鄭一濤

（福建巖土工程勘察研究院有限公司，福建 福州 350108）

0 引言

在以往的工程測(cè)繪中，很容易受到氣候、地形等自然環(huán)境因素的影響，絕大多數(shù)作業(yè)都由人工完成，不僅工作量大，還存在較高的難度系數(shù)，需要投入大量的人力和精力，且測(cè)繪結(jié)果的精準(zhǔn)性也不高。當(dāng)前現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，GNSS 測(cè)繪技術(shù)在多個(gè)領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，并發(fā)揮出較為顯著的優(yōu)勢(shì)和價(jià)值，這一新興技術(shù)融合了如今最為先進(jìn)的技術(shù)手段，包括計(jì)算機(jī)技術(shù)、移動(dòng)通信技術(shù)、衛(wèi)星技術(shù)等，能夠在全世界范圍內(nèi)提供服務(wù)，能夠提供更為精準(zhǔn)的測(cè)繪結(jié)果[1]。在實(shí)際的工程測(cè)繪工作中，相關(guān)人員需要充分掌握GNSS 測(cè)繪技術(shù)的特點(diǎn)，結(jié)合工程項(xiàng)目的實(shí)際情況來(lái)合理運(yùn)用該技術(shù)，從而為工程項(xiàng)目提供精準(zhǔn)的三維坐標(biāo)測(cè)繪服務(wù)，確保放線測(cè)量定位的精準(zhǔn)性，對(duì)整個(gè)工程是否存在位移、變形等情況進(jìn)行全面監(jiān)測(cè)，最終進(jìn)一步提高工程測(cè)繪的質(zhì)效，并提高工程建設(shè)的綜合效益。

1 GNSS 測(cè)繪技術(shù)概述

GNSS 全稱(chēng)為全球?qū)Ш叫l(wèi)星定位系統(tǒng)，該系統(tǒng)目前用于高精度測(cè)量、授時(shí)校頻及導(dǎo)航等民用和軍用方面，其中高精度測(cè)量涉及地形地籍測(cè)量和工程放樣等方面，為國(guó)土資源、市政建設(shè)、交通等領(lǐng)域提供測(cè)量服務(wù)。GNSS 測(cè)繪技術(shù)主要是以衛(wèi)星為基礎(chǔ)，開(kāi)展測(cè)量和觀測(cè)活動(dòng)，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)監(jiān)測(cè)點(diǎn)持續(xù)且不間斷的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，不受天氣變化的影響。在確保測(cè)量結(jié)果精準(zhǔn)度的同時(shí)，各個(gè)觀測(cè)站之間不用建立通視，操作簡(jiǎn)便，在工程測(cè)繪中發(fā)揮著重要的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)[2]。同時(shí)，GNSS 測(cè)繪技術(shù)具有非常高的測(cè)量精度，一般可在毫米以?xún)?nèi)，還能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)不規(guī)則測(cè)量區(qū)域的航跡測(cè)量，得到這一區(qū)域精確的面積。在采集到測(cè)繪區(qū)域的數(shù)據(jù)信息后，再借助專(zhuān)門(mén)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)對(duì)這些數(shù)據(jù)信息進(jìn)行處理與計(jì)算，并自動(dòng)成圖，所以GNSS 測(cè)繪具有很強(qiáng)的自動(dòng)化水平，能夠顯著提高工程測(cè)繪的質(zhì)量和效率[4]。GNSS 測(cè)繪技術(shù)在應(yīng)用中表現(xiàn)出較為突出的特點(diǎn)：

1.1 應(yīng)用范圍廣

GNSS 測(cè)繪技術(shù)能夠在多個(gè)測(cè)繪領(lǐng)域得到較為廣泛應(yīng)用，具有地理數(shù)據(jù)采集的功能，可為人們的生產(chǎn)活動(dòng)提供精確的空間信息，如：制定航海航線、明確公路與鐵路建設(shè)路線、調(diào)查國(guó)土資源等。目前，GNSS 測(cè)繪技術(shù)在工程測(cè)量、航洋工程測(cè)量、資源勘查等多個(gè)測(cè)量領(lǐng)域發(fā)揮著重要的作用，不僅能夠獲得非常精確的測(cè)量結(jié)果，無(wú)需通視，且測(cè)量操作不受地表植被、氣候等因素的影響，故而該技術(shù)在未來(lái)的應(yīng)用前景十分廣闊。

