姚萬余 遼寧省有色地質(zhì)勘查總院有限責(zé)任公司（遼寧省有色地質(zhì)局勘查總院）

1 手動(dòng)測(cè)量技術(shù)的缺點(diǎn)

傳統(tǒng)的測(cè)量使用手動(dòng)測(cè)量，其優(yōu)點(diǎn)是簡(jiǎn)單易行[1]。但是，由于測(cè)量工作量大，測(cè)量人員的體力活動(dòng)高，測(cè)量時(shí)間長(zhǎng)，并且對(duì)測(cè)量人員的素質(zhì)和道德的依賴性相對(duì)較高，這可能是導(dǎo)致測(cè)量工作量低的原因。測(cè)量精度和數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確。具體來說，有以下幾個(gè)方面。

1.1 對(duì)測(cè)量任務(wù)的認(rèn)識(shí)相對(duì)較弱

建設(shè)用地測(cè)量師對(duì)建筑工地的地質(zhì)和地形知之甚少，對(duì)測(cè)量工作的重視程度不高，這使得測(cè)量工作通常是程序上和形式上的[2]。土地測(cè)量工作受到要求的限制。由于計(jì)劃的設(shè)計(jì)不合理，很容易發(fā)生土地測(cè)量過程中的混亂和無法順利進(jìn)行實(shí)地測(cè)量工作等問題。

1.2 測(cè)量工作量大

大多數(shù)土地測(cè)量工作都是在施工現(xiàn)場(chǎng)完成的，并且隨著社會(huì)對(duì)建筑項(xiàng)目需求的增加，當(dāng)前的工程用地面積也越來越大，而且通過手工測(cè)量可以到達(dá)的面積極為有限。由于實(shí)際工作可能需要在多個(gè)測(cè)量點(diǎn)進(jìn)行多次測(cè)量，因此，測(cè)量工作量非常大，從而使測(cè)量人員可以測(cè)試其身體能力和耐心。

1.3 難以衡量

如果建筑工地的地形相對(duì)復(fù)雜且地質(zhì)環(huán)境相對(duì)特殊，則測(cè)量過程可能會(huì)導(dǎo)致許多不確定因素[3]。這些因素的存在阻止了某些現(xiàn)有設(shè)備的工作，并且可能需要多個(gè)設(shè)備。計(jì)算和繪制一起使用的設(shè)備很困難。

1.4 測(cè)量精度低

影響手動(dòng)測(cè)量精度的因素很多，可以分為客觀因素和主觀因素。

首先，由于可用于測(cè)量人工土地的設(shè)備和儀器很少，測(cè)量工具相對(duì)較寬，系統(tǒng)誤差較大，測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一，工作方向不明確。這些客觀因素會(huì)大大降低測(cè)量精度。

其次，由于缺乏測(cè)量專業(yè)知識(shí)，測(cè)量水平較低，并且在測(cè)量過程中通常僅以程序方式記錄相關(guān)數(shù)據(jù)，沒有充分考慮測(cè)量精度，缺乏責(zé)任感和其他原因，無法保證測(cè)量精度。

2 GPS技術(shù)概述

GPS也稱為全球定位系統(tǒng)（Global Positioning System GPS）[4]。是自1970年代以來在美國(guó)開發(fā)并于1994年完成的下一代衛(wèi)星導(dǎo)航和定位系統(tǒng)。其具有在海上，陸地和空中的實(shí)時(shí)三維導(dǎo)航和定位功能。GPS測(cè)量技術(shù)可以快速，高效，準(zhǔn)確地提供點(diǎn)，線，面及其他相關(guān)信息的精確三維坐標(biāo)，并具有全天候，高精度，自動(dòng)化，高效率等優(yōu)良特性。在軍事和民用運(yùn)輸（船舶，輪船，飛機(jī)，汽車等）中航行，大地測(cè)量，攝影測(cè)量，野外探索，土地使用調(diào)查，精確農(nóng)業(yè)和日常生活（人們追蹤，休閑和娛樂）等領(lǐng)域。

2.1 GPS定位的原理

是在已知起始數(shù)據(jù)的情況下獲取快速移動(dòng)衛(wèi)星的瞬時(shí)位置[5]。衛(wèi)星不斷發(fā)送其星歷參數(shù)和時(shí)間信息。接收到此信息后，用戶將使用空間和距離的相交方式來計(jì)算接收器的三維位置，三維方向，行進(jìn)速度和時(shí)間信息。GPS定位至少需要4個(gè)衛(wèi)星觀測(cè)值才能進(jìn)行計(jì)算。假設(shè)可以測(cè)量特定衛(wèi)星的坐標(biāo)[xi，Yi，zi1和距被測(cè)點(diǎn)的距離Ri，以及被測(cè)點(diǎn)的坐標(biāo)（x，Y，z）]。

