摘 要：工程勘察領(lǐng)域，GPS測量技術(shù)的應(yīng)用已經(jīng)成為常見方法。有鑒于此，通過分析GPS測量技術(shù)的原理與內(nèi)涵，探討了GPS技術(shù)在工程勘察中的意義，深入研究了GPS技術(shù)的運用，也提出了相應(yīng)的保障措施。通過研究GPS測量技術(shù)的應(yīng)用，提高勘察效率、測量精度及拓寬勘察范圍，促進(jìn)工程勘察行業(yè)的健康發(fā)展。

關(guān)鍵詞：工程勘察；GPS測量；技術(shù)控制文章編號：2095-4085（2024）09-0140-03

1 GPS測量技術(shù)原理與內(nèi)涵分析

1.1 GPS組成

全球定位系統(tǒng)（GPS）由三部分組成，包括空間段、控制段和用戶段。

空間段是由衛(wèi)星和相關(guān)設(shè)備組成，衛(wèi)星以不同的軌道圍繞地球運行，提供定位信號；控制段主要為地面控制站，用于監(jiān)控和管理衛(wèi)星運行狀態(tài)，確保其正常工作；用戶段則是指GPS接收機(jī)，接收來自衛(wèi)星的信號并解算處理，實現(xiàn)準(zhǔn)確的定位。

1.2 GPS工作原理

GPS系統(tǒng)通過接收衛(wèi)星發(fā)射信號確定接收機(jī)位置，依賴三角定位原理。當(dāng)接收機(jī)接收到至少四顆衛(wèi)星信號時，通過計算信號傳播時間差及衛(wèi)星位置信息，準(zhǔn)確計算出接收機(jī)三維坐標(biāo)。

每顆衛(wèi)星都會周期性地向地球發(fā)射無線電信號，接收機(jī)在接收到這些信號后，測量信號從衛(wèi)星到達(dá)接收機(jī)的時間差。由于光速是已知的，計算信號傳播時間差，得到衛(wèi)星與接收機(jī)之間的距離；通過同時接收多顆衛(wèi)星信號，使用三角定位原理，確定接收機(jī)在地球上的位置。此外，計算接收機(jī)位置時，還需要考慮衛(wèi)星本身位置信息。GPS系統(tǒng)通過地面控制站精確監(jiān)控衛(wèi)星，將實時軌道參數(shù)傳輸給用戶段設(shè)備。

1.3 GPS測量技術(shù)詳解

1.3.1 衛(wèi)星定位

衛(wèi)星定位是GPS測量技術(shù)中最重要的環(huán)節(jié)，涉及接收機(jī)與衛(wèi)星之間的信號傳輸，及對傳輸信號進(jìn)行解碼處理。通過精確測量衛(wèi)星信號傳播時間、確定衛(wèi)星位置，實現(xiàn)高精度的定位［1］。

1.3.2 信號傳輸

GPS系統(tǒng)信號傳輸采用無線電波，信號傳輸過程中會受到大氣層、地形和建筑物等因素影響，導(dǎo)致信號衰減或多徑效應(yīng)。為了提高測量精度，采取合適的天線設(shè)計或信號處理方法。

1.3.3 數(shù)據(jù)處理

GPS測量技術(shù)需要處理和分析接收到的數(shù)據(jù)，包括精確計算信號傳輸時間、校正誤差及數(shù)據(jù)濾波等。通過開展有效數(shù)據(jù)處理方法，提高定位的精準(zhǔn)性，充分滿足工程勘察的質(zhì)量要求。

2 工程勘察中GPS測量技術(shù)運用的意義

2.1 提高勘察效率

傳統(tǒng)工程勘察中，人員需要花費大量時間進(jìn)行現(xiàn)場測量，并處理和分析數(shù)據(jù)。這種方法存在一定局限性，效率較低。隨著GPS測量技術(shù)發(fā)展，能夠借助其快速、準(zhǔn)確地獲取地理信息數(shù)據(jù)，提高工程勘察效率。

