探討工程測量GPS 測量技術應用

唐振斌

（黃山市自然資源勘測規劃院）

現代工程規模不斷擴大，并且經常會在建設一些復雜環境中，而工程施工現場條件十分復雜，施工作業容易受到外界因素影響，導致工程施工效率和施工質量難以達到要求標準。因此，要加強對工程測量作業的監管，充分發揮GPS 技術應有的作用，進而使工程測量效率得到進一步提高，避免發生物力與人力資源浪費現象。

一、GPS 技術測量技術概述

GPS 技術是建立在信息技術基礎上的一種先進測量手段，其主要是通過對設備進行應用，完成對測量衛星傳輸數據，同時，實現對各項數據的收集、整理、統計，進而得到精準計算結果。GPS 技術測量系統有地面控制、空間星座、用戶設備三個模塊共同構成[1]。而采用GPS 技術的相關設備完成測量作業時，能夠實現對信息和數據的自動化控制，傳統工程測量作業都采取人工方式開展，這不僅難以獲取到精準數據，而且測量方法實現起來難度較大，并且整個作業會耗費較長時間。總的來說，GPS 技術在具體應用期間，其優勢主要體現在以下幾個方面：

1.實用性強，精度高

傳統模式下工程測量方法在具體應用期間，容易遭受到外部各項環境因素影響，更加難以實現二十四小時不間斷測量，作業效率偏低。而GPS 技術具有很強的適用性，其在應用時遭受外界因素的影響幾率較小，并且能夠實現二十四小時不間斷工作，這能夠大幅度提高作業效率[3]。將GPS 技術應用到工程測量中，可以很好的適應外部環境，能夠實現對測量范圍內定點的精準確定，提高測量數據精準性，從而為后續相關工作開展提供強有力的支持。

2.應用靈活，縮短測量時間

將GPS 技術應用到工程測量中，能夠使傳統測量中遇到的各項問題都能夠得到解決，采用該項技術進行工程測量時，需要確保測量站點間不會存在較大阻礙和干擾，具有寬闊空間，能夠實現對站點的有效選址，確保測量站點之間能夠保持良好透視感。此外，采用GPS 技術也能夠大幅度縮短工程測量的前期時間，確保工程整體測量進度能夠得到保障。

3.高效、節約資源

在工程測量中合理應用GPS 技術，能夠很好的改善工程環境，從而使工程測量技術能夠朝著自動化、智能化方向發展，這能夠減少工程測量中物力和人力消耗。此外，GPS 技術應用起來不僅操作簡單，而且能夠大幅度提高測量效率，縮短工作時長。

二、技術種類的劃分

1.靜態相對定位技術

目前，靜態相對定位技術已經被廣泛應用到不同類型的工程測量中，靜態相定位技術主要分為以下兩種：

（1）GPS 1+N 模式

針對GPS 1+N 模式相對定位，要先利用不少于兩個已知點完成相應處理工作，其中一臺GPS 接收機作為基準站，將另外一臺或多臺設置為移動站，通過基準站與移動站間相對應位置間的具體關系，然后利用已知點得到絕對位置。該模式一般可以應用在一定區域內，快速完成對地形具體情況的測繪，以及工程放樣中應用，其在具體應用時的優勢為，測量速度快，而且不需要透視，獲取到的數據精度高，信號更強。但是，其在應用時也存在一定缺點，可控制范圍受已知點影響，而且存在最大控制范圍。

（2）常規靜態測量模式

該模式在具體應用期間需要至少借助不少于3 臺GPS接收機開展相應作業，利用兩個已知點或未知點，完成對4顆衛星的同步觀測，同時，能夠依據觀測等級，以及基線具體長度，實現超過45min 的觀測，提高觀測效率。常規靜態測量模式主要被應用在工程控制網，以及大型工程變形監測等各項工作，其在具體應用過程的優點就是不需要已知點透視，而且效率高，時間短；缺點在于GPS 接收機周圍不得存在遮擋物，否則會對工程測量工作開展造成不良影響，而且要多臺GPS 接收機同步開展作業。

