浅谈GPS测量技术在工程测绘中的应用

2015-07-24查立吉林省水利水电勘测设计研究院

科学中国人 2015年32期

关键词：精准度测绘定位

查立吉林省水利水电勘测设计研究院

浅谈GPS测量技术在工程测绘中的应用

查立
吉林省水利水电勘测设计研究院

在测绘工程中，全球定位系统（GPS）的应用是非常广泛的，因其具有效率高、精度高等特点，于社会生产的各方面都有着重要的作用。传统测绘技术因无法满足社会要求逐渐被GPS测绘技术取代，促进了工程测绘效率的提高。

GPS技术工程测绘应用

科学技术的发展日新月异，工程测绘方法与测绘设备也逐渐种类繁多，GPS就是工程测绘方法中的其中一种。现阶段，该测绘技术的应用领域已非常广泛，并深受测绘人员的欢迎。GPS测绘技术成本低、且测量的精准度比较高，操作简单，测绘工作通过变更卫星的定位系统，及时获取实时数据，可克服传统测量技术的弊端。现代测绘技术因社会发展面临诸多挑战，在工程测绘的领域中其地位也越来越高。

一、全球定位系统（GPS）特点

全球定位系统（GPS）其测量的精准度极高，可精确到小数点的后六位，传统测量技术是无法做到这一点的。但是，定位距离不同，其精确度也是不同的，并不是说其测量技术就不存在误差。于高层建筑测绘中，GPS测绘技术优势还是比较大的，测量数据后，其定位非常准确。

GPS测绘技术属于电子测量技术，可节省定位时间，比如说，测量流动站需要1分钟或5分钟才可完成的测量任务，其动态定位模式几秒钟就可完成。其工作效率因时间节省的程度很大而被提高。

目前，GPS测绘技术的卫星有很多，为其分布的比较均匀，对于卫星信号，全球内都可接收到，并且不会因为天气受到影响，不管什么地点，什么时间都可以实现连续的观测，对测绘工作不会产生影响，有利于测绘工作的时间缩短。

GPS接收机因GPS测绘技术的不断发展而不断进步，其测量工具自动化的程度极高，仪器操作员在实际的测量工作中只需要完成量取天线高度、安装仪器、收集气象数据及连线等基本工作，在测量时，仪器会自动完成跟踪记录、捕获卫星等测量流程，操作员只需在仪器旁对其工作状态进行监视即可。测量工作结束后，操作员应将电源关闭，并将仪器收好，初步测量工作完成。GPS测绘仪器于现阶段的质量与体积上都有了很大改变，降低了操作员测绘过程中劳动强度。

二、全球定位系统（GPS）优势

（一）定位快，且精准

在工程的测绘过程中，GPS测绘技术的应用，其定位是通过载波进行的，测绘的整个过程不会超过二十分钟，误差也仅在四毫米或者五毫米之间，快速定位的误差也仅仅只有零点一米。

（二）不受测绘环境与测绘地点限制

GPS测绘技术可全天候定位，其工程测量条件从理论上说可以是任何地方。

（三）操作简便

GPS测绘技术对平面位置坐标及高程可准确测量，有利于准确获取三维坐标。其操作过程在测绘过程中也非常简便，但需要很多人进行操作与监督。但对于测绘成本的降低作用还是很大的。

三、在工程测绘中全球定位系统（GPS）应用流程

（一）测量点的定位

在进行测量点的定位时，应先将GPS定位系统设置于工作状态，如作业环境视野较为广阔，应对该系统传输与接收产生影响因素有效避免，待测量点确定后，准确将其在图纸上记录。

（二）测量标点的构建

主要针对于提示与指示这两个测量点，待其定位后，安装GPS测绘技术的测量标志。因测量标志的构建因测绘环境的不同而不同。

（三）观测测量

GPS的测绘技术中，观测测量在该测量技术中是比较重要的，通过对室外观测，严格比对GPS的测绘技术。比如说，某工程项目测绘中，对室外观测使用GPS的测绘技术，数据信息通过卫星定位进行收集，有利于观测数据有效性得到保障。

