探討基于GPS測繪技術(shù)的工程測繪

葉俊杰

摘 要：當(dāng)前世界經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，科學(xué)技術(shù)的水平也在不斷地提高，所以在測繪工程方面，也開始逐漸引進(jìn)各種先進(jìn)的技術(shù)和設(shè)備，其中作為現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)中的一種基于衛(wèi)星系統(tǒng)的較為先進(jìn)的定位技術(shù)，GPS技術(shù)在測繪工程中得到了較為廣泛和深入的應(yīng)用。現(xiàn)對于以往所使用的測繪技術(shù)而言，GPS技術(shù)存在著非常大的優(yōu)勢，該技術(shù)的存在可以明顯提高工程測繪的精確度。所以文章嘗試介紹GPS相關(guān)技術(shù)在工程測繪方面的具體應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：GPS；工程測繪；研究

1 目前測繪工程中對于GPS技術(shù)應(yīng)用

因?yàn)楣こ虦y繪的需求性，所以人們開始注重尋找更加合適和精確地測繪技術(shù)以及方法，隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，涌現(xiàn)出來了大量的先進(jìn)測繪技術(shù)和測繪設(shè)備器材，GPS技術(shù)作為其中一種較為先進(jìn)的測量技術(shù)，憑借精確度高、測繪效率高以及低成本等特點(diǎn)，在工程測繪中受到了廣泛的應(yīng)用，更難能可貴的是，無需通視，就可以完成測繪，所以其在工程測繪中的重要性在不斷地提高。

GPS的技術(shù)全稱是全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)（GlobalPositioningSystem），其工作原理是基于地球衛(wèi)星，借助無線定位，通過衛(wèi)星上的無線電發(fā)射臺構(gòu)成一個衛(wèi)星導(dǎo)航定位提醒，然后再借助無線電測距交會的基本原理，通過超過三顆衛(wèi)星來確定某個物體的具體位置。相對于其他的工程測繪技術(shù)而言，GPS技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)一定的實(shí)時性定位，而且這種定位是持續(xù)性的，可以滿足全天、全球性的測繪定位需求，所以GPS技術(shù)測繪可以保證其更高的精確度，而且所形成的時間、速度以及三維坐標(biāo)等數(shù)據(jù)也更加的準(zhǔn)確。通過科學(xué)實(shí)驗(yàn)，可以得知，在50千米內(nèi)，GPS相對定位精度為10-6。在100-500千米內(nèi)，GPS相對定位精度為10-7，在1000千米內(nèi)相對定位精度可達(dá)10-9。在工程精密定位為300-1500米時候，其平面位置誤差在觀測一小時以上仍小于1毫米，GPS全球定位系統(tǒng)衛(wèi)星均由美國發(fā)射，該系統(tǒng)全部衛(wèi)星數(shù)量為24顆，我國相關(guān)導(dǎo)航和定位一般是借助衛(wèi)星通過確定地面三維坐標(biāo)的位置來完成實(shí)際位置的確定。

2 GPS相關(guān)技術(shù)的工作原理及其優(yōu)勢

2.1 GPS相關(guān)技術(shù)的工作原理

GPS之所以能夠準(zhǔn)確確定具體位置，其借助的定位原理是距離交會法。首先需要確保待測地可以穩(wěn)定接收GPS信號，在該地安放GPS信號接收器。GPS衛(wèi)星一直不間斷發(fā)射定位信息，所以接收器可以實(shí)時的收到衛(wèi)星所發(fā)出的定位信息，但是在GPS定位技術(shù)下，需要至少接受三顆定位衛(wèi)星的信號，然后才能借助相關(guān)的處理程序最終確定該時間段內(nèi)，GPS接收器與接受GPS衛(wèi)星之間的距離分別是ANS、BNS、CNS，然后由此來確定互相之間的距離，除此之外，被接收衛(wèi)星相對于地球的位置也需要告知GPS接收器，實(shí)際上是向GPS接收器傳送三維坐標(biāo)，涉及到接收衛(wèi)星星歷。一般而言，地面固定坐標(biāo)系統(tǒng)和空間固定坐標(biāo)系統(tǒng)是GPS測繪中常用的兩種坐標(biāo)系統(tǒng)，這兩種坐標(biāo)系統(tǒng)在使用的過程中并非不可混用，而是可以根據(jù)實(shí)際的測量需求以及環(huán)境狀況互相轉(zhuǎn)換，通過兩種坐標(biāo)系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換可以具體確定控制點(diǎn)所在的位置，從而可以提高測量觀察的效果。

2.2 GPS相關(guān)技術(shù)的優(yōu)勢

工作過程中無需考慮天氣狀況、具備多種功能、可以在很多范圍內(nèi)都發(fā)揮作用、操作簡單容易上手、隨時使用三維坐標(biāo)、無需通視、所需觀察測量的時間較短以及定位精確是GPS測繪技術(shù)中最為重要的七個優(yōu)勢。GPS測繪技術(shù)的七大優(yōu)勢中，其定位精準(zhǔn)的優(yōu)勢決定了其在各種測繪技術(shù)中一直處于領(lǐng)先的地位。在300-1500米范圍內(nèi)開展工程測量，測量時間超過一小時，所取得的數(shù)據(jù)與實(shí)際的數(shù)據(jù)差距僅為不到1毫米；而使得GPS測繪技術(shù)能夠被廣泛使用的一大優(yōu)勢是其在測量的過程中，無需通視，即可完成時間和速度的測量。此外，GPS相關(guān)技術(shù)也憑借自身的操作簡單的優(yōu)勢而被優(yōu)先選擇使用。

