工程测量中新测绘技术应用探究

2010-12-31周伟浩

中国新技术新产品 2010年3期

周伟浩

（东阳经济开发区白云商贸园区管委会，浙江东阳 322100）

在水利、交通、建筑等行业中工程测量是其后续工作顺利展开的基础。测量工作具有工序复杂，专业性强，协作面广的特点。测量工作一旦出现失误，必将影响整个工程的顺利展开，即使顺利完成也将影响它的正常使用。因此，我们必须通过各种手段将工程测量中的失误率减至最低。除了加强施工质量管理和控制外，最重要的方法就是应用各种新测绘技术来减少误差，保证施工工作的顺利展开。尤其对于地形较为复杂的工程，测量工作更是难上加难，新测绘技术的应用也就更加必要。

1 GPS新技术概述

1.1 GPS概述

近几年，GPS全球卫星定位系统在诸如航运、交通以及建筑工程中的复杂测量工作中得到了广泛应用。这是因为GPS技术具有成本低，精度高，成效快和覆盖广的特点。GPS全球定位系统是由GPS星座（空间构造），地面监控系统（地面控制构造）和GPS信号接收器（用户设备构造）三部分组成的。

作为GPS空间构造的GPS星座是由28颗卫星组成的，其中24颗为工作卫星，4颗为有源备份卫星。24颗工作卫星平均分配在倾角为55°的六个轨道上，这就使我们不管在地球的任何地方，适合时间都可以观测到4颗以上卫星提供的定位精确的卫星图像,从而实现它不间断的导航作用。有源备份卫星则可以确保GPS全球定位系统运行的可靠性。另外，GPS卫星可以产生两组电码,一组为精密度相对较低的C/A码(Coarse/Acquisition Code11023MHz)，主要供普通民众使用;一组为定位精度极高的P码(Procise Code 10123MHz),主要为一国军方服务，一般民众无法解读。

地面控制部分即地面监控系统，是一个负责数据传输的系统。从前至后的传输主体依次为，5个全球监测站，1个主控站和3个地面控制站。具体传输过程如下：首先是装配有时钟和接收器的5个全球监测站从GPS星座中取得卫星观测数据（包括气象数据和电离层），然后经过简单处理后,统一传送至主控站。主控站根据从5个监测站得到的跟踪数据进行简单计算，并将计算结果（即导航数据）及其指令分别传输至3个地面控制站。而地面控制站的作用就是将接收的主控制站的数据结果和指令以每天一次的频率注入每颗GPS卫星。

用户设备构造主要就是指GPS信号接收器，是GPS的最末端，亦即客户端。它包括天线单元和接收单元，接收单元又包括接收机硬件和机内软件以及GPS数据的后处理软件。GPS信号接收器可以捕获到特定卫星并进行卫星追踪，从而确定用户所在地的地理位置的信息。其工作机理如下：GPS信号接收机监测到需要跟踪的卫星信号后，通过内部构造计算出卫星与天线单元间的距离，及距离随时间的变化情况，然后由机内软件确定卫星轨道参数等导航数据。最后由计算机系统根据所得导航数据计算出用户所在地理位置的经纬度、高度、速度、时间等相关信息。GPS信号接收器除由必要的机外电源供电外，还配备有机内电源，以防止机外电源不足时造成的观测中断和数据流失。现今的GPS信号接收器正由大型化向小型化转变，以便用于随时随地的野外观测。

1.2 GPS特点

迄今为止，GPS全球卫星定位系统在诸如航运、交通以及建筑工程中的复杂测量工作应用十分广泛，这是因为GPS技术具有以下几方面不同于一般测绘技术的特点。

1.2.1 全天候高精度测量。目前GPS全球卫星定位系统可在一天24h内的任何时间任何地点进行全天候作业，不受阴雨风雪等各种恶劣天气的影响。且定位精度高，全球覆盖率广，高达98%，可随时随地进行高精度观测。目前GPS水准可满足四等水准测量的精度。

