探讨工程测量GPS 测量技术应用

2022-11-01唐振斌

经济技术协作信息 2022年29期

唐振斌

（黄山市自然资源勘测规划院）

现代工程规模不断扩大，并且经常会在建设一些复杂环境中，而工程施工现场条件十分复杂，施工作业容易受到外界因素影响，导致工程施工效率和施工质量难以达到要求标准。因此，要加强对工程测量作业的监管，充分发挥GPS 技术应有的作用，进而使工程测量效率得到进一步提高，避免发生物力与人力资源浪费现象。

一、GPS 技术测量技术概述

GPS 技术是建立在信息技术基础上的一种先进测量手段，其主要是通过对设备进行应用，完成对测量卫星传输数据，同时，实现对各项数据的收集、整理、统计，进而得到精准计算结果。GPS 技术测量系统有地面控制、空间星座、用户设备三个模块共同构成[1]。而采用GPS 技术的相关设备完成测量作业时，能够实现对信息和数据的自动化控制，传统工程测量作业都采取人工方式开展，这不仅难以获取到精准数据，而且测量方法实现起来难度较大，并且整个作业会耗费较长时间。总的来说，GPS 技术在具体应用期间，其优势主要体现在以下几个方面：

1.实用性强，精度高

传统模式下工程测量方法在具体应用期间，容易遭受到外部各项环境因素影响，更加难以实现二十四小时不间断测量，作业效率偏低。而GPS 技术具有很强的适用性，其在应用时遭受外界因素的影响几率较小，并且能够实现二十四小时不间断工作，这能够大幅度提高作业效率[3]。将GPS 技术应用到工程测量中，可以很好的适应外部环境，能够实现对测量范围内定点的精准确定，提高测量数据精准性，从而为后续相关工作开展提供强有力的支持。

2.应用灵活，缩短测量时间

将GPS 技术应用到工程测量中，能够使传统测量中遇到的各项问题都能够得到解决，采用该项技术进行工程测量时，需要确保测量站点间不会存在较大阻碍和干扰，具有宽阔空间，能够实现对站点的有效选址，确保测量站点之间能够保持良好透视感。此外，采用GPS 技术也能够大幅度缩短工程测量的前期时间，确保工程整体测量进度能够得到保障。

3.高效、节约资源

在工程测量中合理应用GPS 技术，能够很好的改善工程环境，从而使工程测量技术能够朝着自动化、智能化方向发展，这能够减少工程测量中物力和人力消耗。此外，GPS 技术应用起来不仅操作简单，而且能够大幅度提高测量效率，缩短工作时长。

二、技术种类的划分

1.静态相对定位技术

目前，静态相对定位技术已经被广泛应用到不同类型的工程测量中，静态相定位技术主要分为以下两种：

（1）GPS 1+N 模式

针对GPS 1+N 模式相对定位，要先利用不少于两个已知点完成相应处理工作，其中一台GPS 接收机作为基准站，将另外一台或多台设置为移动站，通过基准站与移动站间相对应位置间的具体关系，然后利用已知点得到绝对位置。该模式一般可以应用在一定区域内，快速完成对地形具体情况的测绘，以及工程放样中应用，其在具体应用时的优势为，测量速度快，而且不需要透视，获取到的数据精度高，信号更强。但是，其在应用时也存在一定缺点，可控制范围受已知点影响，而且存在最大控制范围。

（2）常规静态测量模式

该模式在具体应用期间需要至少借助不少于3 台GPS接收机开展相应作业，利用两个已知点或未知点，完成对4颗卫星的同步观测，同时，能够依据观测等级，以及基线具体长度，实现超过45min 的观测，提高观测效率。常规静态测量模式主要被应用在工程控制网，以及大型工程变形监测等各项工作，其在具体应用过程的优点就是不需要已知点透视，而且效率高，时间短；缺点在于GPS 接收机周围不得存在遮挡物，否则会对工程测量工作开展造成不良影响，而且要多台GPS 接收机同步开展作业。

