任舒寧 劉柘銳 楊保增 趙文龍

1. 珠海華成電力設(shè)計院有限公司 廣東 珠海 519000 2. 國家石油天然氣管網(wǎng)集團有限公司 廣東 深圳 518040 3. 北京興油項目管理有限公司 北京 100029 4. 中國寰球工程有限公司北京分公司 北京 100012

傳統(tǒng)的測繪技術(shù)在實際應(yīng)用中存在較大的缺陷與問題，隨著現(xiàn)代技術(shù)的不斷發(fā)展，GPS技術(shù)也逐漸應(yīng)用于測繪工作中，擁有廣闊的發(fā)展前景。通過對GPS測繪技術(shù)的開發(fā)和利用，已經(jīng)逐漸解決了傳統(tǒng)測繪技術(shù)存在的精準度查和效率低等問題，同時因為其可操作性高，現(xiàn)已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于測繪工程中，取得了較好的測繪效果。利用GPS技術(shù)所開展的測繪工作，不僅保障了工程質(zhì)量，同時也實現(xiàn)了測繪功能的不斷發(fā)展。

1 GPS技術(shù)概述

GPS系統(tǒng)主要由空間部分、地面部分和用戶設(shè)備部分這三部分組成，空間部分也就是衛(wèi)星星座，地面部分則主要是由地面監(jiān)測系統(tǒng)構(gòu)成，而用戶設(shè)備部分就是GPS接收機械[1]。根據(jù)測繪工程的實際需要，在某一確定位置設(shè)定信號的接收裝置，這樣地面部分就能夠接收來自GPS空間部分的數(shù)據(jù)信息，同時也會對所得到的信息進行分析與處理，反饋給用戶設(shè)備部分，最終獲得比較詳細的地理坐標系信息。

GPS技術(shù)因為其自身特點，所以被廣泛應(yīng)用在測繪工作中。一方面，GPS技術(shù)功能性較強，能夠測繪的范圍非常廣泛；利用GPS技術(shù)，可以在較大范圍內(nèi)進行高準確度的測量，同時，在進行實時定位時，精準度可以達到分米或者厘米單位，并且誤差相對較小[2]。另一方面，GPS技術(shù)準確性較高，將GPS技術(shù)應(yīng)用于測繪工程，其動態(tài)化和靜態(tài)化的測繪操作都妥善解決了傳統(tǒng)測繪模式下的問題，并且也能夠?qū)y繪結(jié)果的精準度控制在標準之內(nèi)；利用GPS技術(shù)，從而建立起三維坐標，實現(xiàn)對所有信息數(shù)據(jù)的高精準度測繪。最后，GPS測繪技術(shù)還擁有經(jīng)濟性的特點，根據(jù)有關(guān)實踐經(jīng)驗表明，與傳統(tǒng)測繪工程相比，GPS技術(shù)的應(yīng)用能夠節(jié)省費用資金，一是因為GPS測繪技術(shù)擁有較高的效率，所以縮短了測繪工作進行的時間；二是因為GPS測繪工作和測量站之間互通性較低，這樣也實現(xiàn)了時間和人力資源的節(jié)省。

2 GPS技術(shù)在工程測繪中的應(yīng)用

首先是選擇測繪點和建立測繪標志，無論是測繪點還是測繪標志的選擇，都應(yīng)該便于接收機的運輸和安裝工作，并且還需要選在視野開闊的位置，能夠遠離電磁波的干擾。接下來是外業(yè)觀測，這一環(huán)節(jié)主要工作包含設(shè)備天線的布置、觀測實踐以及數(shù)據(jù)記錄，其中天線的布置又可分為定中心和選取方向；在進行觀察記錄過程中，需要將有關(guān)結(jié)果存儲在接收端的內(nèi)存中，這樣也方便后續(xù)工作的進行，對有關(guān)數(shù)據(jù)進行及時查找與利用[3]。然后是GPS布網(wǎng)，在利用有關(guān)測量技術(shù)時，這一環(huán)節(jié)是非常重要的，必須要將三焦同步圖形精準畫出，確保GPS網(wǎng)的穩(wěn)定進行；同時對于各個工程測繪區(qū)域，所開展的GPS布網(wǎng)需要基于區(qū)域的實際地形地貌特點，利用信息公網(wǎng)對GPS布網(wǎng)進行優(yōu)化與改進，進一步增強GPS技術(shù)應(yīng)用的穩(wěn)固性，方便在日后工程測繪工作中可以利用GPS布網(wǎng)及時得到有效數(shù)據(jù)內(nèi)容[4]。除此以外，還需要進行實時動態(tài)監(jiān)測，又被稱為RTK技術(shù)，需要在地面觀測點安裝GPS接收器，并將其作為準確觀測點，然后與GPS衛(wèi)星相連接，方便接收測量信息，實現(xiàn)內(nèi)容的實時采集。最后是成果的校對和數(shù)據(jù)處理，這是為了確保測繪工作的準確性，同時也能夠達到預(yù)期的定位精度；當完成有關(guān)觀察工作以后，需要按照規(guī)定對結(jié)果進行現(xiàn)場預(yù)處理并檢查分析，若是結(jié)果不合格，則就需要進行重新測試[5]。

