GPS测绘技术在工程测绘中的应用分析

2016-03-16吴限泽

环球市场 2016年18期

关键词：水准大坝测绘

吴限泽

辽宁工程技术大学测绘与地理科学学院测绘工程专业14级

GPS测绘技术在工程测绘中的应用分析

吴限泽

辽宁工程技术大学测绘与地理科学学院测绘工程专业14级

GPS测量技术具有精确度高、技术含量高、测量时间短等特点，在工程测绘中的应用发挥了重要的作用，并且成为推动国内工程测绘工作效率和质量提升的重要因素。本文对GPS测量技术在工程测绘中的应用进行了研究。

GPS测量技术；工程测绘；应用

引言：

GPS测量技术不但空前地扩大了测量的范围，而且使测量的精度和准确度得到了大大的提高。高科技技术要求测绘人员必须对整个操作过程进行规范地操作，从而保证测绘数据的精确性以及科学性，只有这样，才能工程项目建设的质量得到保证。

一、GPS 全球定位系统测量技术的特点

一是观测速率明显高。从GPS 系统诞生以来，一直以较快的速度发展，随着科技的发展，软件的功能的增加日趋完善。现在仅用15min 就可以对20km 以内的静态目标进行精确的定位；基准站与各流动站的距离在1.5km 以内时，进行快速静态相对定位的测量，流动站观测仅要不到2min 的时间即可以准确定位，在此之后可以随时对目标进行定位，各站之间的观测差距在几秒钟之内。

二是定位的准确性更高。大量的实验和工程应用表明，用载波相位观测量进行静态相对定位，在小于50 km 的基线上，相对定位精度可达1×10-6～2×10-6，而在100～500 km 的基线上可达10-6～10-7。随着观测技术与数据处理方法的改善，可望在大于1000 km 的距离上，相对定位精度达到或优于10-8。在实时动态定位(RTK)和实时差分定位(RTD)方面，定位精度可达到厘米级和分米级，能满足各种工程测量的要求。其精度见表1。随着GPS 定位技术及数据处理技术的发展，其精度还将进一步提高。

三是操作更简单。在操作上，GPS测量的自动化程度非常高，有的已达到“傻瓜化”的程度，操作员只需要安装并开关仪器、采集环境的气象数据、量取仪器高度和监视仪器工作状态，其他工作则由GPS接收机自动完成，如卫星的捕获、跟踪观测和记录等。假如在一个测站上需要作较长时间的连续观测，通过网络或其他通讯方式，将所采集的观测数据传送到数据处理中心，不需要任何人员人值守，就可以实现全自动化的数据采集与处理。在结束观测的时候，也只需关闭电源，收好接机，便完成野外数据采集任务。此外目前的接收机体积也越来越小，重量亦越来越轻，便于携带和搬运。

四是功能较多、应用广泛。GPS可为各类用户连续地提供动态目标的三维位置、三维速度和时间信息。因此它不仅可以用于测量、导航，还可以用于测速、测时。随着GPS测量技术的发展，其应用的领域在不断拓宽。目前，在导航方面，它不仅广泛的用于海上、空中和陆地目标的导航，而且，在运动目标的监控与管理以及运动目标的报警与救援等方面，也已获得了成功的应用；在测量工作方面，这一定位技术在大地测量、工程测量、工程与地型变形监测、地籍测量、航空摄影测量和海洋测绘等各个领域的应用己甚为普遍。如：监测地球板块运动状态和地壳形变；测定航空航天摄影瞬间的相机位置，实现仅有少量地面控制或无地面控制的航测快速成图等。

二、GPS 测量技术在工程测绘中的应用

一是 GPS定位技术的应用。在工程测绘中，GPS定位技术应用的原理主要是将几何与物理学科一些基本原理的结合，并且利用GPS系统空间分布的卫星及其与地面接收装置，实现测量物体的多角度定位。目前，国内外工程测绘中应用GPS测量技术中的定位技术主要包括：静态相对定位和实时动态相对定位两种模式，其中静态相对定位的操作流程较为简单，需要由多台地面接收装置排列成一条或数条基线，同步观测时间可以达到45分钟左右，其测量结果需要由专业的技术人员进行统计和处理。实时动态相对定位则是以载波相对观测量为基本依据，一般需要选取点位较为精确的控制点作为测量工作的控制基站，并且通过安装一台或多台地面连续接收装置连续观测不同角度传送的实施动态信息。一个GPS接收机必须同时接收4颗卫星才能进行三维定位。对于实时厘米级定位精度，则要求同时接收5颗以上的卫星。在理想情况下，因为GPS系统有24颗卫星环绕地球运动，通常在水平角l0度以上都能观测到7颗卫星。但如果附近有山、建筑物或其他遮挡物，则所能观测到的卫星会更少，这样接收机就很难定位，故有些应用还要与惯性导航技术相结合。

二是工程变形监测方面的应用。工程变形在工程建设中会常常遇到，它一般包括人为因素而造成的建筑物或地壳的变形和建筑物的位移。由于GPS测量在三维定位中具有高精度的优势，所以它成了监测各种工程变形的极为有效的测量工具。在工程建设过程中，往往会遇到形态迥异的各类变形，其变形类型主要包括陆地建筑物的变形和缺陷、大坝的变形、资源开采区的地面沉降、海上建筑物的沉陷等。如具体应用在大坝变形的监测中，水降或水电站的大坝，由于水负荷的重压，可能引起大坝的变形。因此为了避免大坝变形引发安全事故，必须对大坝进行连续而精密的监测。如果采用GPS精密定位技术，不仅可以实现大坝变形监测工作的精度达到(1.0ppm- 0.1ppm)，而且还有助于实现监测工作的自动化。

三是施工临时水准点的测量与确定。在工程测绘的水准测量中，设计单位应用传统测量技术得出水准点普遍距离较远，这是由于设计中未进行严密的预算与实地考察而导致的。通常情况下，设计单位给出的水准点一股都在500～1000m之间，施工时使用很不方便。施工临时水准点的测量与确定是指利用GPS接收机采集来自GPS卫星的导航信号，其作业过程大致可分为天线安置、接收机操作和观测记录。外业观测应严格按照技术设计时所拟定的观测计划进行实施，只有这样，才能协调好外业观测的进程，提高工作效率，保证测量成果的精度。例如：在部分大型公路工程项目的实地测量工作中，应用GPS测量技术测量人员可以通过观看卫星同步图片，对路基高度进行全面分析与考虑，并根据实地地形地貌，可以沿路线方向间隔200～250m左右补置一个施工用水准点。水准点可设在附近房基、机井台等较坚固处，或自己埋设，并对每个加密水准点位置做详细记录。