基于GPS在大型土石方工程測(cè)量中的應(yīng)用

杜亮

貴州交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院

基于GPS在大型土石方工程測(cè)量中的應(yīng)用

杜亮

貴州交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院

基于當(dāng)前我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展的大背景之下，各項(xiàng)基礎(chǔ)建設(shè)事業(yè)也取得了巨大的發(fā)展與進(jìn)步，對(duì)于GPS技術(shù)的應(yīng)用也愈發(fā)廣泛。尤其是在大型工程項(xiàng)目的土石方測(cè)量中GPS技術(shù)作用價(jià)值巨大。本文簡(jiǎn)要介紹了GPS的應(yīng)用原理，而后就GPS技術(shù)在土石方工程測(cè)量中的具體應(yīng)用情況展開了深入探究，旨在為有關(guān)的大型土石方工程測(cè)量提供一些有價(jià)值的參考。

GPS；土石方工程；工程測(cè)量；應(yīng)用

GPS技術(shù)誕生于上世紀(jì)70年代美國(guó)的軍用衛(wèi)星通訊技術(shù)，在歷經(jīng)了無數(shù)次的技術(shù)更迭與發(fā)展，現(xiàn)已成為在全球范圍內(nèi)應(yīng)用最為廣泛的一種衛(wèi)星定位系統(tǒng)。在傳統(tǒng)的工程測(cè)量過程中主要是以全站儀、水準(zhǔn)儀與測(cè)距器等儀器設(shè)備來開展測(cè)量作業(yè)，而隨著當(dāng)前社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展各種大型工程施工項(xiàng)目越來越多，傳統(tǒng)工程測(cè)量?jī)x器已經(jīng)難以滿足于高精度的測(cè)量要求，取而代之的則是具有高效率、高精度的GPS測(cè)量技術(shù)。對(duì)此，本文就對(duì)GPS在大型土石方工程測(cè)量中的應(yīng)用進(jìn)行了分析。

一、GPS系統(tǒng)概述

全球定位系統(tǒng)（Global Postitioning System，GPS）是通過衛(wèi)星定位，在全球范圍內(nèi)開展全天候24h的定位、導(dǎo)航服務(wù)，其有著高精度、高效率的優(yōu)勢(shì)特點(diǎn)，通過對(duì)GPS技術(shù)的應(yīng)用實(shí)現(xiàn)了對(duì)地球社會(huì)信息化水平的大幅度提升，極大的促進(jìn)了數(shù)字經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展。GPS技術(shù)現(xiàn)已在工程測(cè)量領(lǐng)域內(nèi)得到了大規(guī)模的推廣應(yīng)用，尤其是在野外作業(yè)方面應(yīng)用廣泛，GPS技術(shù)在工程測(cè)量中的應(yīng)用主要就包括了靜態(tài)與動(dòng)態(tài)兩種定位應(yīng)用，現(xiàn)具體分析如下：

（1）靜態(tài)定位應(yīng)用。靜態(tài)定位即為需用到不少于2臺(tái)接收設(shè)備來實(shí)現(xiàn)對(duì)衛(wèi)星信號(hào)的接收，而后再針對(duì)有關(guān)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行處置，對(duì)各控制點(diǎn)的三維立體坐標(biāo)予以精準(zhǔn)計(jì)算處理，同時(shí)依據(jù)其中一點(diǎn)坐標(biāo)位置來計(jì)算出另一點(diǎn)的坐標(biāo)所在，靜態(tài)定位技術(shù)在有著較高的定位精度水平，尤其是在野外工程測(cè)量當(dāng)中有著十分廣泛的應(yīng)用。例如各種位移監(jiān)測(cè)、定位測(cè)量、涵洞隧道定位等。

（2）動(dòng)態(tài)定位應(yīng)用。動(dòng)態(tài)測(cè)量技術(shù)便是通過應(yīng)用GPS信號(hào)來針對(duì)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)相較于某參考系位置、時(shí)間、運(yùn)動(dòng)速度等各項(xiàng)狀態(tài)參數(shù)進(jìn)行準(zhǔn)確測(cè)量。通過安裝于運(yùn)動(dòng)載體之上的GPS接收設(shè)備來測(cè)取GPS信號(hào)接收設(shè)備天線位置，即為動(dòng)態(tài)定位。動(dòng)態(tài)GPS定位技術(shù)的通過將兩站點(diǎn)間的信號(hào)差別分別予以對(duì)比，再進(jìn)行計(jì)算處理后獲得各流動(dòng)站點(diǎn)實(shí)時(shí)性的位置移動(dòng)與坐標(biāo)情況。

二、工程概況

本文試以某山體缺口綜合治理工程為例展開研究，該工程項(xiàng)目所處位置為丘陵地帶，工程治理采取爆破開采圖石料實(shí)時(shí)回填施工，施工山坡處依據(jù)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)劃要能夠被建為永久性邊坡，植被覆蓋率需達(dá)到80%以上，同時(shí)要建成護(hù)坡及排水溝渠，以實(shí)現(xiàn)對(duì)裸露山體的綜合治理。此工程項(xiàng)目山頂標(biāo)高365.21m，底部標(biāo)高55m，落差超過310m，綜合治理場(chǎng)地確定范圍面積35.26萬㎡。在整個(gè)工程項(xiàng)目施工過程中主要工程量包括：石方爆破開挖回填341萬m3，土方開挖回填117萬m3，光面預(yù)裂爆破8.7萬㎡排水溝33622m，綠化覆蓋面積15.76萬㎡。