1.2.2 制造成本低。随着科学技术的发展和信息化时代的到来，GPS全球卫星定位系统在功能不断完善，精度不断提高，效率不断加快的基础上，成本却在不断下降，为GPS全球卫星定位系统的普及带来了可能性。

1.2.3 效率高，观测时间短。随着科学技术的不断发展，计算机技术的不断提高，GPS系统应用的软件不断更新，效率不断被提高，观测时间不断缩短。

1.2.4 操作简便，测站间无须通视。GPS全球定位系统的作业仅要求测站上空开阔而对站点的位置及站点之间的距离，可通视性没有太多要求，选点灵活方便。另外随着科学技术的不断发展，计算机技术的不断提高，GPS系统应用的软件不断更新，系统操作的自动化程度也越来越高，各工序的操作更加方便。

1.2.5 应用广泛，功能多样。GPS系统不仅可用于道路、桥梁、建筑及水利等工程施工中的精密测量工作，还广泛应用于天文台和电视台的准确定时，以及车辆，船舶和飞机等交通工具的导航，飞弹等武器导航，卫星轨道定位等星际导航，现今还用于手机，车辆等的防盗系统，儿童及特殊人穷的防走失系统等。可谓是涉猎广泛，应用于人们生活的各个方面。

2 GPS在工程测量中的应用

2.1 GPS的应用优势

在一般的工程测量中，控制网的布置、检测以及桩位的放样都是测量在主要任务，在传统的测量工程，一般采用的是将控制网设置成线形网或者是环状网，经常利用经纬仪以及测距仪，更有甚者单面利用全站仪进行数据的测量工作，其实这样的配合测量工作所需要的时间相当长，花费的财力也十分巨大，因此，GPS静态定位呼之欲出。前面分析的GPS定位法，其进行的静态定位，几乎不受到天气环境等相关因素的困扰，使用十分方便，在监测的同时，精确度相当高，大力缩短了测量时间，提高了测量效率。

2.2 GPS在实际工程中的应用

东阳世贸城由东阳市政府主办，世贸城总规划用地1070亩，总投资额达55亿元。东阳世贸城的核心定位就是打造全球直营基地，让各地生产商和采购商进行直接对接，减少中间环节，提升产业竞争力，引领未来市场潮流。基地规模首期38.8万平米同步投建，后续用地规划600亩，规模宏大，基地配套约10万平米地下仓储、3800个车位。世界贸易村6幢现代化商务大厦，共88架电梯、水、电、电话、宽带、空调、背景音乐、安全防范、数字电视、多媒体会议、一卡通、消防、通风、电子信息防雷、机电自控等现代化国际贸易设施。

在东阳世贸城一期工程中，如果整个工程测量仅仅只采用传统的测量仪器，其测量的精度以及时间都很难把握，具体需要传统方式配合GPS技术，同时进行测量，既能缩短工作时间，又能满足精确度的要求，还能降低测量费用。东阳世贸城的地理位置为GPS传输优质数据链提供了强有力的支点，也为GPS技术的运用提供了实践场地。

(1)GPS实时动态桩位放样。根据东永高速桩位质量要求，其桩位误差必定达到厘米级，而GPS测量精度能达到厘米级，所以用GPS实时动态技术进行桩位放样完全能达到质量标准要求，同样GPS高程测量也可用于钻孔桩。

(2)利用GPS技术放样平台。在施工平台钢管桩的放样也可利用GPS测量实现。在时间上，会减少野外作业时间，并保证测量精度要求。

(3)GPS偏心检查。GPS除了能精确测量出东阳世贸城桩位的分布外，还能进行桩位的偏心检查，一物两用，充分提高了实际工程的测量施工效率。

(4)GPS与传统仪器配合。根据东阳世贸城一期工程的技术要求，需要在建筑方位的定点测量上，对控制点的偏差控制在厘米级，在控制点布控时，利用GPS静态测量弯曲能满足高程以及距离精度，再利用全站仪等传统操作，进行近距离的位移设置，充分体现新基础与传统技术的结合效果。