3 GPS技術(shù)在工程測繪中的應(yīng)用案例分析

3.1 項目任務(wù)

受珠海華成電力設(shè)計院股份有限公司委托，深圳地質(zhì)建設(shè)工程公司承擔了國家管網(wǎng)深圳液化天然氣應(yīng)急調(diào)峰站項目接收站工程外電線路工程施工控制測量工作，本次施工控制測量主要內(nèi)容是以下幾點。

（1）D級GPS衛(wèi)星定位控制網(wǎng)布測。

（2）E級GPS衛(wèi)星定位控制網(wǎng)布測。

（3）四等水準網(wǎng)布測。

（4）原施工控制點復(fù)測。

3.2 任務(wù)范圍及完成的工作量

本次測量范圍為國家管網(wǎng)深圳液化天然氣應(yīng)急調(diào)峰站項目接收站工程外電線路工程線路正線全長約9.1公里。

3.3 測區(qū)概況

國家管網(wǎng)深圳液化天然氣應(yīng)急調(diào)峰站項目接收站工程外電線路工程位于深圳大鵬新區(qū)，測區(qū)線路東西兩邊臨海，南北兩面環(huán)山植物茂盛且大部分為山地，地形較為復(fù)雜，通行通視條件差。受海洋影響，多雨霧，常受臺風吹襲，地質(zhì)災(zāi)害風險程度較高。由于正處在深圳新冠疫情管控期間（全市地鐵公交停運，單位企業(yè)停工停產(chǎn)7天）。所有企事業(yè)單位、建筑工地及街道社區(qū)等進行最嚴格的圍合封閉管理，拒絕人員出入。疫情給本次測量工作帶來極大困難。

3.4 既有資料情況

測區(qū)范圍內(nèi)有歷年深圳市規(guī)劃和自然資源局測繪的基本圖（1:1000地形圖）用于項目踏勘選點，已有控制點、水準點點位查找，基于充分利用既有資源的原則，沿線共收集到既有控制資料情況如下：

（1）平面控制點

由于深圳市規(guī)劃和自然資源局布設(shè)在測區(qū)附近的高等級控制點破壞嚴重，且個別未破壞的點位無法滿足本次控制網(wǎng)布設(shè)需求，本次擬布設(shè)4個D級GPS控制點，D級GPS控制點將采用廣東省CORS中心解算，為國家2000大地坐標系成果。E級衛(wèi)星定位控制網(wǎng)則以D級GPS控制點作為起算點。

（2）高程控制點

本次收集到深圳市規(guī)劃和自然資源局1998年7月布設(shè)在測區(qū)附近的二等水準點：II葵大2、II葵大7，為1956年黃海高程系，作為本次控制網(wǎng)高程起算點。

3.5 測繪技術(shù)方案執(zhí)行情況

3.5.1 平面控制網(wǎng)觀測方案的執(zhí)行情況

（1）平面控制網(wǎng)布設(shè)

1.在D級衛(wèi)星定位控制網(wǎng)的基礎(chǔ)上，沿線路走向分別構(gòu)建了E級衛(wèi)星定位控制網(wǎng)；其中D級GPS控制點4個，E級GPS控制點數(shù)19個。

2.E級衛(wèi)星定位控制網(wǎng)附合在D級GPS控制點上，E級衛(wèi)星定位控制網(wǎng)最短邊長不低于350m，每個控制點至少有1個通視點。

3.構(gòu)成的異步閉合環(huán)或附合路線中的邊數(shù)均不大于6。

4.由于外電線路工程設(shè)計在大鵬灣北側(cè)臨山位置，布設(shè)控制點通行、通視條件困難。加之受新冠疫情影響，各街道社區(qū)、企業(yè)、小區(qū)等實行最嚴格的封閉管理，設(shè)卡圍合、部分道路封閉，外來人員和車輛通行困難，嚴格的防疫措施給布設(shè)控制點帶來了很大的困難。