1.2 操作簡(jiǎn)便快捷

GNSS 接收機(jī)具有使用便捷、體積小的優(yōu)點(diǎn)，將其應(yīng)用到工程測(cè)量中，操作人員僅需在現(xiàn)場(chǎng)啟動(dòng)接收機(jī)，就能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)衛(wèi)星所傳遞信息數(shù)據(jù)的接收與存儲(chǔ)，結(jié)束測(cè)量后直接關(guān)閉設(shè)備即可。在整個(gè)信息數(shù)據(jù)采集過(guò)程中，只需花費(fèi)幾分鐘，故而GNSS 測(cè)量具備較為顯著的時(shí)間效益。隨著科技的迅速發(fā)展，GNSS 測(cè)繪技術(shù)的運(yùn)用水平不斷提高，其與網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)的相融合，能夠更加快速地完成數(shù)據(jù)信息的采集、處理及分析，在實(shí)際應(yīng)用中體現(xiàn)出極好的實(shí)效性[3]。

1.3 高精度定位

在實(shí)際的工程測(cè)繪中，GNSS 技術(shù)主要是借助衛(wèi)星系統(tǒng)來(lái)精準(zhǔn)地定位地面事物，其中靜態(tài)測(cè)量結(jié)果的精準(zhǔn)度能夠達(dá)到毫米級(jí)別。相較于以往的測(cè)繪技術(shù)，GNSS 測(cè)繪技術(shù)顯現(xiàn)出很大的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，即動(dòng)態(tài)測(cè)量結(jié)果的精準(zhǔn)度能夠達(dá)到厘米級(jí)別，特別是在工程變形監(jiān)測(cè)中，能夠?qū)ο鄳?yīng)的事物進(jìn)行全天候、實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，并獲得更為精確的監(jiān)測(cè)結(jié)果，對(duì)后期工程建設(shè)的有序開(kāi)展具有積極意義。

1.4 自動(dòng)化程度高

GNSS 測(cè)繪技術(shù)中包括了移動(dòng)通信技術(shù)、衛(wèi)星技術(shù)及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等，有著非常高的自動(dòng)化水平。其中地面部門(mén)能夠?qū)πl(wèi)星數(shù)據(jù)信息的自動(dòng)傳送和接收，系統(tǒng)各部分之間能夠利用通信系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)信息互通共享，人為操作較少。在工程測(cè)繪現(xiàn)場(chǎng)，相關(guān)操作人員利用接收器就能夠完成數(shù)據(jù)采集，并通過(guò)與GNSS系統(tǒng)中的若干個(gè)顆衛(wèi)星構(gòu)建通信，對(duì)工程測(cè)繪所需的信息數(shù)據(jù)進(jìn)行迅速采集[4]。另外GNSS 測(cè)繪技術(shù)實(shí)現(xiàn)了多種信息化技術(shù)的相結(jié)合，能夠自動(dòng)化采集與處理測(cè)繪數(shù)據(jù)信息，并進(jìn)行自動(dòng)計(jì)算，從而充分滿足工程測(cè)繪的應(yīng)用需求。

