GPS测绘技术在工程测绘中的应用

丁 琳

河南镇平县自然资源局，河南 镇平 474250

1 GPS测绘概述

1.1 GPS测绘技术的基本原理

GPS测绘技术的应用核心是卫星导航系统，通过全球定位系统，利用距离交会法，对相应环境条件进行测绘。该技术的主要原理是，在需要测绘的位置设置相应的点位，安装GPS信号接收机，然后接收GPS卫星发出的导航电文。再通过计算机软件对多个位置接收的导航电文及数据进行计算分析，最终计算出GPS卫星和不同接收器之间的距离，进而绘制三维坐标。三维坐标一旦确立，技术人员可以进一步对相关工程所在地的各个重要点位进行精确定位，为后续的工程设计与施工奠定重要的基础［1］。值得一提的是，使用坐标系时，技术人员可以通过对控制点的灵活控制，进一步提高观测效果。

1.2 GPS测绘技术的构成

在使用GPS测绘技术时，起到主要作用的就是空间卫星群和地面监控系统，另外地面信号接收器、数据分析软件等，也是不可或缺的一部分。首先，空间卫星群是位于离地面约20万km的近太空分布的人造卫星群，这些卫星在6个轨道上均匀分布，卫星之间夹角是60°。在地球赤道附近轨道上的卫星的夹角有一定倾斜，这主要是为了确保相关位置至少能够接收到4颗卫星发出的信号。其次，地面控制系统主要是由主控站、监测站、注入站构成，主要是对GPS卫星进行控制，并担当数据分析处理的任务。另外，卫星接收设备包括接收机、气象仪等，用于接收来自卫星的各类信号，同时这些设备还与用于测绘等方面的软件连接，对接收到的信号进行分析处理。

2 GPS测绘技术在工程测绘中的应用优势

2.1 定位精确度高

如今我国GPS技术迅速发展，GPS的定位精确度非常高。比如，针对300～1500m的工程测绘，使用GPS测绘技术，可以将定位数据误差控制在毫米级。尤其是在一些复杂的野外环境当中，GPS技术可以有效应对不同的干扰因素，充分保证定位精度，为工程建设打下可靠基础。

2.2 操作简便效率高

相对于其他工程测绘技术，GPS测绘技术的操作难度更低，测绘时间更短。尤其是在与计算机软件结合使用之后，GPS测绘技术的执行环节更少，操作更为简便，进而降低人工操作的误差，可以有效提高技术人员对测绘结果的有效控制。

2.3 适用面更广

得益于GPS测绘技术独特的执行方式，其能够适用于更多复杂的野外环境。尤其在能源勘探、高速公路建设工程当中，GPS测绘技术的应用能够满足复杂环境下的大范围、高精度测绘工作要求，同时降低测绘工作难度。同时，如今GPS测绘技术的自动化水平越来越高，可以实现对大范围区域的长期持续测绘，并通过计算机自动计算出相关数据，或绘制相关图表。

2.4 技术发展前景好

相对于传统的测绘技术，GPS测绘技术与当下重要的计算机技术、软件技术、信息技术的结合前景更好。简单来讲，GPC测绘技术在现代科技、大数据环境下有好的发展趋势。例如，虚拟现实技术作为一种将虚拟与现实有机结合的技术，在工程建设开发中有十分好的应用前景。将GPS测绘技术与虚拟现实技术进行结合，可以利用计算机成像软件，将GPS监测到的数据和形成的三维坐标结合起来，生成三维模拟图。相对于传统的平面图，该三维模拟图能够给工程设计、开发、施工建设单位提供更为直观的效果和更全面的数据，对提高工程建设水平有重要的作用。

3 GPS测绘技术在工程测绘中的应用

3.1 土地动态监测

如今我国城市化进程加快，国家建设水平不断提高，但是关于土地资源的利用面临一些问题。为了保证社会的可持续发展，土地动态监测工作不可或缺。土地动态监测的对象主要是从自然和社会两个角度，分析各地区土地资源的利用情况，为国家规划、环境分析提供重要的决策依据。使用GPS测绘技术，将能够提升土地动态监测工作效率和监测范围，获取更有价值的监测数据。例如，在公共交通工程的建设中，相关部门需要对相关地区土地资源利用情况进行监测和分析，尤其要考虑该地区民众聚居情况、农田分布情况等，进而制定更合适的交通工程设计方案。利用GPS测绘技术，可以迅速在较大范围内获取相应的土地资源数据信息，并绘制相应的三维模拟图。通过直观的三维模拟图和测绘数据，交通工程的开发设计单位可以在满足基本的工程建设规范的基础上，降低对相关地区环境、农业及居民的影响，进一步提高工程设计开发水平。

3.2 工程变形监测

在现代不同工程中，结构及构件变形问题比较常见，而引发这类问题的除了设计、工艺原因以外，地质环境因素也十分重要。为了更好解决工程变形问题，需要对工程各结构体、构件进行变形监测，而GPS测绘技术在该领域中的应用价值很高。具体来讲，在工程变形监测中，主要是使用GPS测绘技术中的三维模拟系统，精确检测建筑结构体的变形量，然后绘制三维模拟图。比如，在水利工程的管理维护中，通过在大坝上安装信号接收装置，通过GPS定位系统，可以实时监测大坝每个位置的变化情况，进而模拟大坝结构形变情况。在此基础上，由技术人员进行分析，及时发现安全及质量隐患，采取有效方式进行处理和应对。值得一提的是，通过GPS测绘系统与大坝安全预警系统的结合，系统可以通过实时监测得到的数据的动态分析，预测大坝形变趋势，对有安全隐患的现象发出预警。

3.3 大型桥梁及隧道工程测绘

随着社会经济的进一步发展，城市化进程的加快，大型桥梁、隧道工程越来越多。在这类工程的建设中，需要充分利用现代工程测绘技术，其中GPS测绘技术在大型工程野外勘探及测绘中有更高的应用价值。传统桥梁隧道工程的测绘过程中，主要用到全站仪、测距仪、水准仪等设备，需要消耗大量的人力资源成本和时间。而在跨海大桥这类规模大、条件复杂的工程当中，利用GPS测绘技术，可以有效解决两岸通视困难问题，结合GPS技术的应用，可以进一步确定好观测点，为后续的工程建设打下可靠的基础。在隧道工程的测绘中，面对复杂的地貌、地形条件，使用GPS测绘技术，可以规避复杂的自然因素的影响，提高测绘精准度，并通过大量的数据，为工程设计和施工提供重要依据。

4 结束语

综上所述，在当代不同的工程开发与建设中，工程测绘工作承担的责任越来越大。传统工程测绘技术不仅在测绘精度、测绘效率等方面存在一些问题，同时也无法满足当代大型工程的建设需求。为此，相关单位应当重视对GPS测绘技术的研究和应用，同时将其与现代计算机科学、信息技术、虚拟现实技术等进行有机结合，进一步发挥GPS测绘技术的优势，提高工程建设水平。