工程测绘中GPS测量技术应用综述俞晓伟

工程测绘中GPS测量技术应用综述俞晓伟

俞晓伟?娄家芳?

俞晓伟?娄家芳?

1.南京市测绘勘察研究院有限公司南京市210019；2.飞燕航空遥感技术有限公司南京市210018

【摘要】在国内外各类工程项目的建设中，GPS测量技术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。与传统的测量技术相比，GPS测量技术具有精确度高、技术含量高、测量时间短等特点，而得到了广泛的应用，但是在工程测绘中GPS测量技术的应用仍然存在一定的局限性和弊端性，导致其具备的功能难以全面发挥，进而客观造成工程测绘质量的降低，不利于工程项目的设计、施工预验收等环节的开展和进行。该文仅就国内工程测绘中GPS测量技术应用的现状作以浅谈。

【关键词】工程测绘；GPS测量技术；应用

引言

随着现代电子技术在工程测绘中的广泛应用，以及现代工程项目对于建设与质量标准的不断提升，国内工程测绘中逐渐应用了较为先进的GPS测量技术，测量方法也有了科学的发展。在GPS测量技术的应用中，测量人员要对各具体操作流程进行严格的控制，以实现测量结果的精确性和科学性，进而保障工程测绘结果更好的服务于项目建设。

一、GPS测量技术概况

在国内工程测绘行业的形成与发展过程中，经历了数次较大规模的技术革新，其中GPS测量技术的出现促进了工程测绘领域的重大变革，而且成为国内工程测绘整体工艺与技术水平发展的重要影响因素。与传统的测量技术相比，GPS测量技术在速度、精确度、操作程序、费用等方面都表现出了较为优越，而且GPS测量技术基本取消了常规的测距、测角手段，使得其测量范围逐渐扩大。在国内工程测绘中，技术人员通过利用GPS所特有的卫星定位技术构建的GPS网，可以将实地测量的各类数据通过GPS网传输到工程测绘管理部门，相邻点的距离可以达到上万公里，而且有效保证了测量工作的连续性和精确性。例如：利用GPS高差与三角高差的差值分析，对比数据由GPS网中随机拙取，共抽取8条基线，并对其进行三角高差测量。由此可以得出，每一段的GPS高差与三角高差的差值都优于规范要求，在小面积范围内GPS高差精度已经达到了四等高程导线的精度。

GPS系统的全称为卫星测时导航或全球定位系统，它是以卫星为基础的无线电导航定位系统，是美国国防部于1973年12月批准研制的。整个系统由空间GPS卫星星座、地面监控系统以及用户设备GPS接收机三大部分组成。近年来，由于美国政府取消了部分GPS系统限制民用精度的政策，并且研发了一系列用以提高民用精度的技术，且进一步改善系统的可用性、可靠性和安全性，使得GPS系统开始广泛的应用于各种运载工具的导航以及高精度的大地测量、精密工程测量等诸多领域。

二、GPS测量技术在工程测绘中的应用

1、GPS技术在工程测绘中的应用原理

工程测绘中采用GPS定位测量技术应用原理结合了交互定位和物理以及几何学科中的相关原理，并且通过GPS卫星与地面接收装置来完成对测量物的定位，综合结合已接收到的卫星信息来求取未知点位置的定位，根据距离等于光速与传播时间之积来确定卫星的距离，此计算关键是记录时间的时钟精确性。地面接收装置对测量物的三维精确定位，则需要同时接收4颗以上卫星发射的信息才能够进行，测量要求的精度不同，所需要的卫星数量也不同。定位精度应用实践已经证明，GPS相对定位精度在50km内可以达到10-6，100km-500km可达10-7，1000km可达10-9。

2、GPS测量技术在城市建设中的应用

城市控制网有着面积大、使用多和精度要求高的特点，很多城市的一二三级导线均位于地面，城市不停的建设改变中，常出现不同程度的损坏，快速而精确地进行控制点提供，采用常规的导线测量，必须要求控制点之间能够通视，这样的工作难度大，耗时长而且精度也不理想。在城市建设中，应用GPS测绘技术，不仅能够满足城市的规划要求，还能够改善城市控制测量的准确性以及测量速率。

