工程测绘中GPS测量技术的应用探讨徐刚1

工程测绘中GPS测量技术的应用探讨徐刚1

关键词:工程测绘;GPS测量技术;应用

GPS即全球定位系统,是一种依托卫星导航实现的定位系统。如今,由于工程测绘受到了越发广泛的重视,因此,各种新型测绘技术逐渐应用到了工程测绘当中,GPS测量技术就是一个典型。GPS测量技术具有精度高、成本低、效率高等特点,其应用范围越来越广泛。通过对GPS测量技术应用的探讨,细化GPS测量技术在工程测绘中的一系列流程操作,进而迅速、高效地提升当前工程测绘工作的整体质量和综合竞争力。

一、我国GPS测量技术的原理与现状

如今,GPS系统在测量上的应用方法主要是高轨测距,原理就是将地面上的观测站至GPS卫星之间的距离作为基本的观测量,主要利用伪距测量和载波相位测量这两种测量方式进行距离观测。GPS定位则是通过4颗或以上的卫星同时进行伪距或相位测量,推算出接收机的三维位置,从而达到测绘的目的。

目前,随着我国社会的不断发展,其工程测绘领域的技术和相关设备也在不断地更新、完善,已经经历了数次规模较大的改革。其中GPS测量技术的应用就给工程测绘领域带来了重大的变革和空前的福音。如今,GPS测量技术已经逐步成为了国内测绘行业整体发展水平的重要影响因素。与之前的米尺、千分尺、激光、红外线等测量技术相比,GPS测量技术具有准确度高、效率高、测量时间短的特点。在开展测绘工作时,技术人员可以使用GPS特有的卫星定位系统构建GPS网,将实地测量得到的数据通过构建的GPS网传输到工程的测绘管理部门。并且,值得一提的是如今的GPS测量技术已经基本上取消了常规的测距和测角,所测量的两相邻点的距离可达上万公里。这就在很大程度上加大了测量的范围,并且可以保证测量工作的准确性和可靠性,其定位精度根据不同工程测量的需要已经可以达到分米级或厘米级,但仍需进一步提高。

现如今,GPS控制网的布设也比较多样,其形式主要分为同步图形扩展式、会站式和跟踪站式三种,满足了不同地形地貌的测绘需求。当今的GPS测绘技术已经在公路工程、给排水工程中得到了彻底的应用,相信今后的应用前景会更加广阔。

二、GPS测量技术的特点

GPS测量技术以传统的测量技术为基础,融入了大量的现代化电子技术,因此,在测量功能以及测量技术方面都有了明显的提高,具有测量范围广、操作简便、定位精确、功能齐全、测量效率高、观测时间短等特点。

(一)功能齐全,应用范围广

GPS技术可以为用户提供精确的三维坐标,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,因此,GPS系统不仅可以用于测量、导航,还具有测时、测速的功能。并且,随着GPS技术的不断发展,目前已经逐渐应用到海洋测绘、大地测绘、工程测绘及航空摄影测量等领域,应用范围十分广泛。

(二)测量范围广

由于GPS测量技术不用考虑测距和测角,因此,将测量范围大大提高,所测的相邻两点的距离可以达到上万公里,并且还能保证测量工作的精准度和连续性。

(三)定位精度高

实践证明,当应用GPS测量技术进行工程测绘时,在50km的范围内,精度可达10-6;在100km~500km范围内定位时,精度一般可达到10-7;而在1000km范围内定位时,精度可达10-9。并且,伴随着现代科技的不断进步以及数据处理方式的不断优化,定位精度还会越来越高。若采用实时差分定位以及实时动态定位,其定位精度可达分米级甚至厘米级,基本上已经可以满足所有工程测绘的相关要求。

