工程测绘中GPS测量技术应用研究

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工程测绘中GPS测量技术应用研究

发布日期： 2014-02-28 发布：  

  2014年1期目录       本期共收录文章20篇

　　摘 要：工程测绘工作是建筑工程建设中的重要内容，也是必不可少的关键环节，随着我国科学技术的不断创新与发展，很多高科技的新型测绘仪器逐渐被应用于工程测绘的实际工作中。GPS测量技术是一种结合传统测量技术与现代先进的电子技术的新兴技术，具有多功能、应用范围广，定位精确，操作简便，智能化、自动化及集成化程度高等优点，不仅扩大了工程测绘的范围，同时极大的提高了工程测绘的工作效率以及测绘质量，近年来在工程测绘工作中发挥着越来越重要的作用。文章主要介绍了GPS测量技术的基本特点，研究GPS测量技术在工程测绘工作中的具体应用，并提示GPS测量技术应用的注意事项。
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　　关键词：工程测绘；GPS测量；基本特点；技术应用；分析研究
　　GPS也即是全球定位系统，主要包括接收装置以及环球通讯卫星两部分硬件组成，以卫星无线电精确的导航定位系统为基本工作原理，可以为使用者提供精确的时间、导航以及三维坐标，最先开始主要应用于军事方面。近年来随着GPS技术的不断创新与发展，凭借其高效率、高精确、高智能化等特点被广泛应用于社会生产以及人们的日常生活的边边角角。工程测绘中GPS测量技术的引入为我国的工程测绘领域创造了新的发展平台，极大的提高了工程测绘技术水平，在工程变形的监测、水下工程测绘、大地控制网点测定以及房地产测绘中均发挥了重要作用。
　　1 GPS测量技术的基本特点
　　GPS测量技术在传统的测量技术基础上引进了大量的现代化先进电子技术，在测量功能以及测量技术方面都有明显的提高，具有应用范围广，定位精确，操作简便，智能化、自动化及集成化程度高等优点，测量效率以及测量精度极高。
　　1.1 功能多样化，应用范围较广
　　GPS技术不仅可以为用户提供精确的三维置坐标，具有测量以及位置导航功能，同时还可以为用户提供精确的时间和速度方面的完整信息，具有测时、测速的功能。随着GPS技术的不断发展与完善，这些功能也被逐渐应用到工程测量、海洋测绘、大地测量以及航空摄影测量等领域，应用范围有了很大的扩展。
　　1.2 定位精确
　　经大量的工程测绘实践证明，GPS的定位精度较传统定位方式有了显著提高。（1）在静态相对定位模式测量中：若基线<50km，GPS的定位精度高达1-2×10-6左右；若基线在100-500km范围内，其定位的精度可达10-6到10-7左右；若基线在1000km范围内，其定位的精度可达10-8左右。（2）实时定位以及实时分差定位：GPS测量技术应用于实时定位时可将精度控制在分米、厘米单位，极大的减少误差。比如如果工程测绘的边长在300-1500 m范围的实时定位，1h以上观测的平均平面误差<mm，测量结果和采用ME-5000电磁波测距仪测量的结果相比，边长的较差在0.5mm以内，而较差中的误差只有0.3mm。因此GPS的高精度定位可达到工程测绘的不同标准的具体要求。
　　1.3 操作简便
　　现代化的GPS测量技术不断的引进各种先进科学技术手段，极大的提高了GPS技术的智能化、自动化及集成化程度，操作方法也非常的简便。在实际的工程测量过程中，只需要工作人员了解仪器的安装、基本的连线、气象数据收集以及天线高度的量取等简单内容即可，GPS仪器会自动进行卫星定位、跟踪观测并及时记录等内容，工作人员只需要负责维护监测仪器的正常运行。因此对工作人员的专业要求并不会太高，也可以减少由人为失误造成的误差。
　　1.4 测量速度快
　　现代的GPS测量技术在15-20min内可测量20km范围内的相对静态定位；在快速测量静态定位时，在2min内即可观测到15km内每个基准站和流动站的定位，同时在初始化的流动站观测后可马上进行实时定位跟踪，只需要几秒钟就可以观测到每个流动站的位置。
　　1.5 全天候测量
　　外太空中存在不计其数的由地球发射的卫星，并且各卫星之间呈现均匀分布状态，基本上地球的每一个角落都被覆盖在内，因此GPS这种全球定位系统不限制时间和地点都可以进行测量。而且除了会偶尔受到雷雨天气等极其恶劣的气象影响，测量工作在其他气象环境条件下均可正常。
　　2 工程测绘中GPS测量技术的应用研究
　　2.1 在工程变形监测中的GPS测量技术应用