傳統(tǒng)現(xiàn)場測量需要人員手動操作，可能需要多次測量求取平均值。利用GPS設(shè)備測量，通過全球定位系統(tǒng)獲取所需數(shù)據(jù)。只需將GPS設(shè)備放置在目標(biāo)位置上，即可獲得該位置精確坐標(biāo)，這種方式極大地節(jié)省了時間；由于GPS設(shè)備具有較高精度，測量時能夠提供更加精確結(jié)果。借助GPS設(shè)備，可以方便測量工作［2］。只需將GPS設(shè)備打開并放置在目標(biāo)位置，即可開始測量。

2.2 提高測量精度

GPS測量技術(shù)具有較強(qiáng)抗干擾能力，傳統(tǒng)測量方法受到地形、天氣等因素影響，例如山脈、建筑物或大雨等都可能導(dǎo)致信號被阻，影響測量結(jié)果。GPS接收器通過接收多顆衛(wèi)星發(fā)射信號實現(xiàn)冗余觀測，使用差分糾正技術(shù)消除這些干擾因素。

GPS測量技術(shù)還具有較高的時間分辨率。GPS接收器可以接收到衛(wèi)星發(fā)射的精確時間信號，并利用該信息來計算出信號傳播的時間。通過將不同衛(wèi)星發(fā)送的信號進(jìn)行時間同步，并結(jié)合地球自轉(zhuǎn)速度等因素，更加準(zhǔn)確地確定接收器所在位置。這種高時間分辨率使得GPS測量技術(shù)在動態(tài)環(huán)境下也能夠提供精確的定位結(jié)果。

2.3 拓寬勘察范圍

傳統(tǒng)的工程勘察方法受制于設(shè)備和人力資源限制，無法涵蓋大范圍的勘察任務(wù)。然而，使用GPS測量技術(shù)可以克服這些限制，并實現(xiàn)遠(yuǎn)程、連續(xù)性的數(shù)據(jù)采集，從而不再受時間和空間的約束。為工程勘察人員提供了更為便捷和高效的手段來獲取地理信息，為工程規(guī)劃和設(shè)計提供更全面、準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)支持。

通過對GPS測量數(shù)據(jù)的分析，生成詳細(xì)的地形圖、高程圖等輔助工具，從而幫助工程規(guī)劃全面了解目標(biāo)區(qū)域的地貌特征。這些信息有助于制定合理的工程方案、優(yōu)化設(shè)計布局［3］。

3 工程勘察中GPS測量技術(shù)運用研究

3.1 地形測量與制圖

3.1.1 高程測量

通過使用GPS接收器，獲取具有高度信息的位置坐標(biāo)。傳統(tǒng)高程測量方法需要使用水準(zhǔn)儀等設(shè)備，進(jìn)行復(fù)雜操作和計算。借助GPS技術(shù)，高程測量變得更加簡單。GPS接收器通過接收來自衛(wèi)星信號，計算出接收器與衛(wèi)星之間距離。同時觀測多顆衛(wèi)星并進(jìn)行差分校正，獲得更準(zhǔn)確的高程數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)用來生成數(shù)字高程模型（DEM），順利完成等高線制圖、洪水模擬等。

3.1.2 坐標(biāo)測量

GPS可地理坐標(biāo)信息獲取，經(jīng)緯度是一種常見位置坐標(biāo)方式，用于GIS和地圖制作。通過使用GPS接收器，準(zhǔn)確地測量出一個點經(jīng)緯度［4］。

使用GPS坐標(biāo)測量有很多優(yōu)勢，可以在任何天氣條件下進(jìn)行，無需受到光線、雨雪等因素影響。GPS提供了高精度的位置信息，能夠滿足各種應(yīng)用需求?；谶@些坐標(biāo)數(shù)據(jù)，可以繪制地圖、導(dǎo)航系統(tǒng)及資源管理等。

