嚴(yán)春剛+張愷+趙子朋

[摘 要]GPS定位技術(shù)能實(shí)現(xiàn)全球范圍內(nèi)的精準(zhǔn)定位，為信息的流通創(chuàng)造了良好的技術(shù)環(huán)境，而由此發(fā)展而來的GPS測(cè)繪技術(shù)在工程測(cè)繪上發(fā)揮重要作用，并逐漸成為影響工程測(cè)繪質(zhì)量的關(guān)鍵性因素。本文從GPS測(cè)繪技術(shù)在工程測(cè)繪中的重要作用說起，詳細(xì)分析其在工程測(cè)繪中的應(yīng)用。

[關(guān)鍵詞]GPS測(cè)繪技術(shù)；工程測(cè)繪；應(yīng)用分析

中圖分類號(hào)：P237 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-914X（2017）43-0055-01

1 GPS技術(shù)概述及其在工程測(cè)繪中發(fā)展現(xiàn)狀

現(xiàn)階段工程測(cè)繪的重要性已經(jīng)引起人們的關(guān)注，很多人一直在找尋合適的測(cè)繪方法與測(cè)繪技術(shù)。現(xiàn)在經(jīng)濟(jì)發(fā)展很快，許多測(cè)繪器材與測(cè)繪方法被研究出來，GPS技術(shù)在這種形勢(shì)下形成并發(fā)展。工程測(cè)繪過程中經(jīng)常運(yùn)用GPS技術(shù)，因?yàn)檫\(yùn)用它工程測(cè)繪效率增高、精準(zhǔn)增高、成本降低，最重要的是不需要通視就可以完成，所以它越來越受到人們的喜愛，在工程測(cè)繪中占有重要地位。

GPS是Global Positioning System的縮寫，中文名字是全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)。它要依靠地球衛(wèi)星完成操作，系統(tǒng)是無線定位。它工作的基本原理就是利用衛(wèi)星上的無線電發(fā)射臺(tái)，來形成一個(gè)衛(wèi)星導(dǎo)航定位提醒，然后利用無線電測(cè)距交會(huì)的基本原理，如果確定了三顆以上的衛(wèi)星空間的話，在這個(gè)條件下就可以確定某個(gè)物體的具體位置[1]。GPS具有一定的實(shí)時(shí)性導(dǎo)航定時(shí)、定位的功能，同時(shí)也可以持續(xù)性、全天、全球性地進(jìn)行測(cè)量和定位，這樣做測(cè)量的精確度上更加地精確，而且在提供時(shí)間、三維坐標(biāo)、速度時(shí)也具有一定的精密性。實(shí)踐證明，GPS相對(duì)定位精度在50km以內(nèi)可達(dá)10-6，100km～500km可達(dá)10-7，1000km可達(dá)10-9。在300m～1500m工程精密定位中，1小時(shí)以上觀測(cè)的解其平面其平面位置誤差小于1mm，我國(guó)主要通過地球衛(wèi)星采集地面三維坐標(biāo)來完成定位或者導(dǎo)航，其運(yùn)用的地球衛(wèi)星有二十四顆，是美國(guó)發(fā)射的。

2 GPS工作原理及其特點(diǎn)

2.1 GPS技術(shù)工作原理

GPS系統(tǒng)又叫做衛(wèi)星定位地位系統(tǒng)，運(yùn)用的主要方法是距離交會(huì)法，這種方法的原理是：把GPS接收機(jī)安裝在一地方的一個(gè)點(diǎn)上，這個(gè)點(diǎn)其實(shí)是有要求的。GPS衛(wèi)星隨時(shí)都會(huì)發(fā)出定位信息，在某一個(gè)時(shí)間，接收機(jī)會(huì)接收到衛(wèi)星的定位信息，最低接收衛(wèi)星是三顆。然后在運(yùn)用一些方法與方式對(duì)接收的信息進(jìn)行處理，計(jì)算出這一時(shí)間，GPS接收機(jī)結(jié)和接收GPS衛(wèi)星之間的路程是：aNS，bNS，cNS。得到它們之間的路程距離，還要得到這一時(shí)間被接收衛(wèi)星在地球的某個(gè)位置，也就是三維坐標(biāo)，這主要要用到接收衛(wèi)星星歷來完成[2]。