2 GNSS 測(cè)繪技術(shù)在某工程測(cè)繪中的具體應(yīng)用

2.1 某工程項(xiàng)目概況

某工程為市政道路工程項(xiàng)目，道路工程全長(zhǎng)3.5km，雙向四車(chē)道，道路工程周邊結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，包含較多綠化工程、管道工程等，為確保施工順利，需要通過(guò)測(cè)繪獲取準(zhǔn)確全面的信息，以便于施工的有序開(kāi)展。結(jié)合工程項(xiàng)目實(shí)際情況來(lái)看，其主要表現(xiàn)出以下一些測(cè)繪特點(diǎn)：（1）調(diào)查項(xiàng)目?jī)?nèi)容較多，涉及道路、河道、綠地以及管線，其中道路需要明確公廁、鑲邊石、路燈箱變、路燈、橋梁涵洞、檢查井、路牌、交通信號(hào)燈等位置信息；河道需要明確河內(nèi)管線、溢流壩、橡皮壩、堤頂標(biāo)號(hào)、加水站以及泵房等位置信息；綠地需要明確綠化地、廣場(chǎng)、小品、公園綠化以及亭閣等位置信息；管線需要明確電力管線、污水管、雨水管以及排洪渠等位置信息。（2）調(diào)查信息完整性，即要求全面統(tǒng)計(jì)和詳細(xì)記錄這一市政工程四項(xiàng)調(diào)查項(xiàng)目的數(shù)據(jù)信息，其中對(duì)于道路的信息統(tǒng)計(jì)和記錄，應(yīng)明確人行道、路沿石、樹(shù)穴池及鑲邊石等建設(shè)所用材料的規(guī)格，通過(guò)大樣圖繪制方法來(lái)對(duì)路燈的單雙臂、功率、光源及光源來(lái)信息進(jìn)行準(zhǔn)確標(biāo)注；針對(duì)管線的信息統(tǒng)計(jì)和記錄，需詳細(xì)測(cè)量管道流向、管道坡度、管徑及井深等；針對(duì)河道的信息統(tǒng)計(jì)與記錄，需詳細(xì)測(cè)量河道范圍內(nèi)的水利設(shè)備設(shè)施布設(shè)情況，明確河道名稱(chēng)、所有水利設(shè)備設(shè)施的材質(zhì)規(guī)格等；針對(duì)綠地的信息統(tǒng)計(jì)和記錄，需明確廣場(chǎng)、小品及噴灌等材質(zhì)規(guī)格[6]。（3）合理分類(lèi)不同數(shù)據(jù)信息，對(duì)于道路的數(shù)據(jù)分類(lèi)，需依據(jù)道路的名稱(chēng)對(duì)市政工程中所有道路及其附屬物進(jìn)行建檔，詳細(xì)標(biāo)明每條道路的起始點(diǎn)，并對(duì)分道路的照明設(shè)施、果皮箱、公廁等進(jìn)行全面統(tǒng)計(jì)；對(duì)于綠地?cái)?shù)據(jù)建檔，應(yīng)當(dāng)依據(jù)道路名對(duì)沿道路的綠化帶面積進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，按照公園名來(lái)對(duì)水域面積、占地總面積及鋪裝面積等進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。

2.2 GNSS 測(cè)繪技術(shù)在某工程項(xiàng)目中的具體應(yīng)用

2.2.1 首級(jí)控制測(cè)量應(yīng)用

對(duì)于首級(jí)控制測(cè)量，建議選擇GNSS 靜態(tài)定位技術(shù)，而圖根控制測(cè)量則建議選擇RTK 技術(shù)，其中GNSS 靜態(tài)定位測(cè)量技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)為：可顯著提高工程控制測(cè)量結(jié)果的精度，然后通過(guò)構(gòu)建控制網(wǎng)，完成靜態(tài)的測(cè)量。在這一過(guò)程中需要重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)的是：無(wú)線電發(fā)射塔與面積較大水域?qū)?huì)在一定程度上影響到GNSS 數(shù)據(jù)的傳輸，故而針對(duì)這類(lèi)區(qū)域的控制點(diǎn)布置，相關(guān)操作人員必須先做好實(shí)地勘察工作，結(jié)合勘查結(jié)果來(lái)選擇科學(xué)有效的方法，從而防止數(shù)據(jù)鏈丟失或產(chǎn)生多路徑效應(yīng)，最終有效保證測(cè)量結(jié)果的精確性。

2.2.2 野外數(shù)據(jù)采集應(yīng)用

在開(kāi)展測(cè)量野外調(diào)查工作時(shí)，工作人員可以借助GNSS 測(cè)繪技術(shù)，對(duì)測(cè)量區(qū)域加以精準(zhǔn)的定位，在作業(yè)范圍內(nèi)來(lái)測(cè)量變化巖層形態(tài)的實(shí)際情況。與傳統(tǒng)的拉尺測(cè)量技術(shù)相比，GNSS測(cè)繪技術(shù)更便于開(kāi)展測(cè)量工作，且測(cè)量工作效率更高。在監(jiān)測(cè)市政工程生態(tài)環(huán)境區(qū)域時(shí)，難以避免會(huì)受到地形和地貌等外界因素的限制，為保證測(cè)量的有效性，應(yīng)當(dāng)在測(cè)量范圍內(nèi)選擇合適的測(cè)量技術(shù)方法來(lái)動(dòng)態(tài)化地開(kāi)展監(jiān)測(cè)工作。另外，針對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)信息的采集，為能夠滿足動(dòng)態(tài)與實(shí)時(shí)的要求，就需要充分利用載波相位時(shí)差分技術(shù)，以更加迅速、高精度地收集和處理數(shù)據(jù)信息[7]。