（2）選點、埋石

1.點位的選擇必須要遵循能夠長久保存和測繪方便的原則，并且不能夠受到來自施工變性的影響，有利于下級網(wǎng)擴展和聯(lián)測。

2.所選點位附近還應(yīng)該確保沒有較大面積的水域，同時也不能夠存在有對電磁波反射較為強烈的物體；同時，選點位置應(yīng)該距離無線電發(fā)射裝置200m以外，距離高壓輸電線距離50m以外。

3.點位大多選在線路兩側(cè)堅固的永久性建筑物頂承重結(jié)構(gòu)上，并確保與相鄰?fù)ㄒ暱刂泣c間的垂直角小于30°。

4.衛(wèi)星定位控制點點位的選擇考慮到了避開施工的影響，遠離線位一定距離。

5.D級衛(wèi)星定位控制點編號以“L-01”為冠號，分別編號為L-01、L-02、L-03、L-04；E級衛(wèi)星定位控制點編號以“E-01”為冠號，分別編號為E-01、E-02、E-03……E-19；

6.位于構(gòu)筑物頂上的衛(wèi)星定位控制點均為水泥墩，墩頂部為20×20cm，底部為30×30cm，高為15cm，頂部中央為Φ20mm不銹鋼標志，埋設(shè)時對樓板進行了打鑿并砸入水泥釘，便于與樓面連接牢固，保證穩(wěn)定，采用速凝水泥填入水泥墩各邊角縫隙，為樓頂做防漏水處理。

7.地面點標石埋設(shè)混凝土預(yù)制樁，預(yù)制樁尺寸頂部為20×20cm，底部為40×40cm，深為40cm，頂部中央為Φ20mm不銹鋼筋；位于水泥路面的點，則用沖擊鉆在路面打孔，并將測量標志用植筋膠固定，埋設(shè)于水泥路面以下，且樁面有“測量控制點”字樣。

8.本次D級衛(wèi)星定位控制網(wǎng)共布設(shè)4個點，E級衛(wèi)星定位控制網(wǎng)共布設(shè)19個點，E級衛(wèi)星定位控制點應(yīng)滿足至少有一個以上通視方向的要求。

（3）平面控制網(wǎng)測量

本次作業(yè)采用4臺南方S86及1臺南方銀河1雙頻GNSS接收機作業(yè)。采用靜態(tài)相對定位原理進行，根據(jù)預(yù)報星歷選擇最佳觀測時間，按照設(shè)計網(wǎng)形進行觀測。

本次衛(wèi)星定位控制網(wǎng)分兩級布設(shè)，首先在全線范圍內(nèi)建立D級衛(wèi)星定位控制網(wǎng)。D級衛(wèi)星定位控制網(wǎng)基線的觀測時間不短于60分鐘，平均重復(fù)觀測時段數(shù)不少于1.6，本工程D級衛(wèi)星定位控制網(wǎng)平均重復(fù)觀測時段數(shù)為2.0；然后進行E級衛(wèi)星定位控制網(wǎng)的觀測，觀測時間不短于40分鐘，平均重復(fù)觀測時段數(shù)不少于1.6，本工程E級衛(wèi)星定位控制網(wǎng)平均重復(fù)觀測時段數(shù)為1.8。

（4）數(shù)據(jù)處理

1.D級衛(wèi)星定位控制網(wǎng)數(shù)據(jù)處理

D級衛(wèi)星定位控制網(wǎng)的觀測采用雙頻GNSS接收機，其固定誤差a不大于5mm，比例誤差系數(shù)b不大于1mm/km。本次工程的D級衛(wèi)星定位控制網(wǎng)的數(shù)據(jù)提交由廣東省CORS中心解算成果。

2.E級衛(wèi)星定位控制網(wǎng)數(shù)據(jù)處理

首先將E級衛(wèi)星定位控制網(wǎng)衛(wèi)星定位控制網(wǎng)原始觀測文件導入南方SGO2.2GNSS靜態(tài)處理軟件進行處理，還需要符合點號、天線量高方式、天線高等有關(guān)數(shù)據(jù)。其次，基線解算采用廣播星歷和南方SGO2.2GNSS靜態(tài)處理軟件進行解算。最后對基線解算質(zhì)量不符合要求或環(huán)閉合差超限的均進行了補測。

3.無約束平差計算

全部重復(fù)基線及異步環(huán)滿足要求后，采用中國鐵設(shè)與同濟大學測量系聯(lián)合開發(fā)的TGPPSWin32軟件進行整網(wǎng)平差計算。