GPS測(cè)繪大多數(shù)運(yùn)用的坐標(biāo)系統(tǒng)有兩類，一是空間固定坐標(biāo)系統(tǒng)，二是地固坐標(biāo)系統(tǒng)。還有可以根據(jù)具體事情具體分析，兩種坐標(biāo)系統(tǒng)可以相互轉(zhuǎn)換運(yùn)用，運(yùn)用轉(zhuǎn)換可以得到控制點(diǎn)的具體位置，增強(qiáng)觀察測(cè)量的結(jié)果。

2.2 GPS技術(shù)的特點(diǎn)

GPS測(cè)繪技術(shù)的特點(diǎn)有很多，其中最重要的有七個(gè)。其主要有七大特點(diǎn)，各種天氣都可以進(jìn)行工作、功能多、作用廣、操作簡(jiǎn)單快捷、三維坐標(biāo)隨時(shí)運(yùn)用、測(cè)站兩者不用通視、觀察測(cè)量時(shí)間不長(zhǎng)、定位精確度高是七大特點(diǎn)。其中定位精確度高是有依據(jù)的，在三百米和一千五百米之間進(jìn)行工程導(dǎo)航，高于一小時(shí)的工程測(cè)量計(jì)算，得到的數(shù)據(jù)和實(shí)際數(shù)據(jù)只有一毫米差距，甚至小于一毫米。其中測(cè)站兩者不用通視這一特點(diǎn)用途最廣，不僅可以測(cè)量速度，也可以測(cè)量時(shí)間。操作簡(jiǎn)單快捷這一特點(diǎn)主要體現(xiàn)在GPS系統(tǒng)的自動(dòng)化程度上。這些優(yōu)點(diǎn)保證了GPS測(cè)繪技術(shù)的領(lǐng)先地位。

3 GPS技術(shù)在工程測(cè)繪中的應(yīng)用

現(xiàn)在經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅速，市政道路工程中也運(yùn)用到工程測(cè)繪工作。工程測(cè)繪中運(yùn)用GPS測(cè)繪技術(shù)有很多優(yōu)勢(shì)，這也是它越來越多地運(yùn)用到工程測(cè)繪中的原因。城市化公路建設(shè)當(dāng)中，縱橫斷面設(shè)計(jì)需要對(duì)其從橫斷面進(jìn)行測(cè)量，同時(shí)也要進(jìn)行中樁放樣。在公路建設(shè)當(dāng)中首先根據(jù)設(shè)計(jì)的坐標(biāo)線路進(jìn)行中樁放樣，之后利用水準(zhǔn)儀進(jìn)行抄平工作，以及測(cè)量線路左端面。以往中樁放樣主要用到的是全站儀，但GPS技術(shù)高精度日益發(fā)展，逐步取代了全站儀的放樣。為了解決這個(gè)實(shí)時(shí)性的問題，就運(yùn)用到了GPS技術(shù)，通過精準(zhǔn)的實(shí)時(shí)測(cè)量，進(jìn)而避免了數(shù)據(jù)滯后無法準(zhǔn)確定位的結(jié)果，從而推動(dòng)整個(gè)測(cè)量過程的進(jìn)程。

GPS測(cè)繪技術(shù)在工程測(cè)繪中運(yùn)用有初、中、高級(jí)，初級(jí)主要是快速靜態(tài)或GPS靜態(tài)的方法建設(shè)成立沿線整體控制。中級(jí)主要運(yùn)用在堤壩、閘門、渠道等場(chǎng)所，并且這些場(chǎng)所建設(shè)成立施工控制。高級(jí)主要是在工程測(cè)繪中運(yùn)用RTK技術(shù)，也就是人們常說的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)定位技術(shù)。從而可以看出，GPS測(cè)繪技術(shù)在工程測(cè)繪中的發(fā)展機(jī)遇很可觀。其實(shí)有機(jī)遇就有挑戰(zhàn)，GPS測(cè)繪技術(shù)要抓住機(jī)遇，面對(duì)挑戰(zhàn)，做出相應(yīng)的對(duì)策。

