儲存。此外，GPS 測繪系統(tǒng)可以根據(jù)測繪 工程具體的需求對各項測繪設備進行噴繪測量、檢測。此外，GPS 測繪技 術最大的優(yōu)勢在于可以實現(xiàn)實時測量，對測量范圍內的地理地勢等信息進 行實時采集，測繪工程持續(xù)時間比較長，工作量大，利用 GPS 測繪技術可 以極大地縮短測繪時間，減少工作量。

2.4 測量的精度高且效率快

區(qū)別于傳統(tǒng)的水準儀以及全站儀等設備，GPS 測量基于數(shù)據(jù)提取與核?對，更加高效準確，也會比人工測量讀取有更大程度的提升，更能從根源?上避免數(shù)據(jù)統(tǒng)計過程中數(shù)據(jù)記錄出錯等問題，特別是通過信號傳導以及電?子設備能將測量的數(shù)據(jù)儲存到設備內部，并且將相關信息交流給具體單位，更有利于后續(xù)工作的開展。在 GPS 技術測量過程中，借助衛(wèi)星數(shù)據(jù)探測系?統(tǒng)能夠適用不同的測量環(huán)境，減少了傳統(tǒng)的水準儀以及全站儀測量設備的?投入，同時還能核算數(shù)據(jù)，會顯著提升效率，更滿足高速構建工程的需要。

2.5 能夠有效解決視線遮擋的問題

由于傳統(tǒng)的水準儀以及全站儀測量中需要借助光學原理對標尺進行觀 察，以此判定現(xiàn)場的高程以及坐標點，但若在這一過程中存在遮擋物時，需要想辦法繞開，否則會加劇測量工作的難度，也會造成更大失誤，但是 應用 GPS 技術卻能在借助衛(wèi)星定位系統(tǒng)時，以數(shù)據(jù)定位等方式明確其經(jīng)典數(shù)據(jù)，徹底實現(xiàn)了無障礙測量方法。

2.6 能夠有效簡化現(xiàn)有的測量工序

在測繪工程測量時采用 GPS 技術，可以取代原有傳統(tǒng)繁瑣的設備和架 設，以及調整等復雜工作流程，相關數(shù)據(jù)信息能夠自動列入儲存系統(tǒng)中，這類測量技術還能簡化整體測量工具，使工程的勘測效率明顯提升，對工 作人員的素質要求水平也不高，更方便后續(xù)自動化和智能化的發(fā)展。

3 GPS 測繪技術在工程測繪中的應用

3.1 GPS 測繪技術在城市建設中的應用

隨著我國社會經(jīng)濟的增長，人們生活水平的提高，城市人口數(shù)量越來?越多，城市建設的步伐也在逐漸加快。城市建設是一項系統(tǒng)性很強的工程，需要充分考慮各個環(huán)節(jié)的因素，從全局展開統(tǒng)籌和規(guī)劃工作，確保城市的?發(fā)展更加人性化，在滿足人們居住生活等基本需求的同時還要確保自然生?態(tài)環(huán)境不能遭到破壞。結合目前情況來看，我國各個城市的規(guī)模不同，發(fā)?展速度也不一樣，對測繪的需求也不同，為了確保城市建設的科學性、合?理性、有序性，需要在城市建設中引進 GPS 測繪技術，對各個建設環(huán)節(jié)的?數(shù)據(jù)展開精確測量，確保數(shù)據(jù)的全面性、準確性、時效性，為城市建設工?作提供可靠的數(shù)據(jù)支撐。城市建設工作要考慮多個方面的內容，例如，確?保交通的合理性、排積水系統(tǒng)的合理性、城市景觀的美觀性等方面。在城?市發(fā)展的過程中還要確保自然環(huán)境不遭受破壞，保證人與自然的和諧發(fā)展。利用 GPS 測繪技術可以對這些內容進行統(tǒng)籌規(guī)劃，保證城市建設設計方案?的合理性和科學性。GPS 測繪技術在極短的時間內就可以提供大量的有效數(shù)據(jù)，為城市建設工作提供重要的數(shù)據(jù)保障。

