闡述工程測(cè)量中的GPS技術(shù)工程測(cè)量

闡述工程測(cè)量中的GPS技術(shù)工程測(cè)量

Summary：GPS作為一種新型應(yīng)用技術(shù)，具有測(cè)量時(shí)間短、精度高等特點(diǎn)，在工程測(cè)量中得到普遍應(yīng)用，為保證工程項(xiàng)目規(guī)劃建設(shè)的精度和質(zhì)量提供強(qiáng)有力的技術(shù)保障，還可滿足降本增效的新要求。但是，在實(shí)際應(yīng)用中還存在著些許問(wèn)題，如點(diǎn)位選擇難度較大、高程精度穩(wěn)定性不足、受電離層干擾較大等，需要從外業(yè)和內(nèi)業(yè)工作中共同著手進(jìn)行優(yōu)化，通過(guò)合理選擇觀測(cè)時(shí)段、適當(dāng)增加測(cè)回頻率、內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)優(yōu)化等方式，使GPS技術(shù)的測(cè)量精準(zhǔn)度進(jìn)一步提升，在工程測(cè)量領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展?；诖?，本文將對(duì)工程測(cè)量中的GPS技術(shù)進(jìn)行分析。Keys：GPS測(cè)繪技術(shù)；測(cè)繪工程；工程測(cè)量1GPS測(cè)量技術(shù)相關(guān)定義工程測(cè)量是指貫穿整個(gè)建設(shè)工程全過(guò)程，對(duì)工程進(jìn)行測(cè)量所依據(jù)的理論、采用方法和使用的技術(shù)。其結(jié)果為整個(gè)工程設(shè)計(jì)、施工提供依據(jù)，是最基礎(chǔ)也是最重要的工作，其結(jié)果準(zhǔn)確性直接對(duì)整個(gè)建設(shè)工程質(zhì)量產(chǎn)生影響。GPS測(cè)量技術(shù)是基于人造衛(wèi)星所進(jìn)行的點(diǎn)位測(cè)量技術(shù)，應(yīng)用GPS測(cè)量技術(shù)時(shí)，可在人造衛(wèi)星數(shù)據(jù)的指導(dǎo)下，建立精密的控制網(wǎng)，隨后根據(jù)控制網(wǎng)內(nèi)的點(diǎn)位對(duì)地面的公路、建筑物、隧道、大壩進(jìn)行測(cè)量。相較于其他測(cè)量技術(shù)，GPS測(cè)量具有實(shí)時(shí)性、實(shí)用性強(qiáng)的特點(diǎn)，且測(cè)量結(jié)果精度高，所需時(shí)間短。據(jù)了解，基于GPS測(cè)量技術(shù)的工程測(cè)量，測(cè)量數(shù)據(jù)的精度可保持在分米級(jí)、厘米級(jí)；實(shí)際測(cè)量過(guò)程中，動(dòng)態(tài)GPS測(cè)量?jī)H需幾秒、幾分鐘，靜態(tài)GPS測(cè)量可控制在50~180min。另外，GPS測(cè)量操作流程簡(jiǎn)單，可選點(diǎn)位范圍廣，測(cè)量成本低，可滿足建筑工程、路橋工程、隧道工程等不同類型工程項(xiàng)目測(cè)量的基本要求。2GPS系統(tǒng)構(gòu)成要素伴隨GPS測(cè)量技術(shù)的出現(xiàn)，最早GPS測(cè)量技術(shù)僅用于建設(shè)軍事項(xiàng)目，隨著軟件工程的不斷發(fā)展，近年來(lái)，GPS測(cè)量技術(shù)因其測(cè)量精度高，易操作，受作業(yè)環(huán)境影響小等優(yōu)點(diǎn)在工程施工中得到了有效運(yùn)用，在確保工程進(jìn)度的同時(shí)保證了工程施工質(zhì)量。GPS系統(tǒng)是由地面監(jiān)控系統(tǒng)、空間衛(wèi)星群構(gòu)成，且衛(wèi)星接收設(shè)備屬于基礎(chǔ)內(nèi)容，技術(shù)構(gòu)成要素如下：1)地面控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)由主控站、注入站、監(jiān)測(cè)站構(gòu)成，且系統(tǒng)間的作用不盡相同。主控站的作用在于修改衛(wèi)星鐘參數(shù)、計(jì)算衛(wèi)星星歷，且計(jì)算所需參數(shù)由監(jiān)測(cè)站供給，將修改后的參數(shù)傳遞給注入站，由注入站接收后才可發(fā)揮修改作用；監(jiān)控站的作用在于接收GPS衛(wèi)星中發(fā)射的各類信號(hào)。2)衛(wèi)星接收設(shè)備。