　　在工程施工建设以及人们使用的过程中，常常会由于一些人为因素或者自然的外界因素导致地基发生变形甚至是位移，刚开始人们很难通过肉眼直接观察到这些轻微的变形或者位移变化，当人们肉眼可观察到时说明工程变形的程度已经极其严重，需要进行大范围的维护、修补，不仅需要大量的资金投入，同时也会消耗大量的人力资源。在日常生活中，最常见的工程变形包括建筑物的变形和沉降、大坝变形、因资源开采引起的地面沉降等，GPS测量技术具有高精度的三维定位功能，可作为各种工程变形及建筑物位移的重要监测手段。比如在大坝变形的监测工作中，大坝变形主要是由于水负荷的重压所致，一旦出现大坝变形现象，会造成严重的后果，因此必须采取连续、精密的实时监控。GPS测量技术的精密定位可实现高程度的智能化和自动化监控，可以快速、精确的收集大坝变形的数据，测绘的精确度可控制在1.0-0.1PPm，从而确保测量结果的安全性和准确性。
　　2.2 在水下工程测绘中的GPS测量技术应用
　　在码头和海岸的施工设计、海洋资源的开发利用、航道的整治以及海港建设等多种海洋工程建设过程中都需要定位极其精确的水下地形测绘图，在水下地形图的测绘过程中，必须对平面位置的三维坐标和具体的水深程度进行精密测量。传统的测量技术主要采用三应答器、经外侧距仪以及经纬仪等设备来测量平面位置的三维坐标，采用测探仪来测量具体的水深程度，测探仪的工作原理主要是利用超声波进行测定，因此必须借用潮位移来测量潮位来校正水深测量值，最后再得到水下地形的高度。这些操作设备、步骤和方法对操作人员的专业要求极高，，且非常的复杂，使用极为麻烦。在水下工程测绘中应用GPS测量技术，平面位置的三维坐标定位测量即快速，又精确，同时可利用实时定位以及实时分差定位功能进行大比例尺下的工程进行地形测绘。在实际的测绘过程中，可将潮位移、差分GPS接收设备以及测探仪共同组合成水下测绘的完整系统，工作者即可通过导航监视器来实时监测航向并进行及时的修正，操作简便，可提高测绘的工作效率。 　　2.3 大地控制网点测定中GPS测量技术应用
　　我国大地控制网点的测定中最早便在1991年开始应用GPS测量技术，当时的主要作用是采用GPS的高精度三维坐标定位技术对我国的基础控制网进行重新测量，常用的大地控制网点测定工具还包括测角及测距等常规手段。随着GPS技术的不断发展，目前传统的常规测量建立的大地控制网点已经完全被GPS测量技术所取代。通常情况下，大地控制网点测量包括城市控制网点测量以及全国性的大地控制网点两种类型。（1）城市控制网点测量：通常这种工程测绘的长度在几十公里左右，一般面积较大，使用频率较高，对测量的精度要求极高，常规的测角、测距测量的精度并不匀质，且控制点会经常被破坏，从而使测量进度缓慢，工作效率极低。（2）全国性的大地控制网点测量：通常这种测量工程的距离较长，一般在几千公里甚至几万公里以上，常规的测角、测距不仅需要大量的人工劳动，而且测量误差较大，工作效率较低。GPS测量技术的测量快速、精度高、定位范围广等优点可完全克服这些缺陷。
　　2.4 房地产测绘中GPS测量技术应用
　　在实际的工程测绘过程中，较为常用的是实时动态差分的GPS 测量技术，尤其是在房地产的工程测绘中尤为适用，这种全新的先进技术可以在观测户外位置后进行跟踪定位，随即取得精度较高的定位。在实际的房地产以及地籍测绘过程中，只需要一位技术操作人员、一台监测仪器，利用GPS测量技术来测定每种土地的权属界点，由于实时动态差分技术并不需要测量测定点之间的通视，因此每一个测定点的定位只需要几秒钟的时间即可，借用计算机软件将获得测量数据进行运算、处理，可直接输入GPS系统中就可以获得相应的所需的房地产测绘图或者地籍测绘图，可以减少人员的劳动量，提高工程测绘的工作效率。
　　综上所述，随着我国科学技术的不断发展，GPS技术也有很大的创新与发展，在传统的测量技术上引进了很多先进的电子技术，具有功能多样化、应用范围广、高效率、高精度以及自动化程度高优点，目前已经被广泛应用于现代各种工程变形的监测、水下工程测绘、大地控制网点测定以及房地产测绘等工程测绘工作中。在实际的GPS测量工作中，相关的操作人员应认真对待每一个工作环节，减少失误率，定期组织员工进行安全教育以及知识更新教育，使GPS测量技术的应用发挥到极致。
　　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（2）.
　　[2] 常文智，韩小波.GPS测量技术在工程测绘中的应用[J].商品与质量：建筑与发展，2011（10）.
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　　[4] 闵飞.GPS 测量技术在工程测绘中的应用及特点[J].商品与质量：建筑与发展，2011（8）.

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