在实行GPS测量作业前，提前收集测量地区较小比例的地形图以做参考，或是进行野外勘探作业，按照城市测量地点所具备的特点来进行相关的工作。比如依据工程项目，设定项目名称，整理测量地区的已控制点，来监测其是否符合GPS作业的要求。进行野外勘探时，首先把基准站建立在选定的控制点内，取出接收器进行相应的输入，再予以设置，完成后要检查GPS卫星数是否在五颗以上，发射台的指示灯是否正常工作，要选2到3个已知的控制点看是否符合测量精度，要对传输得到的坐标来进行相应的整理、分类、评定以及判断而后作出详细文件。

3、监测工程变形中GPS的应用

工程建设的过程中，工程变形是常见的问题，主要是由人为造成地面或者建筑物的变形，以及建筑物移位等，GPS测量技术，因为三维定位精度高，所以在监测工程中被重点加以运用。变形中有很多种，建筑物沉陷、资源开采地面的沉陷和大坝变形等，对大坝进行监测能够很好的预测变形所造成的意外状况。在监测中采用GPS测量技术，快速收集大坝变形数据，测量数据能够精确到1.0PPm到0.1PPm，此中不只能够保证工程测量的准确性以及安全性，测量工程的自动化技术也因此而提高。

4、虚拟现实方面的具体应用

传统工程测绘模式和技术，都需要工作人员进行一系列的实际测绘工作。面对一些恶劣地理条件时，工作人员实地进行测绘难度高且面临着一定的风险，比如山区地势复杂容易造成人员伤亡，复杂的地形测绘工作将花费更长的时间。而GPS系统拥有强大的虚拟现实技术，能够很好地应对这种测绘工作。GPS虚拟现实技术能够利用GPS系统创造符合实际测绘环境的仿真环境，具有与原始测量环境相同的地理特点。所以可利用GPS系统在计算机中进行模拟绘图，将一系列的三维图像呈现在计算机图形处理中，这一系列的三维图像可以模拟实际的地形环境和地理条件。在这个三维模型上可以实现整个工程测绘的流程，复杂地形测绘的重难点也都能够通过模拟环境进行测量，同时还保证了工程测量的安全性。为了保证测量工作中技术的使用能够切实地反映实际数据，工程测绘之前也会对测量流程进行模拟，不仅能够提前发现测绘工作的缺陷，提高测绘工作的安全性和准确性，还能够避免因为技术不成熟或者流程问题带来工程损失。

三、工程测绘中应运GPS定位测量技术的发展前景

GPS定位测量于工程测绘中应用是测绘技术的重大变革，成为测绘技术的扎实基础，而往后GPS定位测量的不断向前发展，GPS技术与工程测绘技术应用不断的普及和广泛化，应用GPS定位测量可建立起区域的GPS网，从而创造更好的条件为城市和工程控制网。测绘精度的提高拓展了GPS定位测量的适用范围，高层建筑物监测、大坝变形监测和地面沉降的监测中都发挥了相当重要的作用，为社会经济的发展和国民经济建设提供了更加可靠的定位系统服务。

四、结束语

工程测绘是一个庞大的系统工程，GPS空间信息基础设施是建设城市的基础，而作为城市空间地理信息的生产者，GPS测绘部门有着至关重要的作用。面对着工程测绘工作的加速发展，GPS测绘行业必须把握历史机遇，努力实现新的跨越。我们要以GPS基础测绘纳入国民经济与社会发展计划为契机，积极发展GPS勘测科技，加强GPS勘测技术研究，全面实现GPS测绘，充分利用多种先进科学技术，建设城市基础空间信息系统，更好地为工程测绘与国土资源管理服务。

参考文献：

[1]杨立忠，左立新.GPS技术在工程测绘中的应用分析[J].科技传播，2012，02：127.

[2]聂小林.浅析GPS技术在房屋工程测绘中应用[J].科技资讯，2012，02：29.

[3]孙兰彩.论GPS技术在测绘工程的有效运用[J].科技致富向导，2012，23：422.