該技術(shù)在野外數(shù)據(jù)采集的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)還包括：（1）無(wú)需對(duì)每一級(jí)控制點(diǎn)和圖根進(jìn)行逐一加密，僅需對(duì)一定的基準(zhǔn)點(diǎn)加以簡(jiǎn)單的設(shè)置，然后測(cè)量基準(zhǔn)點(diǎn)的坐標(biāo)，再對(duì)所有數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，就可獲得高精度的三維坐標(biāo)；（2）測(cè)量工作效率很高，操作簡(jiǎn)便，以往的測(cè)量方法需要投入較大的人力、精力和物力，而RTK 技術(shù)的應(yīng)用只需在設(shè)置完成且開(kāi)通基準(zhǔn)站后，一名技術(shù)人員手持流動(dòng)站的接收機(jī)，就能夠完成測(cè)量作業(yè)，另一名技術(shù)人員則在現(xiàn)場(chǎng)對(duì)相關(guān)信息進(jìn)行記錄，并繪制草圖。然而在實(shí)際測(cè)量過(guò)程中，應(yīng)用載波相位時(shí)差分技術(shù)可能會(huì)出現(xiàn)這一現(xiàn)象：對(duì)于地物的測(cè)量，所測(cè)地物位置與流動(dòng)站手持桿彼此重合，RTK 無(wú)法正常初始化，接收機(jī)僅可以接收非常弱的信號(hào)或是完全無(wú)法接收信號(hào)，這就不能直接測(cè)量坐標(biāo)位置；對(duì)此，技術(shù)人員需要選用其他方法來(lái)測(cè)算其平面坐標(biāo)，不可一味地等待接收信號(hào)。

另外，如果待測(cè)量點(diǎn)由于受到多種因素的營(yíng)銷(xiāo)而無(wú)法到達(dá)時(shí)，或是待測(cè)地物點(diǎn)不能布設(shè)PTK 接收機(jī)時(shí)，或是測(cè)量的建筑物淹沒(méi)在水中時(shí)，技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)采用交會(huì)法來(lái)測(cè)量坐標(biāo)位置，即先借助RTK 在 2 個(gè)地物點(diǎn)的連線上明確2 個(gè)坐標(biāo)點(diǎn)且進(jìn)行相應(yīng)的測(cè)量，隨后每2 個(gè)坐標(biāo)點(diǎn)能夠與地物點(diǎn)進(jìn)行連線，這時(shí)需要計(jì)算出地物點(diǎn)的坐標(biāo)，僅需4 個(gè)坐標(biāo)就可完成測(cè)量工作，最后繪制出相應(yīng)的平面位置。

2.2.3 放線定位中的應(yīng)用

在該市政工程建設(shè)前期，工作人員需要結(jié)合工程設(shè)計(jì)的實(shí)際要求來(lái)開(kāi)展大量的實(shí)地放線定位等工作?？梢哉f(shuō)，放線定位測(cè)量是工程測(cè)量的重要環(huán)節(jié)之一，由于放線定位的工程量非常大，所以往往需要投入大量的人力和精力；以往的人工放線定位可能會(huì)由于操作不當(dāng)?shù)仍蚨霈F(xiàn)測(cè)量誤差，且工作效率比較低。在放線定位中對(duì)GNSS 測(cè)繪技術(shù)加以充分利用，可以在極大程度上減少人力的投入，讓放線定位工作更加簡(jiǎn)便易行，還能夠減輕工作人員的工作量。與傳統(tǒng)的全站儀放線定位方法相比，利用GNSS 測(cè)繪技術(shù)來(lái)開(kāi)展放線定位測(cè)量時(shí)，一名技術(shù)人員就能夠完成相應(yīng)的操作，僅需在GNSS 測(cè)繪設(shè)備中設(shè)置相應(yīng)的線路設(shè)計(jì)參數(shù)，設(shè)備就能夠依據(jù)相關(guān)參數(shù)來(lái)對(duì)線路設(shè)計(jì)相關(guān)坐標(biāo)進(jìn)行計(jì)算，最后根據(jù)三維坐標(biāo)就可完成相應(yīng)的測(cè)量放線工作。如圖1 所示，為該工程項(xiàng)目測(cè)繪過(guò)程中控制點(diǎn)標(biāo)石埋設(shè)圖：