(四)观测时间短

以往在进行工程测绘时,观测时间往往需要几个小时,但现如今,随着GPS技术的快速发展,通过GPS测量技术来完成只需要几十分钟甚至几分钟的时间。因为在测量时,GPS测量技术采用静态定位法,通常以一条基线为标准,结合所需要的测量精度,完成测量工作,时间一般在1到3个小时以内,但若采用快速定位法,只需要在短短的几分钟甚至几秒钟内就可以完成,这就在很大程度上缩短了观测时间,提高了测量效率。另外,在数据采集方面,使用GPS测量技术也可以减小耗时,一般在1小时内即可完成。系统通过GPS接收器接收数据,并且通过系统处理,既缩短了观测时间,又确保了较高的定位精度。随着现代科技的不断进步,系统硬件设备和软件设施不断更新、完善,也可以利用GPS技术建立监测控制网,有效地节省观测时间,提高工作效率。

(五)全天候测量

GPS测量技术是以卫星作为测量载体的,而在外太空中存在着无数由地球发射的卫星,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测量技术不限时间、地点,可以进行全天候测量,除了会偶尔受到雷雨、暴雪等极其恶劣的天气影响,测量工作在其他气象环境条件下均可正常进行。

三、GPS测量技术在工程测绘中的应用

(一)在工程变形监测方面的应用

在工程建设中,工程变形是一个非常普遍的问题,一般是由于某些人为因素或者不可避免的自然因素而引起的地基的变形或位移,从而导致工程建筑不同程度的变形。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,但是,一旦人们能够观察到工程发生变形,这就说明此时的变形程度已经较为严重,需要进行大规模的维修,还要投入大量的人力、物力,影响工程建设的进度,甚至还有可能引发安全事故。在日常生活中,最常见的工程变形主要包括建筑物的变形和沉降、因资源开采引起的地面沉降以及大坝变形等等,而采用GPS测量技术,可以通过高精度的三维定位功能,对各种工程变形进行实时监测。一般可以检测例如大桥、大坝、高楼等建筑物、构筑物的地基沉降、位移以及整体的倾斜等情况。比如,在对大坝进行变形监测时,由于其变形原因主要是水负荷的重压所致,一旦出现大坝变形的情况,就会造成严重的后果,因此,必须采取GPS测量技术进行精密、连续的实时监测。

(二)在水下工程测绘方面的应用

在码头和海岸的施工设计、航道的规划、海洋资源的开发与利用以及海港建设等过程中都需要精密的工程测绘工作,从而形成水下地形测绘图,这就需要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是运用经外测距仪、经纬仪以及超声波测探仪进行测绘,并且还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,过程极为繁琐,且对操作人员的专业要求极高。现如今,使用GPS测量技术,定位出来的平面位置的三维坐标既快速,又准确,同时可以利用实时定位和实时分差定位功能进行大比例尺下的工程地形测绘,操作简便,在很大程度上提高了测绘效率。

(三)进行大比例地形图的绘制

传统的绘图方式是先确定测绘点,再从测绘点开始进行测量,逐步完善设计数据做出图样。这种方法耗时、耗力,严重影响了工程进度。而现如今,采用GPS测量技术,方便快捷,减少了很多步骤。比如,在进行公路工程的测绘中,仅仅需要在公路沿途的碎部点上停留1~2分钟,坐标和高程等信息就以数据形式显现,再结合工程实际的具体数据,将其属性信息输入,依据这些数据绘制成图即可。

结语

近年来,我国现代科技发展迅速,GPS技术也在不断地更新、完善,其测量技术已经凭借着高精度、高效率、广范围的特点逐渐取代了传统的测量方法,在很大程度上提高了工程测绘的准确度和可靠性,减轻了工作人员的作业负担,并且适应了我国现代化社会的“快节奏”要求,已经广泛的应用于变形监测、水下工程测绘、公路工程测绘以及房地产测绘等工程项目中。

参考文献:

[1]张金城.GPS在工程测绘中的应用探讨[J].工程建设与设计,2017(14):13-14.

[2]符俊海.GPS测绘技术在工程测绘中的应用探讨[J].建材与装饰,2017(17):207-208.

[3]黄枭昌,罗利君.前工程测绘中GPS测量技术的应用探讨[J].四川水泥,2017(10):130.

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