4.約束平差計算

本段E級衛(wèi)星定位控制網(wǎng)以D級衛(wèi)星定位控制網(wǎng)計算得到的控制點作為約束平差的起算點。

（5）E級衛(wèi)星定位控制點設(shè)站檢查

按照規(guī)范要求，采用常規(guī)測量方法對所有E級衛(wèi)星定位控制點進行邊長、角度檢核。使用徠卡TCRP1201全站儀在三等衛(wèi)星定位控制點設(shè)站,實測各點夾角及邊長、角度檢測值與反算值較差，精度滿足規(guī)范要求。

3.5.2 高程控制網(wǎng)測量

國家管網(wǎng)深圳液化天然氣應(yīng)急調(diào)峰站項目接收站工程外電線路工程施工控制測量，采用四等水準路線觀測。

（1）高程控制網(wǎng)布設(shè)及選點埋石

依據(jù)《國家三、四等水準測量規(guī)范》（GB／T12898-2009）、本次項目的要求，延設(shè)計線路已布設(shè)在道路周邊的E級GPS控制點進行水準測量。本階段共計施測水準點17個。起始點為E-04，終點為L-01。水準路線起始于深圳市二等水準點II葵大7，附合到深圳市二等水準點II葵大2。

（2）外業(yè)觀測

四等等水準網(wǎng)測量采用徠卡DNA03電子水準儀及與電子水準儀配套的3m銦鋼水準尺，自動觀測記錄。

（3）數(shù)據(jù)處理

平差前進行附合水準路線閉合差檢核和每千米水準測量的高差偶然中誤差計算。本次外業(yè)測量按照四等水準規(guī)范要求行附和水準線路測量。計算得到每千米水準測量的高差偶然中誤差為1.1mm，小于限差的±5mm。

在數(shù)據(jù)處理時，首先開展全線附合水準路線閉合差統(tǒng)計。經(jīng)統(tǒng)計計算本線附合水準路線閉合差均滿足規(guī)范要求。

為了印證本次測量數(shù)據(jù)的可靠性，質(zhì)檢按照《國家三、四等水準測量規(guī)范》中的四等水準測量的有關(guān)規(guī)定執(zhí)行，本線共檢查了3個測段，檢測高差與測段高差之差均小于限差，可見本次外業(yè)測量數(shù)據(jù)真實可靠。

4 GPS技術(shù)在工程測繪中應(yīng)用的改進措施

首先，在具體的GPS測繪技術(shù)應(yīng)用過程中，必須要重視對有關(guān)技術(shù)人員的培訓工作。雖然將GPS技術(shù)應(yīng)用于測繪工作中使得操作相對簡便，但是仍然要建立一支具有良好知識儲備，并且實踐能力較強的專業(yè)人才隊伍，從最基本的測繪操作開始，對技術(shù)人員進行規(guī)范培訓，使其熟悉并掌握GPS技術(shù)，盡可能規(guī)避因為人為操作所導致的誤差或測量不準問題的出現(xiàn)[6]。同時，需要提升技術(shù)人員的職業(yè)道德素養(yǎng)，確保其能夠以端正的態(tài)度和較強的責任感來完成測繪工作，明確測繪工作進行目標，按照有關(guān)規(guī)定要求規(guī)范運行，實現(xiàn)測繪質(zhì)量的進一步提升。

同時，還要對GPS測量誤差進行有效控制。在具體測量工作開展過程中，誤差的存在是難免的，同時受到來自誤差的干擾，也有可能會導致GPS測量結(jié)果不準確，所以必須要重視誤差的控制工作。在具體操作中，有關(guān)技術(shù)人員必須要按照操作規(guī)范來進行GPS測繪技術(shù)的應(yīng)用，嚴格落實每一個環(huán)節(jié)的質(zhì)量管理標準，減少問題出現(xiàn)的可能。在測量中，根據(jù)測量區(qū)域的實際情況，確定好測量點，確保測量點選擇的合理性和科學性，有效規(guī)避地形地貌對測量結(jié)果的影響。在數(shù)據(jù)計算和數(shù)學模型的選擇上，需要根據(jù)測繪工程實際有針對性地選擇合適的地形地貌模型，保障數(shù)據(jù)結(jié)果的有效性，這樣也能夠降低模型所帶來的誤差影響[7]。

5 結(jié)語

將GPS技術(shù)應(yīng)用于測繪工作中有著較多的明顯優(yōu)勢，通過上述案例實踐和內(nèi)容分析，對GPS測繪技術(shù)在工程測繪中的實際應(yīng)用進行了探討，并希望在GPS測繪技術(shù)今后的應(yīng)用中，發(fā)揮出其功能和實用性，以高質(zhì)量完成測繪工作，推動我國測繪技術(shù)的現(xiàn)代化發(fā)展。