2.RTK 技術

該項技術是現階段工程測量中應用最廣泛的一項技術，在對該項技術應用時，只需要一名工作人員對地面上的終端進行掌控就能夠得到具體測量位置的精準信息。采用RTK 技術設定需要測量的目標點，再通過對信息技術進行應用獲取到該目標點的信息數據，利用獲取到的數據制定相應的地形圖。與此同時，對城市中的重力場數據進行應用，能夠實現高程近似大地水準面精化，從而獲取到城市中的絕對高程，而針對一些對于高程精度要求不高的作業，則可以直接應用[6]。從實際情況來看，RTK 技術在應用時相對簡單，而且對技術人員的能力要求并不高，工程測量中各項設備攜帶起來十分方便。

3.動態相對定位

動態相對定位在具體應用期間就是對移動物體系統進行應用，在工作開展時，將收發裝置安裝在物體上，通過GPS進行定位，在物體移動期間，能夠得到物體速度、位移、加速度等各項參數。該項技術能夠應用移動站接收機，通過對移動站數據連接方式，得到基站發射的各項信號，在基站上完成對數據的處理，從而得到待測數據位置。在該期間，GPS 測量技術經常會與RTK 技術相結合，從而實現對最終結果的合理優化。

三、GPS 技術在工程測量中的具體應用

1.GPS 定位技術的具體應用

GPS 定位技術是工程測量中不可或缺的一部分，在對GPS 定位技術進行應用，要依據GPS 原理進行應用，實現對位置信息的合理整合，從而使各項設備作用能夠得到進一步提高，從多個角度入手，完成對各項數據的精準測量，確保各項數據的有效性和合理性。采用GPS 定位技術能夠將靜態測量方式和融合動態兩者合理到一起，在地面形成接收裝置，然后排場靜態基線，采取不同步方式完成對目標的觀測，通常情況下，45min 可以完成觀測。定位觀測結束后，要對數據信息進行統一整理，使GPS 定位技術在應用時的便捷性優勢能夠得到充分發揮，通過動態方式，完成對信息的觀測[7]。需要相關工作人員注意的是，在對GPS 定位技術進行應用時，必要掌握應用時機，要對測量周期重要性進行明確，測量工作開展前，相關工作人員需要與氣象部門進行溝通，掌握天氣情況，判斷是否適合開展測量作業，從而使工程測量效果能夠的都進一步提高，在綜合分析測量裝置，掌握天氣情況基礎上，對實際測量時間進行確定，確保最終測量工作順利開展，以及獲取到的測量結果的精準性。

2.高程測量與變形控制

在工程變形監測中對GPS 技術進行應用。工程施工是一項復雜工作，具體施工開展時會受到不同因素影響，而且工程建設工期長，施工作業會開展時會遭受到外界因素影響，可能會導致工程地基發生變形，情況嚴重會將會引起斷裂情況，這將會對工程質量造成破壞，對其應用造成不良影響。此時，人們需要依據具體情況處理工程，要提高對測量結果中細小變化的重視，掌握工程中存在的各種安全隱患，合理應用GPS 技術，使傳統監測中存在的各種不足得到彌補，測量數據精度能夠達到毫米級，最大程度保證工程施工質量。GPS高程擬合計算技術在具體應用時，就是通過GPS 定位，從而得到不同空間點精度高差，通過平差能夠得到高程差和大地高度，然后對獲取到的數據進行應用，完成對正常高度的計算。現階段，人們以水準點作為GPS 高程計算基準，采取融合內插方式或曲面擬合解析方法得到GPS 高程結果。除了高程測量之外，還可以將GPS 技術應用到公路斷面測量中，結合應用測圖軟件和GPS 技術，獲取到精準橫斷面信息圖，減少物力、人力投入量。

3.碎部測量與放樣

從本質上來說，RTK 技術指的就是載波相位差分技術，RKT 系統如圖1 所示。

從圖1 可以看出，RTK 系統主要由基準站和移動站兩個部分共同構成，在進行工程測量期間，將基準站載波相位信息發送給相應用戶，用戶可以依據差分信息求差完成解算，精準判斷坐標具體位置。此外，還可以將RTK 技術應用在房地產界址測繪和地籍圖測量中，采用該項技術不需要消耗大量物力和人力，只需要一名工作人員就能夠完成測圖作業，將GPS 接收機準確的放在特征點上，2s 中后，依據輸入要求，將特征點編碼輸入即可。