2.3 測繪工程中對于GPS相關(guān)技術(shù)的應(yīng)用

我國在近幾年來一直在大力推進(jìn)基層設(shè)備設(shè)施的建設(shè)，所以在施工過程中，憑借GPS測繪技術(shù)的各種優(yōu)勢，工程的測繪工作也大量應(yīng)用GPS測繪技術(shù)。在進(jìn)行各種基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)時候，例如進(jìn)行縱橫斷面設(shè)計時，需要測量其橫斷面，同時還可能會需要放樣中樁，中樁放樣應(yīng)當(dāng)按照預(yù)先設(shè)計的坐標(biāo)路線進(jìn)行，然后再借助水準(zhǔn)儀進(jìn)行抄平工作。并且對線路的左端面進(jìn)行測量。而傳統(tǒng)的中樁放樣之后，全站儀是必不可少的，但是慢慢被更加精準(zhǔn)的GPS測繪技術(shù)所取代，GPS測繪技術(shù)的應(yīng)用，可以很好的解決因?yàn)閿?shù)據(jù)遲滯導(dǎo)致的定位誤差大的情況，從而使得整個測量過程更加方便、快捷和精準(zhǔn)。

在實(shí)際的工程測繪的過程中，按照控制技術(shù)可以分為初級、中級和高級三個級別，其中初級主要是使用GPS靜態(tài)或者是快速靜態(tài)的方式實(shí)現(xiàn)沿線整體控制；中級的主要是實(shí)現(xiàn)對渠道、閘門以及堤壩等場所的施工控制；實(shí)時動態(tài)定位技術(shù)（RTK）是高級工程測繪中常用的技術(shù)。所以可以看出，在工程測繪方面，GPS測繪技術(shù)的未來發(fā)展前景相當(dāng)廣闊。我國目前開展的諸多大型基礎(chǔ)建設(shè)工程，都應(yīng)用到了GPS測繪技術(shù)，例如青藏鐵路、南水北調(diào)工程等等。

2.3.1 GPS室外相關(guān)測繪工作

在室外的GPS測繪工作中，最重要的步驟就是確定點(diǎn)，因?yàn)榇_定點(diǎn)的密度直接關(guān)系到測繪結(jié)果的準(zhǔn)確程度，因此需要充分準(zhǔn)備之后再進(jìn)行點(diǎn)的確定，諸如測量地的具體位置、坐標(biāo)架、坐標(biāo)型號等都正常。相對于平常的測繪，無線安裝設(shè)置和開機(jī)的觀察測量不盡相同，都需要使用到GPS的觀察測量。在進(jìn)行無線設(shè)置的安裝時候，需要確保三腳架標(biāo)志中心的正上方安放的是無線，并且需要與定位的正常點(diǎn)直接對準(zhǔn)，而且還需要確保保證無線基座的水平。在測繪的過程中，如果出現(xiàn)有風(fēng)的情況，需要呈三角形固定無線。

2.3.2 GPS測繪的布網(wǎng)工作

針對成片工程的測繪以及諸如引水工程的線狀路線的測繪，基本都是借助點(diǎn)連式和邊連式的方式來構(gòu)建成三角形。部分網(wǎng)狀區(qū)域和片狀區(qū)域工程的中心環(huán)節(jié)較多，所以普遍使用的測繪方法是邊連式和網(wǎng)連式，從而達(dá)到使得網(wǎng)狀地區(qū)的幾何結(jié)構(gòu)提高的目的，進(jìn)而為GPS控制網(wǎng)的可靠以及準(zhǔn)確的程度提供了保證。

2.3.3 基于實(shí)時動態(tài)定位技術(shù)的GPS測繪

基于實(shí)時動態(tài)定位技術(shù)的GPS測繪主要是確定某一已知點(diǎn)為基準(zhǔn)站，并且在此安放GPS接收機(jī)，現(xiàn)場觀察測量可以搜索到的衛(wèi)星，然后借助無線電設(shè)備進(jìn)行信息的傳輸，鏈接測量站的信息以及通過觀察測量所獲得的數(shù)值，然后傳輸至流動站，作為流動站，直接負(fù)責(zé)接收GPS衛(wèi)星信號，而且還能夠?qū)⒒鶞?zhǔn)站所傳輸過來的數(shù)值通過無線電設(shè)備捕獲，再借助導(dǎo)航的基本原理，對比流動站以及基準(zhǔn)站的數(shù)值和自身觀察測量所得值，從而確定基準(zhǔn)站與流動站之間的位置，流動站位置的三維坐標(biāo)就可以被確定。

3 結(jié)束語

GPS測繪技術(shù)具備無需觀測站之間通視、測繪時間短、定位精準(zhǔn)等特點(diǎn)，而且還能夠提供三維坐標(biāo)。已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了人們對于智能化和測量自動化的需求。而在原有的GPS測繪技術(shù)上所升級的實(shí)時動態(tài)定位技術(shù)（RTK），更是明顯的降低了工程測繪作業(yè)的困難程度，而且依然能夠保證測繪的精度和速度，所以GPS測繪技術(shù)未來在工程測繪方面將會繼續(xù)被發(fā)揚(yáng)光大。

參考文獻(xiàn)

[1]王國慶.新時期水利工程中GPS測繪新技術(shù)的發(fā)展及作用研究[J].吉林農(nóng)業(yè)，2013（05）.

[2]黃玉清.GPS測繪技術(shù)在工程測繪中的應(yīng)用分析[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2014（04）.