王煥強(qiáng)

山東科技大學(xué)測(cè)繪科學(xué)與工程學(xué)院 262700

GPS測(cè)量技術(shù)在工程測(cè)繪中的應(yīng)用

王煥強(qiáng)

山東科技大學(xué)測(cè)繪科學(xué)與工程學(xué)院 262700

隨著全球科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，GPS測(cè)量技術(shù)水平也取得較大進(jìn)步并開(kāi)始逐步應(yīng)用于工程測(cè)繪中。筆者在研究GPS測(cè)量技術(shù)相關(guān)文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上，對(duì)GPS測(cè)量技術(shù)在工程測(cè)繪中的應(yīng)用進(jìn)行闡述。

GPS測(cè)量技術(shù)；工程測(cè)繪；應(yīng)用

引言

GPS是英文Global Positioning Syste的簡(jiǎn)稱，其中文意思就是全球定位系統(tǒng)。GPS是隨著全球科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展于20世紀(jì)70年代由美國(guó)陸?？杖娐?lián)合研制的新一代空間衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)。GPS是基于衛(wèi)星的無(wú)線電導(dǎo)航定位系統(tǒng)，由接收裝置和環(huán)球通訊衛(wèi)星組成其硬件，為使用者提供精密的三維坐標(biāo)和導(dǎo)航與時(shí)間信息。GPS測(cè)量技術(shù)在我國(guó)工程測(cè)繪中發(fā)揮了重要的作用，促進(jìn)了我國(guó)工程測(cè)繪工作效率和質(zhì)量的提高。GPS測(cè)量技術(shù)比傳統(tǒng)的測(cè)量技術(shù)精確度更高、測(cè)量時(shí)間更短、科技含量更高，因此得到廣泛的推廣與應(yīng)用。

1.GPS測(cè)量技術(shù)

隨著我國(guó)科學(xué)技術(shù)水平的不斷發(fā)展，工程測(cè)繪科技方面也經(jīng)歷了多次的技術(shù)改革，直至GPS測(cè)量技術(shù)的問(wèn)世，推動(dòng)了我國(guó)工程測(cè)繪領(lǐng)域的深刻變化，其也成為我國(guó)工程測(cè)繪技術(shù)發(fā)展的重要影響因素。GPS測(cè)量技術(shù)較傳統(tǒng)測(cè)量技術(shù)有了較大進(jìn)步，在精確度、速度、操作程序上得到很大改進(jìn)。

2.GPS測(cè)量技術(shù)的特點(diǎn)

2.1 高精度的定位

GPS測(cè)量技術(shù)在工程測(cè)繪中的相對(duì)定位精度為50km以內(nèi)，相對(duì)定位精度達(dá)到1×10-6～2×10-6，100km至500km 的相對(duì)定位精確度可以達(dá)到10-7，1000km以上的相對(duì)定位精確度可達(dá)到10-9。在300m至1500m的工程精密定位中，1小時(shí)以上觀測(cè)的解其平均平面誤差小于1mm。GPS系統(tǒng)在高層建筑的基準(zhǔn)傳遞過(guò)程中，其絕對(duì)位置平面精度優(yōu)于+5mm，高程精度優(yōu)于+8mm。以上數(shù)據(jù)可以清晰地看出GPS測(cè)量技術(shù)在測(cè)量方面的高精度的特點(diǎn)。

2.2 功能增多，使用面大

GPS測(cè)量技術(shù)不僅可以給用戶提供目標(biāo)的三維位置、速度和時(shí)間信息，而且可以用于測(cè)量、導(dǎo)航、測(cè)時(shí)和測(cè)速等多方面?，F(xiàn)在在測(cè)量方面，GPS廣泛應(yīng)用于大地測(cè)量、工程測(cè)量、海洋測(cè)繪等諸多方面，可見(jiàn)，GPS測(cè)量技術(shù)已經(jīng)在很多方面被廣泛應(yīng)用。

2.3 操作難度不高

經(jīng)過(guò)不斷地發(fā)展，GPS測(cè)量技術(shù)的自動(dòng)化程度已經(jīng)相當(dāng)高了。所以對(duì)操作者的技術(shù)要求也不高，只需要掌握基本的安裝儀器、采集數(shù)據(jù)、量取儀器高度和監(jiān)視儀器的技術(shù)，其他的工作系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)開(kāi)展。操作技術(shù)難度要求不高不僅有助于用戶對(duì)其進(jìn)行操作，而且有助于GPS測(cè)量技術(shù)在應(yīng)用上的推廣。

2.4 可以長(zhǎng)期作業(yè)

GPS衛(wèi)星分布比較多而且均勻，使得覆蓋面比較廣，任何時(shí)候在地球上任何一點(diǎn)進(jìn)行觀測(cè)時(shí)都可以接收，除了比較惡劣的雷雨天氣。這就使得GPS測(cè)量技術(shù)在應(yīng)用上受到時(shí)間和地點(diǎn)的限制比較小，可以滿足長(zhǎng)期作業(yè)的需求。