RTK技術(shù)實(shí)時(shí)處理兩個(gè)測(cè)點(diǎn)載波相位觀測(cè)量的差分方法，這種載波相位差分方法大致分為兩類，通過基準(zhǔn)站GPS來實(shí)時(shí)接受觀測(cè)數(shù)據(jù)并將觀測(cè)數(shù)據(jù)傳輸給GPS接收機(jī)。流動(dòng)站通過快速求解來整理周模糊度，通過基準(zhǔn)站GPS來實(shí)時(shí)接受觀測(cè)數(shù)據(jù)并將觀測(cè)數(shù)據(jù)傳輸給GPS接收機(jī)（如圖1所示為一臺(tái)流動(dòng)站的基本作業(yè)流程。）

圖1 RTK1+1工作模式

3 GPS在巖土工程勘察中的應(yīng)用

3.1 GPS測(cè)量的特點(diǎn)

（1）全天候運(yùn)行。GPS觀測(cè)不受氣候條件的影響，可以連續(xù)進(jìn)行而不會(huì)中斷[6]。

（2）無需在站點(diǎn)之間查看。GPS相對(duì)位置測(cè)量是通過幾個(gè)GPS接收器同時(shí)觀測(cè)天空衛(wèi)星來執(zhí)行的，因此可以獲得接收器之間的參考矢量。因此，無需進(jìn)行點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信。

開幕式上為24個(gè)新設(shè)立國(guó)家森林公園、6個(gè)全國(guó)森林旅游示范市、28個(gè)全國(guó)森林旅游示范縣授牌。我省的諸城市被授予“全國(guó)森林旅游示范縣”。

（3）可以提供三維坐標(biāo)。GPS可以同時(shí)準(zhǔn)確地測(cè)量一個(gè)測(cè)量地點(diǎn)的三維坐標(biāo)，而傳統(tǒng)的大地測(cè)量則使用不同的方法來測(cè)量平面和高程。

（4）觀察時(shí)間短?？焖凫o態(tài)相對(duì)位置測(cè)量。這是由于GPS技術(shù)的觀測(cè)站之間避免了通視，這在很大程度上降低了因外部因素的影響引發(fā)的技術(shù)影響，這也會(huì)直接性導(dǎo)致觀測(cè)成本的降低，也同樣提升了測(cè)繪效率。如果每個(gè)流動(dòng)站與參考站之間的距離在15km以內(nèi)，則流動(dòng)站的觀察時(shí)間僅需要1min～2min。對(duì)于動(dòng)態(tài)相對(duì)位置測(cè)量，流動(dòng)站的觀察時(shí)間在開始時(shí)為1min～2min。然后可以隨時(shí)找到它，每個(gè)天文臺(tái)觀測(cè)僅需幾秒鐘。

（5）定位精度高。GPS這一技術(shù)在作業(yè)的過程當(dāng)中可以避免受到距離、環(huán)境等其他因素的影響，這就意味著相較于常規(guī)的定位技術(shù)，GPS技術(shù)的測(cè)繪精確度要遠(yuǎn)高于常規(guī)測(cè)繪的精確度。

應(yīng)用實(shí)踐證明，GPS的相對(duì)定位精度可以在50km內(nèi)達(dá)到10-6，從100km～500km達(dá)到10-7，在1000km上達(dá)到10-9。通過觀察可以解決300m～1500m的工程精度定位。1h平面位置誤差小于1mm。

（6）易于操作。GPS接收機(jī)的改進(jìn)提高了GPS測(cè)量的自動(dòng)化水平。在測(cè)量站，操作員只需安裝和開關(guān)儀器，即可測(cè)量?jī)x器的高度并監(jiān)控儀器的運(yùn)行狀況。其他觀測(cè)任務(wù)，如衛(wèi)星捕獲，跟蹤和觀測(cè)，均由儀器自動(dòng)執(zhí)行，大大減輕了測(cè)量人員的勞動(dòng)強(qiáng)度。

3.2 GPS土方測(cè)量的應(yīng)用

3.2.1 測(cè)量前準(zhǔn)備工作

（1）制定測(cè)量方案，通過對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)的場(chǎng)地情況、測(cè)量面積、高差坐落等客觀條件的詳細(xì)勘察，以此來制定出詳細(xì)的測(cè)量方案。測(cè)量方案的內(nèi)容主要包括：點(diǎn)位間的布置間距、方式等。