現(xiàn)在很多行業(yè)中都可以看到GPS技術(shù)的身影，其中運(yùn)用最多的是工程測(cè)繪。我國(guó)著名的小浪底工程、三峽工程在工程測(cè)繪中都運(yùn)用了此項(xiàng)技術(shù)。對(duì)于流動(dòng)站的接收機(jī)來說，這樣可以更好地采集GPS觀測(cè)數(shù)據(jù)，還可以接收到基準(zhǔn)站抓獲的信息，同時(shí)能夠及時(shí)處理系統(tǒng)內(nèi)組成的差分觀測(cè)值，之后就可以計(jì)算出來自基準(zhǔn)站和流動(dòng)站的基線向量[4]。GPS技術(shù)在水利工程運(yùn)用也是很廣泛的，其中主要包括如下幾個(gè)方面：GPS的外業(yè)測(cè)繪，GPS的布網(wǎng)工作及其實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)測(cè)繪方法的應(yīng)用等等。

3.1 GPS外業(yè)測(cè)繪

GPS用在室外工程測(cè)繪中的重要工作是選擇點(diǎn)。因?yàn)闇y(cè)繪結(jié)果的準(zhǔn)確程度隔閡和選擇點(diǎn)密不可分，所以選擇點(diǎn)之前要做好準(zhǔn)備，包括分析測(cè)量地的具體位置、坐標(biāo)架、坐標(biāo)型號(hào)是否有損壞等。這些都是選擇點(diǎn)之前必須要完成的工作。無線安裝設(shè)置與開機(jī)觀察測(cè)量和平常的測(cè)繪是不一樣的，都要用到GPS的觀察測(cè)量。無線安裝設(shè)置工作的時(shí)候，無線應(yīng)該架在三腳架標(biāo)志中心的上方，要直接對(duì)準(zhǔn)定位的正常點(diǎn)，無線基座上面的圓水準(zhǔn)氣泡要放平。如果遇到有風(fēng)的時(shí)候，要把無線固定，最好是固定成三角形。

3.2 GPS布網(wǎng)工作

GPS布網(wǎng)工作的程序：引水工程等線狀路和成片工程測(cè)繪，一般要運(yùn)用邊連式和點(diǎn)連式連成三角形?？墒菍?duì)一些工程的中心環(huán)節(jié)比較多的網(wǎng)狀與片狀地區(qū)，一般運(yùn)用的方法是網(wǎng)連式與邊連式，可以提高網(wǎng)狀地區(qū)的幾何結(jié)構(gòu)，增強(qiáng)GPS控制網(wǎng)的精確程度與可靠程度。

3.3 實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)測(cè)繪方法

RTK工作的程序：把一個(gè)已經(jīng)知道的點(diǎn)上面設(shè)為基準(zhǔn)站，并且安裝一臺(tái)GPS接收機(jī)，對(duì)可以看到的衛(wèi)星進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)觀察測(cè)量，并且運(yùn)用無線電器材進(jìn)行傳輸信息，把觀察測(cè)量得到的數(shù)值與測(cè)量站信息進(jìn)行連接，然后把數(shù)據(jù)傳遞到流動(dòng)站。流動(dòng)站的作用很多，不僅可以接收GPS衛(wèi)星信號(hào)，而且還可以運(yùn)用無線電器材接收基準(zhǔn)站傳遞的數(shù)值，根據(jù)導(dǎo)航的基本原理，對(duì)基準(zhǔn)站和流動(dòng)站的數(shù)值和本身觀察測(cè)量得到的數(shù)值進(jìn)行對(duì)比，然后得到流動(dòng)站與基準(zhǔn)站之間的位置，計(jì)算出流動(dòng)站位置的三維坐標(biāo)并且定時(shí)儲(chǔ)存和傳遞。

4 結(jié)語

根據(jù)上面所說的內(nèi)容，有著非常明顯的優(yōu)點(diǎn)存在于GPS測(cè)繪技術(shù)之中，可以進(jìn)行廣泛的運(yùn)用。只有充分對(duì)其應(yīng)用方法還有過程進(jìn)行掌握，才能夠在以后將GPS更好更廣泛的加以運(yùn)用。但是特別需要強(qiáng)調(diào)的一點(diǎn)是，在測(cè)繪之中利用GPS的時(shí)候，要對(duì)測(cè)繪結(jié)果的實(shí)用性以及精確度特別的留意，這個(gè)是測(cè)繪技術(shù)之中GPS運(yùn)用的最關(guān)鍵的地方。

參考文獻(xiàn)

[1] 陳文相.芻議GPS技術(shù)在測(cè)繪工程的應(yīng)用[J].中華民居，2012，（4）：674-675.