論工程測繪中的GPS測繪技術

吳玉龍

摘要：隨著人類社會的不斷進步，人類對自然的改造程度大大加強。其中，城市建設使得城市規模越來越大，需要考慮的因素越看越多，還有一些大型工程項目等都需要大量而精準的測繪數據為這些工作提供技術支持，這也為工程測繪提出了新的要求。本文對工程測繪中的GPS測繪技術進行了分析探討。GPS的關鍵系統是衛星無線電導航定位系統，通過衛星對用戶區域進行掃描測繪，向用戶提供三維坐標、導航等服務。隨著技術的日漸成熟，GPS技術應經滲入到了我們生活中的方方面面，遠不局限于工程測繪。在工程測繪領域，GPS技術的重要性是不言而喻的。

關鍵詞：工程測繪；GPS測量技術；特點；

中圖分類號： P2 文獻標識碼： A

1 G PS測繪技術的工作原理及特點

1.1、GPS測繪技術的工作原理

GPS系統目前在工程測繪過程中得到了廣泛的應用，這項技術又稱為衛星定位系統。該系統在運行過程中采用了距離交會法，該種方法能夠有效的實現工程測繪，提高測繪準確度。在應用該技術時，首先要將接收器安裝到一個固定的地點，再利用衛星實現物體定位，衛星會將物體所在位置的信息傳導到接收器內，這樣就可以獲得相關信息。一般在定位時最少需要運用三顆衛星，這樣才能保證信息的準確性。在使用GPS技術進行測繪時，通常會應用到兩類坐標：一是地固坐標；二是空間固定坐標。這兩種坐標系統存在極大差別，在應用過程中要依據實際情況選擇適當的方式，這樣才能進一步保證測繪工作質量。在測繪過程中可以將兩種系統相互轉換，這樣更有利于測繪工作的開展。

1.2、GPS測繪技術的特點

GPS測繪技術在工程測繪中發揮著重要作用，這一技術也具備很多特點，具體表現在以下七個方面：一是不受天氣的限制，可以在各種天氣狀況下工作；二是具有多樣的功能，滿足測繪需要；三是該系統的操作比較簡單；四是可以隨時利用三維坐標進行測繪，提高測繪結果的準確性；五是觀測站的兩方可以不用通視；六是在觀測時不用耗費過程時間；七是在觀測時準確度高，所得數據更為精確。在工程測繪過程中，所得數據的準確性是十分重要的。而GPS測繪技術能夠大大提高測繪數據的準確性，利用GPS進行測繪可以將誤差縮小到一毫米，甚至要低于一毫米。這些特點使得GPS技術在工程測繪過程中受到了廣泛應用，對工程測繪工作的開展產生了極大的影響。

2 GPS測量技術的幾個特點

2.1具有實時定位的特點全球定位系統的最大特點就是能夠對地球上的任意靜止或者運動的目標進行定位，顯示其精確的經緯度和運動的速度，所以運用GPS進行導航，就能夠更好的保證運動載體依據設計好的路線進行運動。這種全天候精確定位系統的應用對于目標導航來說是最恰當不過的了。

2.2具有定位精度高的特點按照一系列的實驗及實際工程測繪應用結果來看，最高不超過50km的基線上，采用載波相位觀測量實施靜態相對定位，其相對定位精度能夠達到1×10-6至2×10-6，在100km至500km的基線上，已經能夠達到10-6至10-7的精度標準。而如今的待測技術在不斷的改進，很多觀測數據的處理措施已經得到很大程度的優化，即便是高于基線1000km的距離時，觀測出來的定位數據也會達到10-8甚至更好的精度。隨著技術的發展，測量精度也會不斷提高以更好的滿足工程測量的各種要求。

2.3具有觀測時間短的特點就觀測20km以內基線需要的時間來看，在沒有應用GPS測量技術進行觀測的情況下，使用傳統的靜態相對定位模式來測量，至少需要十五分鐘的時間，但是采取實時動態定位模式之后，觀測所需的時間最多不超過五分鐘，有時候幾秒鐘就能完成。不僅僅極大的縮短了觀測時間，還能夠促進測繪作業效率的提高。

2.4具有功能多用途廣的特點使用GPS測量技術不僅有助于實現精確穩定的導航的效果還有助于短時間高效率的完成測量工作，其觀測精度比較高，一般來說可以達到0.1m/s的測速精度和毫微秒級的測時精度。由于這樣的功能特點，它能夠廣泛的應用于各種各樣的測速和測時工作中。

2.5具有觀測站之間無需通視的特點傳統測量技術對于通視條件和圖形結構的要求比較高，若是觀察站間的通視條件太差或者是測量控制網的圖形結構不夠好的話觀測結果就會出現很大的誤差。而使用GPS測量技術的時候，觀察站15°以上的空間開闊性較好，即使是觀測站之間沒有互通視性，只要具備和衛星之間必要的通視則能夠完成測量工作。過去進行工程測量工作的時候需要花費三成以上的總經費來建造覘標來進行測量點的選擇。但是應用GPS測量技術的情況下就不需要造標就能進行靈活的測量選點，不僅加快了測量的效率還節省了經費的開支。

2.6具有操作簡便的特點GPS測量技術是智能的進行測量，不需要觀測人員參與其中，儀器自動的進行衛星捕捉和跟蹤觀察，自動的實現定位和測量。若是工程觀測中需要在某個具體的觀測站進行長時間的觀察和測量，可以使用無人數據采集技術，讓各種觀測數據由網絡直接匯集到處理中心，進行統一高效的整理，將冗雜的工作簡化。除此之外，使用GPS測量技術中用到的用戶接收機不僅操作程序比較簡單使用起來相當方便，而且小巧輕便，很適合攜帶。

