GPS测绘技术在测绘工程中的应用

2023-01-19殷立军高伟葛延

科学与信息化 2022年6期

殷立军高伟葛延

北京帝测科技股份有限公司北京 102200

引言

想要对现阶段工程测量过程中GPS控制测量技术在平面与高程测量过程中所能够得到的测量精度进行深入的分析与探讨，首先要对GPS控制测量技术进行一个深入而全面的研究。所谓的GPS控制测量技术，指的是利用空间飞行卫星，南向地面广播进行频率和特殊定位信息的无线电信号发送，来帮助进行定位测量的技术，这种技术相比较普通测量方式而言，具有无可比拟的优势。

1 GPS测量技术应用原理

GPS技术是通过卫星完成定位的技术，用于工程测量领域可以为其提供准确测量数据，降低外部环境对结果的影响，保证数据的可靠性。GPS技术由空间部分、地面控制部分以及用户设备部分组成，其中，空间部分为GPS星座，地面部分为地面控制系统，用户端为GPS信号接收设备。人们依靠该技术可以对现场进行全地形的测量，加强对工程的质量管理。GPS可以实现自动定位，系统自动化水平较高，定位所需时间较短，主要是以地表和GPS接收机为基准，接收GPS卫星发射的信号后，计算波频距离，再依据卫星位置信息计算大地坐标[1]。GPS定位精确度和卫星接收量之间有着紧密的联系，是目前用于内外测绘的定位技术。三颗及以上卫星同时发出信号，卫星与接收器间距离不同，到达目的地时间也不一样，所以具体的定位精确度也会有所差异。

2 地质测绘工作内容

随着当前信息技术水平的不断提升，传统的地质测绘技术已经无法满足当前地质测绘工作的要求，所以各类新型技术被广泛应用于地质测绘工作中，特别是数字化测绘技术。通过对地质测绘技术的有效应用，使工作人员更好地掌握区域环境土壤情况，为后续的资源开发提供帮助。在测绘过程中环境较为复杂，所以就需要正确合理地应用地质测绘技术，以此来减轻工作人员的工作压力。采集作为地质测绘中的主要环节，需要认真控制数据传输的准确性，确保测绘数据的精准性。通过地质测绘才能够为地质工作提供具体的地形图、剖面图等等，还能够明确钻孔的具体位置，这是矿产勘查和地质调整等测绘工作的总称，也是地质勘探和普查中最为基础的工作内容[2]。以往工作人员都是利用经纬仪、水准仪等设备，但是随着技术水平的提升，当前人们可以利用GPS技术来进行有效测量，不仅能够降低测绘难度，而且还能够确保数据和图形的准确性。地质测绘对于我国资源利用和矿产开发都有着非常大的作用，所以在具体工作中就需要积极采取相应措施，工作人员也应该加强重视，这样才能够保证工作的顺利开展。

3 GPS测绘技术在工程测绘中的具体应用

由于GPS控制测量技术具有普通测量技术无可比拟的优势，因此在未来的工程测量过程中，GPS控制测量技术将会成为主流的测量技术来进行使用，但由于其在高程精度测量方面仍然存在着较为明显的误差，因此有关技术研究人员需要尝试制定出具有可行性的方案和措施，来提升GPS控制测量技术，在高层测量方面的精准程度。下文将对有关措施进行深入的研究与分析。

3.1 定位应用

GPS技术在野外测绘过程中发挥着极为重要的作用。在具体的应用过程中，想要充分发挥该技术的作用，就需要对落实好定位工作，这就要求测绘人员寻找到与之相契合的测量点。在对测量点进行划分前需结合工和的实际情况对观测点进行选择，通常需要使用三个不同纬度的划分来对观测点进行确定，再对GPS测绘技术的测量设备做出明确，以使该技术得以发挥其功能，使工程的前期工作得以有序展开。

3.2 对观测数据进行预处理

在采用GPS进行数据预处理时，要对原始的观测数据进行编辑和整理，为后续的计算分析打好坚实基础，例如，采用GPS进行测量时，要提前对原始数据进行处理，还要对各种基线向量加以计算，与反复观测的数据进行对比，以此获取更加清晰准确的结果，再进行预处理，将相关数据作为明确依据进行平差计算，计算中也要通过独立的基线组合成闭合图形，再利用三维基线和相应的方差协作，以一种观测信息呈现出来。采用GPS网中的三维无约束平差计算，在国家坐标系或是城市坐标系进行二维约束平差。

3.3 水下地质测绘

在新形势下，地质测绘的难度较高，传统的地质测绘方法已经无法满足实际需求，各方面的问题将会不断涌现，这样就导致地质测绘数据的准确度降低，而且测绘的时间较长，无法保证最终测绘质量，不利于提高工作效率，需要积极完善。通过利用GPS技术，测绘人员在开始进行测绘前做好相应准备工作，严格检查GPS设备的性能，保证水质测绘的顺利开展，有效提高水下地质测绘工作质量。在进行水下地质测绘过程中，工作人员还需要根据实际情况，分析相应因素，将天线摆放至合理位置，保证了解水位情况，让水下地质测绘工作能够顺利进行。与此同时，工作人员要从多个角度出发，做好放样工作。比如，深入分析供水线路，优化GPS功能，实现精准定位，构建所需要进行测绘的空间和坐标，利用计算机来进行绘图和建模，为水下地质测绘工作提供帮助。在这其中，如果接收到卫星信号，那么工作站就应该进行校对，及时地将坐标数据传输到计算机中，在更换坐标定位情况下，按照周期传输的方法将数据传输出去，保证水下地质测绘不会受到外界因素的影响。工作人员还可以通过传播定位数据的方法，更好地了解水下地形情况，为后续工作打下良好基础，提高水下地质测绘工作效率。