圖1 標(biāo)石埋設(shè)圖

由此可見(jiàn)，GNSS 測(cè)繪技術(shù)能夠大大提高放線定位測(cè)量的效率，不僅能夠更好地滿足設(shè)計(jì)的要求，還能夠保證放線定位的精準(zhǔn)。另外，GNSS 測(cè)繪設(shè)備擁有糾錯(cuò)功能，在具體的放線定位測(cè)量過(guò)程中，能夠?qū)崟r(shí)顯示各個(gè)設(shè)備的位置信息，還能夠加載衛(wèi)星地圖和設(shè)計(jì)底圖等，技術(shù)人員通過(guò)詳細(xì)觀察這些圖像信息，就可以及時(shí)找出粗差，并調(diào)整正確的參數(shù)，從而顯著提高了放線定位測(cè)量的效率和質(zhì)量

2.2.4 工程復(fù)測(cè)中的應(yīng)用

工程復(fù)測(cè)主要指在市政工程項(xiàng)目正式施工前，建設(shè)企業(yè)需要對(duì)設(shè)計(jì)單位提供的控制點(diǎn)進(jìn)行復(fù)測(cè)和加密，并重新核算該工程的工程量，恢復(fù)工程初測(cè)的放樣樁位，并測(cè)量線路工程的橫斷面[8]。可以說(shuō)，工程復(fù)測(cè)是市政工程施工準(zhǔn)備工作階段的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)工作，也是保證后續(xù)市政工程建設(shè)順利開(kāi)展的重要前提。工程復(fù)測(cè)的內(nèi)容包括：（1）平面控制點(diǎn)復(fù)測(cè)和加密；（2）高程控制點(diǎn)復(fù)測(cè)；（3）中樁放樣；（4）占地邊樁與施工邊樁放樣；（5）橫斷面測(cè)量等。在具體實(shí)施過(guò)程中，首先施工單位需將工程復(fù)測(cè)結(jié)果上報(bào)至工程監(jiān)理部門(mén)，復(fù)測(cè)結(jié)果涉及導(dǎo)線點(diǎn)測(cè)量數(shù)據(jù)、水準(zhǔn)測(cè)量數(shù)據(jù)、全站儀測(cè)量數(shù)據(jù)、控制樁測(cè)量數(shù)據(jù)等。為確保工程復(fù)測(cè)的有效性，應(yīng)當(dāng)獨(dú)立開(kāi)展各一個(gè)子項(xiàng)目。由于一些測(cè)量控制點(diǎn)會(huì)隨地基沉降，所以整個(gè)市政工程均須落實(shí)控制復(fù)核工作，若發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，應(yīng)當(dāng)對(duì)控制點(diǎn)進(jìn)行詳細(xì)記錄，并建立相應(yīng)的檔案，然后結(jié)合這一問(wèn)題提出科學(xué)合理的控制復(fù)核方案，交由工程監(jiān)理部門(mén)確認(rèn)實(shí)施。

3 結(jié)論

綜上所述，當(dāng)前GNSS 測(cè)繪技術(shù)迅速發(fā)展，在工程測(cè)繪領(lǐng)域發(fā)揮著非常重要的作用，不僅能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)的有效控制，還能夠提高測(cè)量工作的質(zhì)量和效益，節(jié)省工程測(cè)繪的投入成本，為企業(yè)帶來(lái)更多的效益。以某市政工程測(cè)量為例，相關(guān)技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)充分了解該工程項(xiàng)目的具體測(cè)量要求，然后將GNSS 測(cè)繪技術(shù)有效應(yīng)用到首級(jí)控制測(cè)量、野外數(shù)據(jù)采集、放線定位及工程復(fù)測(cè)等環(huán)節(jié)，從而為市政工程的后期建設(shè)提供科學(xué)、精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)支撐。