2.RTK 技术

该项技术是现阶段工程测量中应用最广泛的一项技术，在对该项技术应用时，只需要一名工作人员对地面上的终端进行掌控就能够得到具体测量位置的精准信息。采用RTK 技术设定需要测量的目标点，再通过对信息技术进行应用获取到该目标点的信息数据，利用获取到的数据制定相应的地形图。与此同时，对城市中的重力场数据进行应用，能够实现高程近似大地水准面精化，从而获取到城市中的绝对高程，而针对一些对于高程精度要求不高的作业，则可以直接应用[6]。从实际情况来看，RTK 技术在应用时相对简单，而且对技术人员的能力要求并不高，工程测量中各项设备携带起来十分方便。

3.动态相对定位

动态相对定位在具体应用期间就是对移动物体系统进行应用，在工作开展时，将收发装置安装在物体上，通过GPS进行定位，在物体移动期间，能够得到物体速度、位移、加速度等各项参数。该项技术能够应用移动站接收机，通过对移动站数据连接方式，得到基站发射的各项信号，在基站上完成对数据的处理，从而得到待测数据位置。在该期间，GPS 测量技术经常会与RTK 技术相结合，从而实现对最终结果的合理优化。

三、GPS 技术在工程测量中的具体应用

1.GPS 定位技术的具体应用

GPS 定位技术是工程测量中不可或缺的一部分，在对GPS 定位技术进行应用，要依据GPS 原理进行应用，实现对位置信息的合理整合，从而使各项设备作用能够得到进一步提高，从多个角度入手，完成对各项数据的精准测量，确保各项数据的有效性和合理性。采用GPS 定位技术能够将静态测量方式和融合动态两者合理到一起，在地面形成接收装置，然后排场静态基线，采取不同步方式完成对目标的观测，通常情况下，45min 可以完成观测。定位观测结束后，要对数据信息进行统一整理，使GPS 定位技术在应用时的便捷性优势能够得到充分发挥，通过动态方式，完成对信息的观测[7]。需要相关工作人员注意的是，在对GPS 定位技术进行应用时，必要掌握应用时机，要对测量周期重要性进行明确，测量工作开展前，相关工作人员需要与气象部门进行沟通，掌握天气情况，判断是否适合开展测量作业，从而使工程测量效果能够的都进一步提高，在综合分析测量装置，掌握天气情况基础上，对实际测量时间进行确定，确保最终测量工作顺利开展，以及获取到的测量结果的精准性。

2.高程测量与变形控制

在工程变形监测中对GPS 技术进行应用。工程施工是一项复杂工作，具体施工开展时会受到不同因素影响，而且工程建设工期长，施工作业会开展时会遭受到外界因素影响，可能会导致工程地基发生变形，情况严重会将会引起断裂情况，这将会对工程质量造成破坏，对其应用造成不良影响。此时，人们需要依据具体情况处理工程，要提高对测量结果中细小变化的重视，掌握工程中存在的各种安全隐患，合理应用GPS 技术，使传统监测中存在的各种不足得到弥补，测量数据精度能够达到毫米级，最大程度保证工程施工质量。GPS高程拟合计算技术在具体应用时，就是通过GPS 定位，从而得到不同空间点精度高差，通过平差能够得到高程差和大地高度，然后对获取到的数据进行应用，完成对正常高度的计算。现阶段，人们以水准点作为GPS 高程计算基准，采取融合内插方式或曲面拟合解析方法得到GPS 高程结果。除了高程测量之外，还可以将GPS 技术应用到公路断面测量中，结合应用测图软件和GPS 技术，获取到精准横断面信息图，减少物力、人力投入量。

3.碎部测量与放样

从本质上来说，RTK 技术指的就是载波相位差分技术，RKT 系统如图1 所示。

从图1 可以看出，RTK 系统主要由基准站和移动站两个部分共同构成，在进行工程测量期间，将基准站载波相位信息发送给相应用户，用户可以依据差分信息求差完成解算，精准判断坐标具体位置。此外，还可以将RTK 技术应用在房地产界址测绘和地籍图测量中，采用该项技术不需要消耗大量物力和人力，只需要一名工作人员就能够完成测图作业，将GPS 接收机准确的放在特征点上，2s 中后，依据输入要求，将特征点编码输入即可。