工程測量過程中，完成對一個區域內特征點測定之后，要將獲取到的特征點信息上傳到計算機上，以免外界因素對工程造成不良影響，保證最終得到的成果圖質量能夠達到預期。工程放樣期間對RTK 技術進行應用，完成界標標定之后，可以直接標定坐標，并且要利用解析法完成標定放樣。通過對RTK 測量系統和DL5-C 數傳電臺編輯道路數據進行應用，具體作業開展期間，若存在海地或緯地設計文件，可以采用PM 導入功能，向系統中直接導入設計數據。若不存在設計文件，可以依據平曲線、斷鏈、豎曲線等各項內容建設數據庫。在對橫斷面進行復測時，應對將樁號里程文件快速、準確導入到文件中，然后依據事先設計好的樁號切換，完成外業工作。在進行道路邊樁放樣期間，需要保證道路中設計道路板塊可以全面顯示，如果道路存在加寬情況，需要直接顯示各項信息。在進行邊樁放樣時，當前位置需要與圖上邊線保持重復，若道路元素存在結構物，平面曲線界面要保證在顯示里程范圍能夠精準顯示結構物內的具體圖形。

4.有效處理靜態數據

應用GPS 技術開展靜態數據處理時，需要將利用GPS設備觀測到各數據都上傳到的數據存儲裝置中，然后對獲取到數據進行分流處理。通過記錄原始數據內容，通過對解碼技術進行應用，通過分類方式，完成對各項數據的處理，將無用數據過濾掉，然后通過統一方式處理剩余數據，從而形成文件格式。對相位觀測值進行整合，在該過程中，要進行都測探索與測量，并且要對載波進行修正恢復，完成對載波中靜態數據的合理測量。一般來說，工程測量工作要采用大比例尺進行地圖繪制。例如，高等級公路選線時，要做好1：1000大比例尺帶狀地形圖繪制。技術人員通過對GPS 動態測量技術的應用，能夠實現對各個碎部點坐標位置進行確定，完成對碎布點的繪制，經過60s 左右后，便可以獲取到的精準坐標信息。

5.道路中線放樣

完成大比例尺帶狀地圖定線作業之后，設計人員要依據事先設計好的要求標定施工中線，通過對GPS 技術進行應用，完成對道路工程中線的測量，在中樁點坐標位置輸入獲取到的各項信息，系統通過自動方式，完成對放樣點位的定位，然后采取獨立方式測量各個點位，以免在測量期間出現誤差，確保道路中線放樣精度能夠達到預期。目前，人們在工程測量中已經開始應用虛擬現實技術，過去作業開展受技術限制，人們在工作開展時必須進入到實地進行操作，無論作業環境如何惡劣，工作人員都要進入到施工現場進行測量，在復雜地理環境下，工作人員的人身安全會遭受到威脅。而在對GPS 技術進行應用時，將虛擬現實技術與計算機技術合理聯合到一起，可以針對道路工程構建三位圖像測量方案，這一方面可以提高測量效率，另一方面也能夠確保作業人員在工作時的安全，避免發生人員傷亡。

6.構建工程控制網

工程控制網是工程測量開展的一項基礎內容，工作人員需要提高對控制網型與信息精準的控制，以免對測量進度造成不良影響。一般來說，工程中工程控制網覆蓋面積相對較小，而且點位密度較大，因此，工程控制網普遍對精度要求都較高。常規應用方法種類有很多，例如，可以利用邊角網完成對GPS 定位的有效控制。通過對GPS 技術進行應用，建設道路勘探控制網，該類型的控制網具有橫向窄特點，過去測量人員在工作開展時，側重采取分段方式進行測量，以免由于積累出現誤差，這也會使整個作業流程復雜化。測繪控制是項目施工的一項基礎內容，通過測繪獲取到的數據精準性會影響工程的最終質量。針對精度要求高的控制網就是一級控制網，這是工程測繪作業的參考點，這也對定位數據精準度提出了更高要求。過去人們針對工程中一級控制網，主要采取邊角法，采用測繪設備，控制導線和三角網，然后對坐標位置進行確定，構建測繪控制網。而從實際情況來看，邊角法主要適合應用在范圍相對較小的測繪工作中，并不適合應用在大工程范圍中，而且采用邊角法容易出現誤差，數據精準度難以達到有效保證。而通過對GPS 技術進行應用，能夠實現對邊角法的合理補充，完成對工程測量中各個點位的精準控制，確保獲取數據的實用性與準確性。

四、結語

GPS 測量技術具體應用具有作業時間短，精度高等多項優勢，對其進行應用，可以使測量人員能夠高效完成測量任務。因此，在工程測量期間，要不斷對測量技術體系進行完善，全面發揮GPS 技術作用，更好完成測量作業。