工程測繪中GPS測繪技術運用研究

張樂

【摘要】本文將圍繞GPS測繪技術的工作原理與特點進行分析討論，并提出其在工程測繪當中的具體應用，以此充分發揮GPS測繪技術精確度高、實時性強等優勢，確保測繪結果的真實、有效，并為相關問題提供切實可行的參考數據。

【關鍵詞】工程測繪;GPS測繪技術;全球定位系統? ? ? ? ? ?【DOI】10.12334/j.issn.1002-8536.2021.31.083

GPS測繪技術不僅能夠準確獲取空間點的三維坐標，還能保證測繪過程具有較高的穩定性，能夠實現無通視、全天候的監測，確保測繪效果的最大化呈現，為了進一步明確該技術在工程測繪中的具體應用，首先要對其工作原理進行深入了解。

1、GPS測繪技術探究

1.1原理

GPS又稱全球定位系統，以人造衛星為基礎，能夠準確提供全球范圍內的地理位置與時間信息。GPS的空間部分共有24顆GPS衛星，其中21顆負責衛星導航，剩余3顆作為備用衛星。所有衛星都能夠發出定位導航信號，使用戶根據相關信息完成指定工作，而在控制部分則由多個跟蹤站組成，根據實際功能的不同，可細分為：主控站，能夠依照各監控站獲取的觀測數據進行綜合計算，得出衛星的具體星歷以及修正參數，之后將相關信息發送到衛星當中;監控站，主要負責衛星信號的接收，并實時監測衛星的工作狀態;注入站，主要功能是將衛星星歷、修正參數等數據注入到衛星當中。而GPS的用戶部分大多由處理軟件、接收設備、計算機氣象儀所組成，負責GPS衛星發出的信號接收，并利用相關信息進行導航、定位工作。以上三部分有機協調后所組成的系統即為GPS系統。

1.2特點

GPS測繪技術的應用優勢可分為以下四點：第一，作業范圍廣，該技術的能夠依靠極強的定位能力完成超遠距離的定位與導航，以往的測繪技術在工程測量方面具有一定的局限性，難以一次性完成大跨度的測量工作，通常需要多次檢測才能保證數據具有較高的精確性，但也難免會造成誤差的不斷累積，最終影響定位效果。而GPS測繪技術則可有效解決此類問題，即使對于距離較長的工程測量，也只需十幾分鐘便可完成靜態測量定位工作，而在動態測量時GPS測繪技術也能夠憑借高效率的數字化啟動，大幅節省工作時間，提升檢測效率，切實消除誤差傳遞現象，有效保障整體測繪成果;第二，精確度高，GPS系統所獲取的相應數據都是通過專門程序計算得到的，尤其是在靜態測量方面，甚至可達到亞毫米的精度級別，而在動態定位方面，也能保證厘米級別的測量精度。由此可看出，GPS測繪技術能夠憑借極高的定位精準性，滿足不同領域的各種測量需求;第三，操作便捷，該技術是通過接收衛星與定位系統完成地面信息的自動收集，幾乎不會受到人為干預影響，能夠保持極高的容錯率，并有效減少人力資源的投入，降低成本費用的支出，具有良好的經濟性。同時相關衛星參數以及程序設定，都可以對空間節點或某一時間段進行實時測量，利用載波相位計算整周的未知數，確保誤差控制到最小范圍內，在切實加快作業速度的同時，也實現了定位精準性的大幅度優化。比如在開展RTK工作時，只需一名工作人員在控制點完成數據采集便可完成靜態觀測任務，并且每個控制點所需時間均不會超過20S;第四，自動化水平高，由于GPS收集后的數據能夠在相應系統、程序軟件中進行自動分析、整理、歸類、存儲，使信息處理速度大大提高，能夠自行完成模型與數據間的關系映射，判斷基線數據的誤差橢圓范圍，并及時篩選出影響計量結果的誤差值，使人們可以更好的完成空間數據的管理與檢測，保證數據結果具有良好的適用性與準確度。

2、工程測繪中GPS測繪技術的具體運用分析

2.1外業測繪

GPS技術運用到外業測繪時要注意選擇適合的測量點，確保GPS定位儀器能夠精準觀測相應數據，工作人員需要充分考察測量區域，掌握測繪狀況，及時檢查各項坐標系統，并對可能影響測繪工作的外部因素進行綜合考慮，切實消除潛在的安全隱患，保證測量過程有序進行。其次，要在定位測量環節將靜態定位與動態測量兩種方法有機結合，根據實際情況進行擇優使用，靜態定位主要是針對某一時間點進行相應觀測，耗時相對較長，但操作方法相對簡單，通常只需在測量點上安裝接收設備便可直接完成數據采集工作。而動態測量的復雜度偏高，不僅需要設置多個參考點計算實際轉換參數用以確定未知坐標的相關信息，還要工作人員保持較高的技術水平，能夠在系統完成自動化處理后，第一時間找出數據存在的相應問題，保障數據的精確性與處理效率。