3.2 GPS 測繪技術在公路測量建設中的應用

公路建設促進了我國社會經(jīng)濟的快速發(fā)展，GPS 測繪技術在公路建設?中發(fā)揮著重要的作用，具體體現(xiàn)在以下幾個方面。第一，地形圖的繪制。公路工程在建設過程中，需要繪制比例尺較大的地形圖，繪制地形圖的過?程中，需要采集大量的數(shù)據(jù)信息，涵蓋的范圍也比較大。傳統(tǒng)的繪制方式?因為受到技術的限制，繪制過程花費的時間比較長，需要耗費大量的人力、 物力，數(shù)據(jù)信息的全面性、準確性和及時性也得不到保障。將 GPS 測繪技?術應用于地形圖的繪制中，極大地縮短了采集信息數(shù)據(jù)所要花費的時間，同時在較短的時間內就可以獲取精確度較高的、具有全面性的信息數(shù)據(jù)，提升了繪制地形圖的工作質量和工作效率。第二，公路工程控制測量。GPS?測繪技術有靜態(tài)測量和動態(tài)測量兩種方式，要根據(jù)工程測繪的實際需求選?用相應的測量方式。進行公路工程控制測量時，因為公路施工是呈現(xiàn)動態(tài)?變化的，涉及很多的變化因素，基于以上原因，在進行公路工程控制時，采用的是 GPS 的動態(tài)測繪技術。第三，公路中線的測量。公路工程施工中，繪制好大比例尺地圖之后，施工人員要在公路中央標上中線，在標中線之?前首先要進行測量。利用 GPS 測繪技術可以對公路中線進行定位和測量，根據(jù)公路的長度和寬度，對中線的長度進行測量，為后期的中線標準工作?提供可靠的依據(jù)。第四，對公路的縱切面和橫切面進行測量。利用 GPS 測繪技術，結合相關的繪圖軟件和中線的樁點可以繪制出公路的縱橫斷面。

3.3 可以進行野外觀測信息記錄

由于控制運用存在一定的特殊性，因此要考慮到前期的測量不空，也 要對后續(xù)所涉及的測量內容進行充分考察，在選點時要注意點，要與大面 積的水面保持一定距離，避免受到影響產(chǎn)生多路徑效應。除此之外，選點的周圍高度角要保持在 15°以上，避免出現(xiàn)障礙物，以免對信號的接收產(chǎn)生影響。在進行 GPS 靜態(tài)測量時，GPS 的接收機保持靜止狀態(tài)，不同的接 收機在不同的時間段內進行開啟時，每一個時間段內的接收機開啟之前都 要對測量現(xiàn)場的衛(wèi)星和天氣等進行實時記錄。

3.4 對觀測數(shù)據(jù)進行預處理

在采用 GPS 進行數(shù)據(jù)預處理時，要對原始的觀測數(shù)據(jù)進行編輯和整理，為后續(xù)的計算分析打好堅實基礎，例如，采用 GPS 進行測量時，要提前對 原始數(shù)據(jù)進行處理，還要對各種基線向量加以計算，與反復觀測的數(shù)據(jù)進 行對比，以此獲取更加清晰準確的結果，再進行預處理，將相關數(shù)據(jù)作為?明確依據(jù)進行平差計算，計算中也要通過獨立的基線組合成閉合圖形，再 利用三維基線和相應的方差協(xié)作，以一種觀測信息呈現(xiàn)出來。采用 GPS 網(wǎng) 中的三維無約束平差計算，在國家坐標系或是城市坐標系進行二維約束平 差。

3.5 GPS 測繪技術在水下工程測繪中的應用

水下工程的施工環(huán)境比較復雜，需要對水下地形進行測繪，測繪的信 息數(shù)據(jù)需要達到高精準度，符合相關標準。進行水下測繪地形識別地質測 量中，要提前明確標示位置，采用計算機進行水下測繪。傳統(tǒng)的水下地形 圖測繪方式相對繁瑣，往往需要大量的人力、物力和專業(yè)工具。例如，基 于超聲波原理的探測儀，而這些設備的使用門檻相對較高，為工作人員的 業(yè)務能力提出很高要求，需要對操作者進行專業(yè)技術培訓。水下環(huán)境比較 復雜，可視性差，利用 GPS 高度測量系統(tǒng)技術可以及時對水下建筑工程船 體橫向以及縱向節(jié)點位置進行精確測量，收集信息數(shù)據(jù)之后，利用相關的 繪圖軟件可以了解清楚水下的具體情況。圖像差分儀和 GPS 等技術在處理 水下工程水體橫向、縱向位置中有著明顯的優(yōu)勢。在以往一般都是采用圖 像經(jīng)緯儀，這類傳統(tǒng)的定位測量設備和定位處理儀器操作煩瑣，得到的數(shù) 據(jù)信息可靠性、準確性都比較差。通過 GPS 技術可以滿足水下工程項目具 體需求，對三維地形坐標進行預定位，還可以利用相關功能對海洋工程坐 標進行實時在線描繪。應用 GPS 系統(tǒng)以后，使原本十分復雜的水下測繪變 得很好解決。

結語

工程測繪涉及的信息量大，測量環(huán)境復雜多變，對數(shù)據(jù)的可靠性、及 時性、準確性要求很高，依靠傳統(tǒng)的測繪技術很難滿足工程項目發(fā)展的需 求。GPS 測繪技術有著效率高、準確度高等優(yōu)勢，可以實現(xiàn)全天候工作，根據(jù)工程的具體需求實時采集相關的信息數(shù)據(jù)，在工程測繪中得到了廣泛 的應用，推動了工程測繪的發(fā)展。

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