（3）建筑項(xiàng)目往往對(duì)于工期都有著十分嚴(yán)格的要求，所以工程測(cè)量一定要確保能夠在較短的時(shí)間內(nèi)為后期規(guī)劃工作、場(chǎng)地布置工作等提供測(cè)量依據(jù)。所以在施工前期，施工管理人員一定要在施工計(jì)劃中明確具體的測(cè)量時(shí)間要求，方便施工單位制定詳細(xì)的測(cè)量計(jì)劃以及測(cè)量人員調(diào)動(dòng)。

（4）明確測(cè)量費(fèi)用，對(duì)于實(shí)地測(cè)量而言，由于地形條件、環(huán)境位置、深度需要等原因，其測(cè)量的費(fèi)用是無法統(tǒng)一的。比如，對(duì)于地質(zhì)條件復(fù)雜的場(chǎng)地來說其測(cè)量費(fèi)用要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于地質(zhì)較為平坦的場(chǎng)地?；诖嗽?，在進(jìn)行實(shí)際測(cè)量工作之前，要通過施工現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況在測(cè)量前，以此來明確詳細(xì)的費(fèi)用計(jì)算，避免在施工后期出現(xiàn)差錯(cuò)。

（5）在實(shí)際工程施工開始前，要進(jìn)行測(cè)量資料的收集、整理。首先，測(cè)量單位要對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)周邊的市政污水管網(wǎng)的布置、場(chǎng)地的水文條件等進(jìn)行詳細(xì)把控，避免在實(shí)行測(cè)量方案時(shí)出現(xiàn)嚴(yán)重影響，更加方便于施工方案的制定，這對(duì)于有效提升施工效率、避免出現(xiàn)施工問題等起到十分積極的作用。

（6）在進(jìn)行測(cè)量工作之前，首先要做的是檢查儀器設(shè)備能否穩(wěn)定運(yùn)行，要確保其在實(shí)際進(jìn)行時(shí)可以穩(wěn)定地接收信號(hào)。

3.2.2 測(cè)量進(jìn)行中的工作

通過測(cè)量方案的制定，來進(jìn)行實(shí)地測(cè)量工作，如果是因?yàn)橥獠織l件的影響導(dǎo)致無法進(jìn)行測(cè)量工作的，則需要施工單位在變換實(shí)際施工位置的工程中選擇增加點(diǎn)位，并對(duì)測(cè)量出的每個(gè)點(diǎn)位數(shù)值都詳細(xì)記錄下來，方便在收尾工作進(jìn)行時(shí)，進(jìn)行詳細(xì)的數(shù)據(jù)處理。

如果是儀表，則工程非常困難。利用傳統(tǒng)的測(cè)量方法，確保測(cè)量精度變得更加困難，并且測(cè)量任務(wù)變得非常困難。因此，在控制測(cè)量中，使用GPS來進(jìn)行有線網(wǎng)絡(luò)測(cè)量和調(diào)整。使用GPS動(dòng)態(tài)放樣可以節(jié)省時(shí)間和精力，并確保測(cè)量精度。GPS測(cè)量的應(yīng)用為地形變化較大的項(xiàng)目的順利建設(shè)奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

綜上所述可以看出，GPS勘測(cè)在大規(guī)模巖土勘測(cè)中具有以下優(yōu)勢(shì)。

（1）鋇可用于全天候咳嗽，因此無需查看所有其他好處。GPS測(cè)量非常適合在全國(guó)大范圍內(nèi)受損嚴(yán)重且地形條件艱難的地區(qū)進(jìn)行工程測(cè)量。

（2）高GPS測(cè)量精度大大提高了測(cè)量結(jié)果的質(zhì)量。

（3）提高工作效率，減輕工作強(qiáng)度。GPS測(cè)量具有很高的自動(dòng)化水平。

該工作過程由微電子技術(shù)，計(jì)算機(jī)技術(shù)，自動(dòng)記錄，自動(dòng)數(shù)據(jù)預(yù)處理和自動(dòng)調(diào)整計(jì)算來控制。測(cè)量效率是傳統(tǒng)測(cè)量的三倍以上。GPS在全國(guó)各行各業(yè)中得到廣泛使用。

4 結(jié)束語

隨著人們對(duì)GPS的研究越來越深入，GPS技術(shù)將繼續(xù)發(fā)展和完善。對(duì)于土石方測(cè)量工作來說，這一十分系統(tǒng)化的測(cè)量過程能否順利完成，將對(duì)成本控制工作起到十分巨大的影響。所以要根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)周邊的實(shí)際條件來制定全面化的方案制定。同時(shí)GPS接收設(shè)備會(huì)不斷更新。GPS（全球定位系統(tǒng)）的導(dǎo)航和定位精度越來越高，GPS測(cè)量技術(shù)變得越來越成熟和完善。其應(yīng)用范圍將更加廣泛，并將對(duì)工程測(cè)量領(lǐng)域帶來重大變化。