該設(shè)備由氣象儀、接收機(jī)以及計(jì)算機(jī)信息處理軟件等組成，作用在于采集GPS衛(wèi)星中傳遞的信號(hào)，且經(jīng)過(guò)綜合分析后確定位置。氣象儀針對(duì)外界氣候條件進(jìn)行測(cè)量，避免氣候因素對(duì)測(cè)量產(chǎn)生干擾，提高測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性；信息處理軟件是將數(shù)據(jù)收集起來(lái)綜合分析，是接收設(shè)備的基礎(chǔ)。3)空間衛(wèi)星群。由6個(gè)軌道面上分布的24顆GPS衛(wèi)星構(gòu)成，且每個(gè)GPS衛(wèi)星與地面的距離均為2×105km，彼此間的夾角為60°。衛(wèi)星所處軌道面與地球赤道面的交角約為55°，通過(guò)此種形式的分布，可保障接收到4~11顆衛(wèi)星傳遞的信號(hào)。3工程測(cè)量中的GPS技術(shù)的應(yīng)用3.1實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)測(cè)繪法實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)測(cè)繪技術(shù)RTK技術(shù)(ReadTimeKinematic，RTK)需要確定測(cè)量位置后進(jìn)行使用。將GPS接收機(jī)安裝好之后，將其所在位置進(jìn)行確定，之后在確認(rèn)測(cè)量站與GPS衛(wèi)星連接后，將收集的測(cè)量信息進(jìn)行記錄，并將測(cè)繪信息輸送到中心測(cè)量站或者流動(dòng)測(cè)量站。再由測(cè)量站將這些信息進(jìn)行綜合整理，利用GPS導(dǎo)航原理將這些信息進(jìn)行對(duì)比，并通過(guò)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)找出流動(dòng)監(jiān)測(cè)的準(zhǔn)確位置，實(shí)現(xiàn)測(cè)圖的動(dòng)態(tài)測(cè)繪。3.2鐵路測(cè)量中的應(yīng)用鐵路控制網(wǎng)需要利用首級(jí)控制網(wǎng)進(jìn)行工作。首級(jí)控制網(wǎng)需要做好工程進(jìn)行前的準(zhǔn)備工作。在我國(guó)，首級(jí)控制網(wǎng)應(yīng)用廣泛。利用GPS靜態(tài)測(cè)量定位技術(shù)，可以解決以往控制網(wǎng)運(yùn)行不夠穩(wěn)定的缺陷。在實(shí)際工作中，利用靜態(tài)觀測(cè)技術(shù)，可以使基站與衛(wèi)星保持同步，同時(shí)將三維坐標(biāo)進(jìn)行準(zhǔn)確計(jì)算，并通過(guò)觀測(cè)與測(cè)量，將目標(biāo)地形進(jìn)行計(jì)算。目前，在我國(guó)大部分鐵路項(xiàng)目中，靜態(tài)測(cè)量已經(jīng)成為不可或缺的技術(shù)。3.3工程測(cè)量中GPS定位技術(shù)的測(cè)量形式在工程施工前，施工單位應(yīng)根據(jù)工程實(shí)際情況委托專業(yè)的測(cè)量隊(duì)伍進(jìn)行測(cè)量。測(cè)量隊(duì)伍應(yīng)根據(jù)工程情況制定觀測(cè)計(jì)劃，確定地塊整體基準(zhǔn)、設(shè)計(jì)精度以及控制網(wǎng)布形式。其中控制網(wǎng)的布設(shè)非常重要，對(duì)測(cè)量是否能夠達(dá)到設(shè)計(jì)精度會(huì)產(chǎn)生直接影響。控制網(wǎng)通常需要包含12個(gè)精準(zhǔn)測(cè)量點(diǎn)，水平方向控制點(diǎn)數(shù)為2個(gè)，垂直方面控制點(diǎn)數(shù)為5個(gè)，并且邊長(zhǎng)需要控制在一定范圍，不能過(guò)長(zhǎng)，邊長(zhǎng)過(guò)長(zhǎng)會(huì)影響實(shí)際控制范圍，要求在觀測(cè)過(guò)程中所有接收機(jī)同時(shí)工作。使用GPS定位技術(shù)進(jìn)行測(cè)量，控制網(wǎng)布設(shè)主要有四種形式：三角網(wǎng)、環(huán)形網(wǎng)、附和線路和星型網(wǎng)。下面做簡(jiǎn)要介紹：3.3.1三角網(wǎng)由不同獨(dú)立網(wǎng)構(gòu)成各三角網(wǎng)的邊進(jìn)行觀測(cè)，在實(shí)際測(cè)量中，經(jīng)常選用三角網(wǎng)，特別是正三角網(wǎng)，能夠確保測(cè)量結(jié)果的精度。