3 GPS測量技術在工程測繪中的具體應用

3.1測量精密工程

工程測量保函工程勘察設計、施工以及驗收等內容，而且還涉及儀器設備的安裝測量方面的工作。工程測量的范圍比較廣，GPS也被廣泛應用于這些方面。由于GPS測量技術精度高、操作難度不大等特點，使得它除了被應用于工程測量以為，還在橋梁、隧道等諸多工程建設中，發揮著越來越重要的作用。

3.2RTK技術的發展與運用

RTK技術的出現對GPS技術來說也是具有里程碑意義的，其被廣泛的運用到了土地、施工的測量中，以更高的精確度（可以精確到厘米）廣受好評。比起之前的GPS技術如靜態、快速靜態等技術，RTK技術對數據不需要繁瑣的時候處理，其可以通過自身的求解快速的對目標進行定位，而且可以精確到厘米。這可以在次大大提高測量工作人員的效率，雖然之前的GPS技術已經解決了通視的問題大大的提升了測量人員的工作效率，但是由于如果在后期的數據處理中發現定位精度不足的話，則還是需要重新測量。RTK技術中正好彌補了這一點，它可以在當時就知道測量的精度，也就避免了由于精度不足造成的事后重新測量。通常地形測繪需要2名或者3名工作人員組成團隊，在繪圖軟件的輔助下進行測繪，而且要求在一些關鍵點上必須通視；或者是根據控制點利用經緯儀進行測繪。而RTK技術在地形測繪方面僅僅只需要一個測量人員攜帶器械在關鍵點上采集幾秒鐘的數據，再通過電子手簿等其他儀器進行紀律。然后再帶著這些數據到計算機上進行后期的工作就可以得到最后的結果，這樣便事半功倍了。在建設用地勘測定界測量中，RTK技術可實時地測定界樁位置，確定土地使用界限范圍、計算用地面積。利用RTK技術進行勘測定界放樣是坐標的直接放樣，建設用地勘測定界中的面積量算，可由GPS軟件中的面積計算功能直接計算并進行檢核。避免了常規的解析法放樣的復雜性，簡化了建設用地勘測定界的工作程序。在土地利用動態檢測中，也可利用RTK技術。傳統的動態野外檢測采用簡易補測或平板儀補測法。如利用鋼尺用距離交會、直角坐標法等進行實測丈量，對于變通范圍較大的地區采用平板儀補測.這種方法速度慢、效率低。而應用RTK新技術進行動態監測則可提高檢測的速度和精度，省時省工，真正實現實時動態監測，保證了土地利用狀況調查的現實性。

3.3GPS在航空攝影測繪中的應用

傳統的航空攝影測繪對通視程度的要求非常高，一般是運用經緯儀、全站儀等測量工具。但是我國地形又極為復雜，尤其是中西部地區山地較多，要滿足較好的通視條件比較困難。所以在傳統的測量中，為了解決這些困難，測量人員不得不耗費極多的時間和極多的經費進行測量。有時候，為了會在航空攝影上花上一年的時間，再在野外控制聯測和最后的成圖上話費非常長的時間。如此時間漫長、消耗巨大的方法給測量人員的工作帶來了極大的困難。GPS技術的引入大大解決了航空測量的問題。在上文中筆者已經對GPS在測繪方面的優點進行了論述，其中GPS技術不需要通視就是其十分重要的優點之一。此外，GPS打破了傳統航空測量周期漫長的致命弱點，并且以其超高的準確性傲視群雄。因此，GPS在航空測量方面得到了廣泛的運用。工程變形作為工程建設中一個比較常見的現象，包括人為因素造成的建筑物的變形、地殼的變形和建筑物的位移。GPS測量技術憑借其在三維定位方面的高精度測量優勢，使其成為監測諸多工程變形極為有效的工具。工程建設的各類建筑物變形很多，包括建筑物的缺陷與變形、大壩的變形、海上建筑物的沉陷與變形、資源開采導致的地面下沉等。以大壩變形監測為例，水電站的大壩往往由于受到水負荷的重壓而導致大壩的變形。為了盡可能避免大壩變形導致嚴重事故發生，對大壩進行監測由為重要。此時，采用GPS精密定位技術，就可以對大壩實現自動化監測，其變形監測的精度可達到1.0ppm～0.1ppm。在對大壩進行變形監測時，首先在遠離大壩的位置選擇一個合適點作為基準站，其次針對大壩的變形區域選擇多個點進行監測。最后在每個基準站和監測點上分別安裝GPS接收機，這樣就可以實現連續的自動觀測，并對觀測得到的數據進行分析處理。

結束語

由于GPS具有的諸多方面的優勢，GPS勢必會給工程測繪工作帶來全新的革命，各領域測量技術將會得到改革，不僅工程測繪的數據會更加真實、更加準確、更加可靠，而且將會擴大工程測繪的服務范圍，從而使工程測繪的質量和效率得到明顯的提高，成為多用途的國際性高新技術產業。在工程測繪中，GPS技術使用已經非常普遍了，高精度、高可靠性、高度自動化使得GPS獲得了工程測繪界的廣泛贊譽，毫無疑問，在未來的一段時間之內GPS技術將主導整個工程測繪領域，并且在技術的革新進步的同時，GPS將用更強的實用性拓展廣闊的發展空間。

參考文獻

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