三、GPS在土石方工程測(cè)量中的應(yīng)用

（一）GPS測(cè)量應(yīng)用

鑒于本次工程項(xiàng)目施工地形為丘陵地帶，高度落差超過310m，因此施工難度相對(duì)較大。若在此次工程測(cè)量中采取常規(guī)測(cè)量方法，則很難確保測(cè)量精度能夠滿足于標(biāo)準(zhǔn)要求，同時(shí)測(cè)量工作也將異常困難。對(duì)此，可在控制測(cè)量作業(yè)過程中應(yīng)用GPS技術(shù)開展導(dǎo)線網(wǎng)測(cè)量并做好平差處理，充分應(yīng)用GPS動(dòng)態(tài)放樣，如此一來不但能夠大幅度縮短測(cè)量時(shí)間，同時(shí)還可實(shí)現(xiàn)對(duì)測(cè)量精度的有效保障。通過對(duì)GPS測(cè)量技術(shù)的應(yīng)用為本次山體缺口綜合治理工程奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

（二）GPS測(cè)量特點(diǎn)

GPS測(cè)量技術(shù)有著十分顯著的優(yōu)勢(shì)特性，現(xiàn)將之具體概括如下：

（1）全天候24h不間斷作業(yè)施工，GPS觀測(cè)不會(huì)受制于氣候因素的限制影響，能夠確保測(cè)量作業(yè)的持續(xù)、平穩(wěn)進(jìn)行。

（2）各測(cè)量站點(diǎn)之間無需做到完全通視，鑒于GPS定位測(cè)量技術(shù)是通過多臺(tái)GPS接受設(shè)備同步針對(duì)太空衛(wèi)星予以觀測(cè)，并由此來得到各接收設(shè)備之間的基線向量，因而各個(gè)測(cè)量點(diǎn)間無需達(dá)到完全通視效果。

（3）不僅能夠獲得一般性的二維平面坐標(biāo)點(diǎn)，還可測(cè)出坐標(biāo)位置高程，實(shí)現(xiàn)坐標(biāo)測(cè)量的三維立體效果，GPS能夠同時(shí)對(duì)測(cè)量站點(diǎn)的三維立體坐標(biāo)做到精準(zhǔn)測(cè)定。而一般性的大地測(cè)量在進(jìn)行平面與高程測(cè)量時(shí)需要用到不同的測(cè)量方法來分為兩次進(jìn)行測(cè)量，操作起來十分繁瑣，GPS測(cè)量技術(shù)在這一方面優(yōu)勢(shì)顯著。

（4）所需花費(fèi)的測(cè)量時(shí)間相對(duì)較短，在開展快速化的靜態(tài)定位測(cè)量作業(yè)時(shí)，若各流動(dòng)站點(diǎn)和基準(zhǔn)站點(diǎn)間隔距離＜15km，在流動(dòng)站點(diǎn)中所需耗費(fèi)的時(shí)間一般在2分鐘內(nèi)便可完成；同時(shí)動(dòng)態(tài)定測(cè)測(cè)量流動(dòng)站出發(fā)時(shí)在觀測(cè)2分鐘左右亦可達(dá)到精準(zhǔn)定位效果，各個(gè)站點(diǎn)的觀測(cè)時(shí)間往往僅需幾秒便可完成對(duì)目標(biāo)坐標(biāo)點(diǎn)的觀測(cè)。

（5）高定位精確性。經(jīng)大量的實(shí)踐檢驗(yàn)表明，GPS技術(shù)的有著較高的定位精度，現(xiàn)已實(shí)現(xiàn)單機(jī)導(dǎo)航精度能夠達(dá)到10m以內(nèi)，綜合定位精度能夠達(dá)到厘米甚至是毫米級(jí)別，一般在民用領(lǐng)域內(nèi)所開放應(yīng)用的精度基本在10m左右。將GPS測(cè)量技術(shù)應(yīng)用與工程精密測(cè)量定位作業(yè)中，1小時(shí)以上觀測(cè)解的平面位置誤差往往不足1mm。

（6）操作方法簡(jiǎn)單。GPS接收設(shè)備的持續(xù)改進(jìn)也在很大程度上促使GPS測(cè)量的自動(dòng)化程度有了大幅度的提升。在單個(gè)測(cè)量站點(diǎn)當(dāng)中，測(cè)量人員僅需裝設(shè)開關(guān)設(shè)備、量取設(shè)備高程以及對(duì)儀器工作狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)視即可。

結(jié)束語

總而言之，隨著當(dāng)前我國(guó)建筑工程行業(yè)的快速發(fā)展，對(duì)于測(cè)量精度也提出了更高的標(biāo)準(zhǔn)要求，對(duì)于GPS技術(shù)的應(yīng)用也愈發(fā)普遍，其所具備的優(yōu)勢(shì)價(jià)值是傳統(tǒng)測(cè)量設(shè)備所無可比擬的。不論是在大型橋梁工程施工亦或是對(duì)于誤差精度有著高標(biāo)準(zhǔn)要求的高級(jí)工程施工，GPS技術(shù)均可提供高效、準(zhǔn)確的定位服務(wù)。隨著當(dāng)前靜態(tài)與動(dòng)態(tài)兩種GPS定位技術(shù)的日漸完備，相信在不久的將來，GPS技術(shù)必將擁有更加廣闊的市場(chǎng)前景。

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[3]羅書林.道路工程測(cè)量的幾種應(yīng)用技術(shù)[J].地球,2015,(4).

[4]龍運(yùn)堅(jiān),董黎明.GPS-RTK在土石方工程中的應(yīng)用探討[J].中國(guó)科技縱橫,2013,(8).

杜亮（1981-），男，漢，湖北通城人，碩士研究生，講師，工程測(cè)量、滑坡監(jiān)測(cè)。