3.4 构建工程控制网

工程控制网的构建是工程测量的基础，需重视控制网的网型与信息精度，防止对测量精度产生影响。场地中工程控制网的覆盖面积一般比较小，且点位密度略大，所以工程控制网对精度要求普遍较高[3]。常规使用方法有很多，如可以使用边角网控制GPS完成定位。应用GPS技术建立道路勘探控制网，这类控制网有着横向较窄的特点，过去测量人员侧重于选择三角锁导线方案，通过分段实施避免误差积累，但这样的控制网构建方式会让流程变得复杂。GPS技术应用之后，该技术可以构成较长的GPS点三角锁，支持长距离的线路坐标测量，防止操作时遇到问题。测绘控制网是项目施工的基础性内容，其测绘到的数据准确性将会对工程质量产生影响。对精度有着较高要求的控制网就是一级控制网，这也是工程测绘的参照点，对定位数据提出了很高的要求。构建工程一级控制网，以往人们采用边角法，应用测绘设备对三角网与导线加以控制，随后确定坐标位置，建立测绘控制网。实际上边角法仅仅适合用在小范围的测绘工作，不能用在大范围工程测绘中，边角法应用容易出现误差，导致数据精确度无法保障。所以，此时采用GPS技术，实现对边角法的有效补充，完成工程测量中对点的精确控制，保证测绘网准确度与实用性。

3.5 实时动态测量的应用

实时动态测量技术就是RTK技术，其在实际的测量工作中需在地面测量点安装GPS接收机，同时把该测量点作为准确点，再将GPS卫星接收测量信息与该点连接起来，从而获取实时有效的信息，与此同时，也可以将测量信息及时有效地传输到测量流动站和中心测量站上。流动测量站需要接收卫星信号的同时还需要获取相关信息。对所有获取的信息进行科学有效的整合，充分发挥GPS技术的应用优势，以实现对各项数据信息的研究和分析，测量流动站坐标会上传至计算机信息系统中并完成相关信息的回传，从而形成良好的动态测绘参数，从而实现动态测绘。RTK的工程程序较清晰，GPS技术可以观测到视线范围内相关所有卫星的实际运行状况，在进行信息传输过程中需要借用无线机械设备来完成。流动站主要是对信息进行接收并做加工，同时还可以把相关信息进行展示。如在地震预报中应用GPS技术来对地壳的运动进行研究，并对地震前地形变化进行总结。

3.6 分析文件数据

在利用CASS处理数据过程中，工作人员可以利用三角网计算的方法来计算土方量[4]。第一，要先绘制边界线，然后具体选择边界线，在这其中要保证边界线处于闭合状态，如果系统没有显示边界线闭合，工作人员就应该利用CASS软件来进行操作。第二，应该输入具体数据，利用有效高程点来输入坐标，这样CASS系统就能够自动形成计算表，工作人员就可以将数据输入到其中，计算出最终的土方量。在整个测绘过程中，工作人员会利用GPS技术来对数据分析，以保证数据更加精准。

3.7 进行天线高测量精准性的提升

天线高的测量精准性就会对GPS高程测量的最终数据精准程度产生较大的影响，因此在进行天线测量的过程中，有关技术人员应当尝试进行测量方式的改进与完善，在传统的户外测量工作展开的过程中，大部分技术人员都会将天线的斜高作为测量值来进行测量，但实际上，这种测量值所获得的最终测量结果并不精准，为了进行误差范围的进一步缩小，有关技术人员应当尝试进行测量方式和理念的改进与完善，譬如工作人员可以尝试通过多次测量取平均值的方式来进行误差的控制，又或是可以根据测量地点和地理环境的不同来进行各种不同测量方式的使用，务必使得天线高的最终测量数据变得更为准确。

3.8 野外地质测绘

在地质测绘构成中，野外地质测绘是其重要组成部分，也是其中不能够忽视的关键内容，有着非常重要的作用。在野外测绘过程中，测绘人员要合理应用GPS功能[5]。比如，GPS具有的定位、导航功能等等，工作流程简单，能够在短时间内保证定位的精准，减少工作人员的工作量，更好地保证野外测绘的准确。如果野外测绘的地形复杂，测绘有着很大的难度，测绘人员就可以结合实际情况，合理应用GPS技术，充分发挥卫星的作用，避免地质测绘受到外界地形因素的影响，确保野外地形测绘数据能够更加准确，保证各类野外地质测绘工作的有效开展。在这其中，测绘人员可以利用GPS技术来科学合理地收集野外地质测绘数据，达到实时监控的效果。特别是在天气不断变化的情况下，更加需要及时发现和应对野外地质测绘中的各类突发情况，做好相关预防工作，保证野外测绘地质、观测点能够更加准确，帮助野外地质测绘工作有效开展，在规定时间内更好地提高野外地质测绘工作质量。

4 GPS技术在工程测量中的发展前景

计算机与信息技术的发展转变了人们的生活方式，给市场增添了更多活力。随着社会需求不断增加，道路工程建设持续推进，为了保证工程测量质量，有必要发挥GPS技术的应用作用，转变以往工程测量技术的不足，保证测量效果的适用性，使测量工作不会受到外界环境因素的干扰，全方位展开数据采集与处理。随着GPS技术的持续应用，未来工程测量将会朝着智能化的方向前进，数据采集将会更加独立，为后续数据分析和图形处理奠定基础。未来GPS技术将会与高程拟合计算技术相结合，所以，GPS技术将会迈向集成化的发展方向，使数据测绘的精确度不断提升。