2.2工程變形監控

在工程建設過程中難免會受到外部因素影響，導致形變現象的產生，部分設施形變的幅度十分細小，單憑肉眼觀察幾乎發現不到異常，如果不立即進行修復與處理，必然會影響后續工程的有效開展，降低工程質量。因此為了防止此類狀況反復發生，需要利用GPS測繪技術對工程建設過程中可能存在的形變現象進行全程監控，工作人員可將監控設備布置在事故頻發的相應區域，由監測系統自動完成故障排查，當監測到形變狀況后，便會發出警戒信號，提醒相關人員及時進行維護與補救，確保工程建設的有序開展。同時，GPS的監控效率良好，大量減少了人力資源的使用，有效降低了人為失誤產生的可能性。

2.3城市建設

城市工程建設的目的是在于開發城市資源，確保有效推動城市經濟，在進行控制網設計時，需要充分發揮GPS測繪技術的實際作用，依靠其準確獲取地理信息參數的特點，為城市規劃提供精準的定位保障，并且GPS測繪技術也能夠合理評估土地資源的消耗狀況，幫助相關人員提高建設方法的科學性，憑借技術本身的精細化優勢，保證數據的可靠性，完善當前城市的建設內容，并確保起到生態保護的作用，要求規劃方案能夠與當地生態環境有機協調，實現生態效益的穩步提升。此外，GPS測繪技術也解決了以往城市規劃較為復雜，建設事項相對繁多的問題，能夠保證道路、公園、居住區都能得到合理設計，通過對應用區域的有效測繪，也能更好地收集城市地區的布局狀況，使各項設施設備更符合城市建設的規模與標準，能夠滿足不同城市的差異化需求。

2.4精密工程

精密工程大多為隧道、橋梁等對數據精確性要求較高的工程，其本身工程量較高，建設過程相對繁瑣，需要將GPS測繪技術有效融入當中，才能保障工程質量與工作效率。通常GPS所涉及到的環節包括：信息收集，一是要建立切實符合應用需求的控制網，利用C級控制網與D級控制網相結合的方式完成布設工作，并在區域內設置多個控制點。二是要通過GPS接收設備以邊連接的方式將各個控制點有效串聯，在采集相關數據后利用處理系統與程序軟件完成數據校檢，若發現精度超標的信息需進行二次檢測，最后完成數據分析與平差計算，從而得出準確的測繪結果。

2.5土地動態監測

土地動態監測的目的在于合理使用土地資源，進行工程項目的合理規劃，避免資源浪費現象的產生，切實提高土地資源的利用效率，維持可持續發展模式。而將GPS測繪技術運用到土地檢測中，能夠進一步加強監測效率，比如在公共交通工程中，不僅需要進行農田分布、解決人口居住問題，還要占用一定比例的土地資源，相關人員可借助GPS測繪技術完成大面積的信息獲取與資源使用狀況監測，并將相應數據、參數制作成模擬圖，幫助設計人員更直觀、更清晰的了解土地資源分布情況，確保各項交通工程建設不會影響居民的正常生活，同時也進一步提升了資源的利用效率，減少資源浪費狀況的產生。

2.6實時動態測繪

實時動態測繪又稱RTK技術，是對GPS測繪技術進行優化后的測繪方法，其工作流程可分為：預先在測量點安裝GPS接收裝置作為基準點，之后使其與GPS人造衛星建立網絡連接，負責接收測量后的信息數據，再將信息分別傳遞到測量站與流動站當中。該方法能夠將多種信息有機整合，借助導航原理，完成相關數據的分析與比對，并通過計算機程序計算出準確的流動站坐標，在完成信息回傳后，便可作為動態參數。同時在實際運用時要注意保證數據的精確度，為此可根據相關實驗進一步驗證RTK的具體精度，相關參數如表1所示。

由此可看出，該技術的精確度極高，基本與控制點實際成果沒有數據誤差，證明具有極高的應用性。

結論：

綜上所述，通過對GPS測繪技術的工作原理與特點進行分析討論，提出工程測繪中GPS測繪技術的在外業測繪、工程變形監控、城市建設、精密工程、土地動態監測、實時動態測繪等方面的具體應用，從而提高測繪精準度，完善測繪過程，確保相關工作有序開展，推動技術的進一步創新，實現GPS系統的高效化發展。

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