但遇到復(fù)雜地形時(shí)，我們也可以選擇一些接近正三角形的短邊三角形，以實(shí)現(xiàn)精度最大化。優(yōu)點(diǎn)是網(wǎng)中各相鄰點(diǎn)基線向量精度能夠均勻分布，且各獨(dú)立網(wǎng)獨(dú)立運(yùn)行，獨(dú)立自檢，能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)測(cè)量結(jié)果誤差。缺點(diǎn)是因獨(dú)立網(wǎng)數(shù)量較多，工作量大，所需測(cè)量時(shí)間顯著增加。3.3.2環(huán)形網(wǎng)由多條能夠獨(dú)立觀測(cè)的閉合環(huán)組成，優(yōu)點(diǎn)是能夠獨(dú)立自檢，可靠性高。缺點(diǎn)是部分基邊線不能直接觀測(cè)，精度較低，且網(wǎng)中相鄰點(diǎn)間基線向量精度分布不均。3.4公路測(cè)量中的應(yīng)用在公路測(cè)量中，對(duì)于測(cè)量精度有很高要求，做好測(cè)量精度是公路工程開工的前提。在傳統(tǒng)的公路測(cè)量中，一般使用經(jīng)緯儀、全站儀等設(shè)備，這些設(shè)備需要工作人員在測(cè)量之前進(jìn)行調(diào)平、對(duì)中等工作，浪費(fèi)了大量的時(shí)間，且容易出現(xiàn)比較大的人為誤差，影響工程后續(xù)進(jìn)展。利用GPS技術(shù)，其操作更為簡(jiǎn)便，并可以不受人為因素的干擾，提升測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確度。相比于城市道路建設(shè)，在野外的道路建設(shè)，過(guò)程更為艱難，面臨的環(huán)境因素也比較多。而利用GPS靜態(tài)定位技術(shù)，可以使測(cè)量結(jié)果不受環(huán)境因素的影響。3.5礦山測(cè)量中的應(yīng)用礦山地區(qū)往往環(huán)境復(fù)雜，地形崎嶇。在傳統(tǒng)的測(cè)繪中，給相關(guān)工作人員帶來(lái)了極大的挑戰(zhàn)。而GPS可以克服環(huán)境與地形的限制，并保持一定的精度。例如，在礦山工程中的地形測(cè)量方面，對(duì)于鉆孔面、深井、近井點(diǎn)等關(guān)鍵位置，都可以利用GPS測(cè)繪技術(shù)獲得準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)。在實(shí)際應(yīng)用中，減少人員負(fù)擔(dān)的同時(shí)還可以保障數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確度。3.6雙測(cè)數(shù)據(jù)預(yù)處理由于GPS測(cè)繪技術(shù)包含數(shù)據(jù)與信息的處理模塊，使得GPS技術(shù)可以在內(nèi)部進(jìn)行預(yù)處理工作。其可以將收取的數(shù)據(jù)進(jìn)行編輯與整理，并將這些數(shù)據(jù)應(yīng)用于后期的數(shù)據(jù)記錄、統(tǒng)計(jì)與分析，切實(shí)提升了相關(guān)工作的效率。在實(shí)際應(yīng)用時(shí)，先將數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，之后將其中的向量等信息進(jìn)行計(jì)算，并與觀測(cè)數(shù)據(jù)做對(duì)比分析工作，以此提升數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確度。經(jīng)過(guò)預(yù)處理之后的數(shù)據(jù)，在計(jì)算方差、平差時(shí)，可以提升數(shù)據(jù)精度。4結(jié)束語(yǔ)綜上所述，在工程建設(shè)過(guò)程中GPS技術(shù)已得到廣泛應(yīng)用，在提高測(cè)量效率、保證測(cè)量精度的同時(shí)降低工程建設(shè)成本，實(shí)現(xiàn)一舉多得，同時(shí)解決了復(fù)雜工程的施工難題，但因GPS測(cè)量技術(shù)本身的局限性，在實(shí)際操作過(guò)程中還存在一些問(wèn)題。Reference：[1]張永玉,劉俊池.GPS技術(shù)在風(fēng)電工程測(cè)量中的應(yīng)用研究關(guān)鍵思路分析[J].中國(guó)高新科技,2022(