四、在工程测绘中应用全球定位系统（GPS）

在实际的测量工作中，GPS的测绘技术应用是非常广泛的，不仅仅是道路勘探与各种工程、设计中应用，还有安装部分大型设备。GPS测绘技术的具体应用如下：

（一）监测工程变形

在工程的建设过程中，建筑物经常与因地壳的运动或者人为因素发生位移，这就是我们常说的工程变形，工程变形也分为很多类型，比如说围堰大坝发生变形、开采资源地区地表沉降及陆地工程发生变形等。这些变形因素会造成严重的人员伤亡与经济损失。在监测工程变形中GPS测绘技术分为四个阶段：（1）监测周期设计；（2）结构强度设计；（3）基准设计；（4）观测时段设计，这四个阶段对监测工程变形有着决定性的作用。

（二）测定大地测量的控制网点

测角手段与常规测距所建立的大地控制网在现阶段以完全被GPS测绘技术控制网所取代，我国对GPS测绘技术控制网的应用比较晚，并对我国基础的控制网进行了重新的测量。全国性大地控制网其网点之间的距离都是比较大的，多数相距为数千里，有些甚至相距可达上万里，我们之前所用的常规测量工具对测量远控制点根本不能保证其测量的精准度，不仅需要过多的测量人员，其测量效率也是非常低的。此外，还有一种城市GPS的控制网，相比于全国性的控制网测量，城市控制网的测量点相距的距离一般是几十公里，具有使用频繁、面积较大且精度较高的特点。常规测量工具的控制点经常会遭到人为性的破坏，不仅费时费工，其测量的精确度也不是很均匀，测量进度受到严重的影响。对于以上问题的出现，GPS测绘技术因其测量精准度极高，定位的范围比较广泛，并且工作效率比较高，可很好的解决这些问题，在道路及工程等测量工作中，因对GPS测绘技术的应用得到了突破性的发展。

（三）应用于房产测绘中

GPS测绘技术在实际的工程测量中，常用实施动态差分法，该方法于室外观测实现后，其定位精准度得到提高，并于房产的测绘中，作用显著。实施动态差分法在地籍测绘工作与房地产测绘工作中，测定土地的权属界点时，地籍测绘图或者房地产测绘图的获取只需要操作人员一名与一台仪器，于每个测绘点上仅花费几秒钟的时间，通过计算机软件对所得的数据进行运算与处理之后，将其输入到GPS的系统中即可。实施动态差分技术不需要很多的操作人员，测点间也不需要通视，基于此，地基测绘工作效率或者房地产测绘工作效率差在很大的程度上得到了提高。

比如说：某道路工程的周围地势比较复杂，起伏较大，JD4-JD5之间需穿越一片面积很大的森林公园，大范围的密灌地与密林是通视很困难，而对导线要求又很严格，在实际作业中，其导线很难达到规定的标准，使用测距仪与全站仪对该路段测量完成后，实施动态测量对其进行校核。为保证该公路工程的测量精准度，分别以JD4、JD5作为基准点进行测量，并对比坐标。经对比后，原本需要二十个人完成的外业任务，在使用GPS测绘技术的动态测量法后，任务完成时间缩短了一半，这足以证明，GPS测绘技术的应用不仅降低了测绘人员的劳动强度，同时促进了作业效率提高，公路测量准确度也得到了保障。

（四）在水下工程中对GPS测绘技术的应用

航道整治、港口建设、海岸码头建设及考法利用海洋资源等水下工程对于地形测绘图的精度要求都是非常高的，GPS测绘技术中的三维测定技术，对水下工程纵向位置与横向位置均可予以高精度的测量，之后通过计算机绘制地形图。对于水下工程的测量其纵向方面可使用测深仪，其水深依据超声波于水下的传播时间进行计算。另外，还需要使用潮位仪测定潮位，对水下的地形高程与水深进行调整与更正。使用GPS测绘技术的差分法进行测量横向位置，该方法解决了抗外界的干扰性比较低、传统的定位仪器操作较为繁琐等问题，促进了水下工程测绘准确度的提高。