3. GPS測(cè)量技術(shù)在工程測(cè)繪中的應(yīng)用

GPS測(cè)量技術(shù)方法應(yīng)用于很多方面，下面將對(duì)這些方面進(jìn)行論述：

3.1 測(cè)量精密工程

工程測(cè)量是指工程勘察設(shè)計(jì)和施工以及驗(yàn)收等內(nèi)容，而且還涉及儀器設(shè)備的安裝應(yīng)用性測(cè)量方面的工作。工程測(cè)量的范圍比較廣，GPS也被廣泛應(yīng)用于這些方面。由于GPS測(cè)量技術(shù)精度高、操作難度不大等特點(diǎn)，使得它除了被應(yīng)用于工程測(cè)量以為，還廣泛應(yīng)用于橋梁、隧道工程等諸多工程建設(shè)中，并發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用。

3.2 應(yīng)用于城市建設(shè)中的測(cè)繪

由于城市建設(shè)的不斷發(fā)展，城市中一些使用頻率比較高的城市控制網(wǎng)絡(luò)容易被損壞，這會(huì)影響到城市建成區(qū)和規(guī)劃區(qū)的測(cè)繪工作，減緩工程測(cè)量的進(jìn)度，所以必須采取方法快速精確的提供控制點(diǎn)，進(jìn)而提高工作效率。在這種情況下，GPS測(cè)量技術(shù)中的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)差分法就可以滿足工作的需求。它可以提供高精度的測(cè)量，而且數(shù)據(jù)采集時(shí)間較短，并且不用人工在事后處理數(shù)據(jù)，還可以實(shí)時(shí)定位。這不僅滿足了作業(yè)精度的要求，而且大大提高了工作效率，有助于城市建設(shè)中測(cè)繪工作的發(fā)展。

3.3 應(yīng)用于工程變形監(jiān)測(cè)方面

工程變形作為工程建設(shè)中一個(gè)比較常見(jiàn)的現(xiàn)象，包括人為因素造成的建筑物或者地殼的變形和建筑物的位移。GPS測(cè)量技術(shù)憑借其在三維定位方面的高精度測(cè)量?jī)?yōu)勢(shì)，使其被廣泛應(yīng)用于監(jiān)測(cè)諸多工程變形的極為有效的監(jiān)測(cè)工具。在工程建設(shè)中的各類(lèi)建筑物變形中，包括建筑物的缺陷與變形，大壩的變形、海上建筑物的沉陷與變形、資源開(kāi)采導(dǎo)致的地面下沉等。在對(duì)大壩變形進(jìn)行監(jiān)測(cè)的時(shí)候，水電站的大壩往往由于受到水負(fù)荷的重壓而導(dǎo)致大壩的變形。因此為了盡可能避免大壩變形導(dǎo)致嚴(yán)重事故發(fā)生，就應(yīng)該對(duì)大壩進(jìn)行監(jiān)測(cè)，此時(shí)如果采用GPS精密定位技術(shù)，不僅可以實(shí)現(xiàn)對(duì)大壩的自動(dòng)化監(jiān)測(cè)，而且可以使得大壩變形監(jiān)測(cè)的精度達(dá)到（1.0ppm～0.1ppm ）。另外，在對(duì)變形大壩進(jìn)行監(jiān)測(cè)時(shí)，要先在遠(yuǎn)離大壩的位置選擇一個(gè)合適點(diǎn)作為基準(zhǔn)站，接著再對(duì)大壩的變形區(qū)域選擇多個(gè)點(diǎn)進(jìn)行監(jiān)測(cè)。然后再每個(gè)基準(zhǔn)站和監(jiān)測(cè)點(diǎn)上分別安裝GPS接收機(jī)，這樣就可以實(shí)現(xiàn)連續(xù)的自動(dòng)觀測(cè)，并對(duì)觀測(cè)得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理。

3.4 應(yīng)用于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)方面

任何精密工作如果采用人工作業(yè)就難以避免會(huì)產(chǎn)生一定的誤差，傳統(tǒng)的工程測(cè)量工作就是如此，在測(cè)量部分都需要人工作業(yè)，所以難以避免的發(fā)生一些安全事故。GPS虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)創(chuàng)建的工程測(cè)繪環(huán)境具很逼真，而且具有交互作用的特性，所以在對(duì)于某些地形比較復(fù)雜的環(huán)境進(jìn)行實(shí)地測(cè)繪的時(shí)候，就可以采用其系統(tǒng)中的計(jì)算機(jī)繪圖和虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)實(shí)現(xiàn)快速有效的工程測(cè)繪，并且可以將全部的三維圖像在電腦屏幕上進(jìn)行顯示?，F(xiàn)在GPS虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)被廣泛應(yīng)用于我國(guó)部分礦井工程的測(cè)繪中，進(jìn)行技術(shù)測(cè)量方案的演練，這樣就可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)測(cè)量方案中存在的問(wèn)題和不足，以便對(duì)測(cè)量方案及時(shí)進(jìn)行修繕，保證了工程測(cè)量方案的科學(xué)合理性。

4.結(jié)語(yǔ)

GPS測(cè)量技術(shù)在工程測(cè)量中表現(xiàn)出的諸多優(yōu)越性經(jīng)過(guò)多年的實(shí)踐和理論研究證明，它不僅可以節(jié)約工作時(shí)間，大大提高了工作效率，而且可以保證測(cè)量的精度高，保證了測(cè)量工作的質(zhì)量，其操作上的簡(jiǎn)便也可以減少操作人員的工作難度，促進(jìn)GPS測(cè)量技術(shù)的推廣使用。

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10.3969/j.issn.1001-8972.2012.10.030