GPS技术在工程测绘中的应用

乔钟慧

摘要：近年来，随着现代测绘技术的不断发展与进步，使得测绘技术的自动化水平与程度有了很大的提高、对于测图的精度要求也变得更加严格。我国的现代测绘技术无论是在学科理论上还是在技术体系上较之以前都取得了突破性的进展，因此应用的范围也大幅度提升。这种重大的变革已将传统的测绘方式彻底的推翻。本文就工程测绘中 GPS 技术的应用以及未来发展和改进进行分析和探讨。

关键词：工程测绘 ；GPS 技术 ；应用

1、引言

在目前，GPS技术日益得到了发展，并获得了更多人的关注和认可，得到了广泛的应用。在工程测量中，GPS技术显露出了自身的优势和特点，其具有较广的测量范围，并且具有较高的数据精度，有效减少了测量过程的误差，提高了工程的测量效率。可见GPS技术的应用和发展，很大程度上推动了工程测绘的发展，加快了国家的发展步伐。

2、GPS技术的起源

全球卫星定位系统也称为GPS。其是由美国的国防部最先研究与开发出来的。早在上个世纪70年代，美国就开始了对GPS的研制工作，终于在1994年的时候建造完成，他们通过人造卫星所发射出来的信号，采用三角测量的原理计算出了收到讯号的人在地球上所处的具体位置。目前，在整个地球上空有大约27颗卫星在运行，他们的轨道高度达到了20200公里。自从GPS问世以来，它在无线导航和定位领域受到了广泛的应用与青睐。

3、GPS 技术的优点

（1）定位准确GPS技术在定位精度上相对较高，能够在50千米的范围内实现准确定位，相对定位精度高达1×10-6，随着观测技术的发展，其测量精度也不断提高，满足了各种测绘工作的实际需要。（2）三维坐标获取GPS测量技术能够准确获取平面位置坐标的同时，也能够对三维平面的坐标进行获取，具有较高的实用性。（3）全天候作用GPS技术在多卫星分布系统下，能够在很大范围内进行测量，并且实现全天候工作，有利于对观测对象展开实时监测，并提供准确的测量数据。雷雨天气则不宜进行作业。（4）观测时间短测量技术能够在15千米范围内对静态对象进行观测，观测时间仅仅需要1分钟，大大缩短了观测时间，提高了工程测绘的效率。（5）测站之间无需通视对于一般的工程测量，测站与测站之间的通视一直是一个难题，这对测量的准确性造成了严重的影响。GPS技术是一种全球定位系统，其在进行作业的同时，不需要测站之间的通信，而能够结合实际需求进行定位观测，具有较高的操作灵活性以及测量准确性。

4、GPS 技术在工程测绘中的应用

4.1 GPS定位技术的应用GPS定位技术结合了一系列的几何知识以及物理知识，利用了卫星以及接收装置实现对物体的多角度的定位。在目前，工程测绘中的GPS技术包括了静态相对定位以及动态相对定位两种，其中静态相对定位对地面接收装置的数量要求较多，装置根据一定的方式进行排列，并进行约为45分钟的实时监测，对监测数据进行处理后即可得出所需定位数据。而对于动态相对定位，则需要在载波相对观测量的基础上进行作业，其需要设置较多的控制点，选择中点位较准确的控制点作为基本控制基站，并通过地面接收装置对物体进行实时监测。在一般情况下，GPS技术的三维定位需要保证接收机能够同时接收四颗卫星的信号，另外对于精度要求较高的定位，则需要加大卫星的数量。GPS系统包括了24颗卫星，在水平角大于10度的情况下，GPS系统能够接收7颗卫星的信号，如果定位地势存在较多的山峦以及建筑物，卫星信号的接收会受到影响，因此需要结合惯性导航技术进行处理，从而实现正常作业。

4.2 虚拟现实技术的应用

在传统的工程测绘中，大多数工作需要人工进行，因此难免存在较多的误差，甚至引发一系列的安全事故。因此，在工程测绘中，对于观测环境较为复杂的地势，需要采用GPS虚拟现实技术进行环境创设，实现虚拟环境真实交互的同时，也对测绘过程进行了三维模拟。利用GPS虚拟现实技术，有效提高了工程测绘的效果，并且解决了一系列的问题和难点。在目前，GPS虚拟技术广泛应用在测绘工作的后期调试中，并对其中的问题进行解决，有效保障了测绘工作的质量。

4.3 施工临时水准点的测量

在工程测绘的水准测量中，传统的测绘方法的测量结果与水准点之间的相对距离较远，这是因为设计过程中缺乏实际预算和实地考察造成的。设计单位的水准点之间的距离一般保持在500米到1000米，在实际情况下，这个距离具有一定的难度，施工过程中需要对临时水准点进行测量和确定，一般通过GPS接收机对卫星信号进行接收，过程包括了天线的安装、接收机的操作以及观察和记录。观测需要结合观测计划进行作业，从而防止过程出现失误，提高测绘结果的准确性以及效率。例如在对公路工程进行测绘作业时，通过GPS技术，工作人员能够通过卫星图像对整个路基的高度进行分析，并根据实地考察，对工程的临时水准点进行设置，水准点与水准点之间的距离一般保持在200米到250米，位置可以是附近的建筑物，也可以结合实际情况进行埋设，之后对水准点的位置进行记录。

4.4 工程变形监测方面的应用

在工程建设中，工程变形是一种常见的问题，即人为因素等导致的建筑物变形或者移位等。GPS测量在三维定位中具有较高的精度，因此其对于工程变形的测量具有显著的效果。在工程建设中，变形类型多种多样，包括了建筑变形、建筑缺陷、地面沉降、建筑沉陷以及建筑位移等。在对大坝变形的监测中，水电站的大坝会因为水流的作用引起变形，从而引发一系列的安全事件。为了防止大坝变形导致事故的出现，需要对大坝进行密切的连续性监测。GPS技术的应用，有效保证了大坝监测工作的精度，实现了监测工作的自动化。在对大坝变形进行监测的过程中，需要在离坝体一定距离的位置设置基准站，并对变形区的监测点进行选择。之后将GPS接收机安装在基准站以及监测点上进行连续性自动观测。同时可以采用数据传输技术，将监测数据进行实时传输，有利于对数据的及时分析和处理。

5、GPS 技术在工程测绘中的改进和发展

对于工程测量而言，其要求获取数据的准确性以及精度更高。在目前，GPS技术在实际的使用中仍然会存在一系列的误差，因此为了将数据的误差减至最小，需要将系统人工智能化与机器人测量相结合，从而将测量技术的范围扩大，改进数据和信息的获取技术，提高数据的处理能力。多传感器的混合测量系统也是今后需要发展的一个方向，例如GPS接收机与测量机器人或者电子全站仪集成，其有利于扩大测量的区域，实现无控制网络的一系列测量，为测绘工作提供了更多便利。然而，GPS技术是美国首先发展起来的，我国的研发技术还相对不成熟，因此在之后的研发探索过程中需要提高自主创新的能力，从而研发出适合我国的GPS技术。

6. 结束语

GPS技術在工程测量中存在较高的应用价值，具有较高的测量准确度以及可靠性，有效提高了测绘工程的工作效率，缩短了工程的工期。然而GPS技术目前还存在一些缺陷和漏洞，因此需要对其采取改进措施，提高GPS技术的测量质量。

参考文献

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[2] 杨立忠，左立新.GPS 技术在工程测绘中的应用分析[J].科技传播，2012：