工程测量过程中，完成对一个区域内特征点测定之后，要将获取到的特征点信息上传到计算机上，以免外界因素对工程造成不良影响，保证最终得到的成果图质量能够达到预期。工程放样期间对RTK 技术进行应用，完成界标标定之后，可以直接标定坐标，并且要利用解析法完成标定放样。通过对RTK 测量系统和DL5-C 数传电台编辑道路数据进行应用，具体作业开展期间，若存在海地或纬地设计文件，可以采用PM 导入功能，向系统中直接导入设计数据。若不存在设计文件，可以依据平曲线、断链、竖曲线等各项内容建设数据库。在对横断面进行复测时，应对将桩号里程文件快速、准确导入到文件中，然后依据事先设计好的桩号切换，完成外业工作。在进行道路边桩放样期间，需要保证道路中设计道路板块可以全面显示，如果道路存在加宽情况，需要直接显示各项信息。在进行边桩放样时，当前位置需要与图上边线保持重复，若道路元素存在结构物，平面曲线界面要保证在显示里程范围能够精准显示结构物内的具体图形。

4.有效处理静态数据

应用GPS 技术开展静态数据处理时，需要将利用GPS设备观测到各数据都上传到的数据存储装置中，然后对获取到数据进行分流处理。通过记录原始数据内容，通过对解码技术进行应用，通过分类方式，完成对各项数据的处理，将无用数据过滤掉，然后通过统一方式处理剩余数据，从而形成文件格式。对相位观测值进行整合，在该过程中，要进行都测探索与测量，并且要对载波进行修正恢复，完成对载波中静态数据的合理测量。一般来说，工程测量工作要采用大比例尺进行地图绘制。例如，高等级公路选线时，要做好1：1000大比例尺带状地形图绘制。技术人员通过对GPS 动态测量技术的应用，能够实现对各个碎部点坐标位置进行确定，完成对碎布点的绘制，经过60s 左右后，便可以获取到的精准坐标信息。

5.道路中线放样

完成大比例尺带状地图定线作业之后，设计人员要依据事先设计好的要求标定施工中线，通过对GPS 技术进行应用，完成对道路工程中线的测量，在中桩点坐标位置输入获取到的各项信息，系统通过自动方式，完成对放样点位的定位，然后采取独立方式测量各个点位，以免在测量期间出现误差，确保道路中线放样精度能够达到预期。目前，人们在工程测量中已经开始应用虚拟现实技术，过去作业开展受技术限制，人们在工作开展时必须进入到实地进行操作，无论作业环境如何恶劣，工作人员都要进入到施工现场进行测量，在复杂地理环境下，工作人员的人身安全会遭受到威胁。而在对GPS 技术进行应用时，将虚拟现实技术与计算机技术合理联合到一起，可以针对道路工程构建三位图像测量方案，这一方面可以提高测量效率，另一方面也能够确保作业人员在工作时的安全，避免发生人员伤亡。

6.构建工程控制网

工程控制网是工程测量开展的一项基础内容，工作人员需要提高对控制网型与信息精准的控制，以免对测量进度造成不良影响。一般来说，工程中工程控制网覆盖面积相对较小，而且点位密度较大，因此，工程控制网普遍对精度要求都较高。常规应用方法种类有很多，例如，可以利用边角网完成对GPS 定位的有效控制。通过对GPS 技术进行应用，建设道路勘探控制网，该类型的控制网具有横向窄特点，过去测量人员在工作开展时，侧重采取分段方式进行测量，以免由于积累出现误差，这也会使整个作业流程复杂化。测绘控制是项目施工的一项基础内容，通过测绘获取到的数据精准性会影响工程的最终质量。针对精度要求高的控制网就是一级控制网，这是工程测绘作业的参考点，这也对定位数据精准度提出了更高要求。过去人们针对工程中一级控制网，主要采取边角法，采用测绘设备，控制导线和三角网，然后对坐标位置进行确定，构建测绘控制网。而从实际情况来看，边角法主要适合应用在范围相对较小的测绘工作中，并不适合应用在大工程范围中，而且采用边角法容易出现误差，数据精准度难以达到有效保证。而通过对GPS 技术进行应用，能够实现对边角法的合理补充，完成对工程测量中各个点位的精准控制，确保获取数据的实用性与准确性。