3.1.3 地貌分析

利用GPS技術(shù)獲取位置數(shù)據(jù)用來進(jìn)行地貌分析，揭示不同區(qū)域的地形特征。

通過統(tǒng)計和分析大量位置數(shù)據(jù)，識別出山脈、河流、湖泊等自然地貌要素，研究它們之間的空間關(guān)系。GPS還可以用于監(jiān)測地殼運動、構(gòu)造活動及海岸線變化等現(xiàn)象，為地理學(xué)研究提供數(shù)據(jù)支持。

3.2 建筑物監(jiān)測

3.2.1 建筑物變形監(jiān)測

建筑物變形監(jiān)測是確保其結(jié)構(gòu)安全性的主要任務(wù)，傳統(tǒng)變形監(jiān)測方法需要耗費大量人力，不能實時獲取數(shù)據(jù)。借助GPS技術(shù)，可以實現(xiàn)高精度與實時監(jiān)測建筑物變形。

在建筑物上安裝GPS接收器，通過衛(wèi)星信號來獲取位置信息。通過不斷記錄并比對不同時間點的位置數(shù)據(jù)，計算出建筑物在水平和垂直方向上的位移量及變形情況。基于這些數(shù)據(jù)，可以判斷建筑物是否存在異常變形，及時采取措施。利用多個GPS接收器布置成網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)對整個建筑群的變形監(jiān)測。通過集成和分析多個接收器的數(shù)據(jù)，得到更全面、準(zhǔn)確的變形信息，進(jìn)一步提高變形監(jiān)測的精度。

3.2.2 橋梁結(jié)構(gòu)分析

交通基礎(chǔ)設(shè)施中橋梁是重要的一部分，結(jié)構(gòu)安全與否關(guān)系到出行安全。借助GPS技術(shù)，可以精細(xì)化分析和評估橋梁結(jié)構(gòu)。橋梁上安裝GPS接收器，將其與其他傳感器聯(lián)合使用。通過實時記錄并比對傳感器采集數(shù)據(jù)，獲取橋梁在不同荷載情況下的位移、撓度、應(yīng)力等參數(shù)。判斷橋梁是否存在結(jié)構(gòu)缺陷，及時采取修復(fù)措施。

此外，借助GPS技術(shù)還可以研究橋梁動態(tài)響應(yīng)特性。在橋梁上布置多個GPS接收器，利用高精度定位能力，可以監(jiān)測車輛行駛過程中橋梁產(chǎn)生的振動。有助于掌握橋梁動力特性、評估抗震性能及指導(dǎo)設(shè)計和改進(jìn)。

3.2.3 隧道施工監(jiān)控

隧道施工是一項復(fù)雜的工程活動，需要實時監(jiān)控隧道結(jié)構(gòu)以確保施工安全，隧道施工監(jiān)控中GPS技術(shù)發(fā)揮著重要作用。

通過在隧道內(nèi)外部署多個GPS接收器，獲取隧道地表和內(nèi)部巖體的變形信息，這些變形數(shù)據(jù)判斷隧道是否存在膨脹、沉降、位移等問題，及時采取處理措施。此外，借助GPS技術(shù)還可以監(jiān)測隧道開挖過程巖層穩(wěn)定性。通過布置多個GPS接收器并記錄位置數(shù)據(jù)，分析開挖過程中巖體的位移變化情況，預(yù)測可能出現(xiàn)的巖層崩塌，采取相應(yīng)的安全預(yù)防措施。

3.3 工程測量與定位導(dǎo)航

3.3.1 施工標(biāo)志布設(shè)

施工標(biāo)志布設(shè)是在建筑、道路或其他工程項目中常見的一項任務(wù)，涉及確定和放置臨時標(biāo)志，提供必要的信息給施工人員、駕駛員和行人，使用GPS技術(shù)有效地輔助施工標(biāo)志布設(shè)。

通過GPS實時獲取準(zhǔn)確位置信息，將其與設(shè)計圖紙對比，確定最佳的施工標(biāo)志位置。有助于確保標(biāo)志的準(zhǔn)確性，提高安全性并降低錯誤發(fā)生的風(fēng)險，GPS還可以用于監(jiān)控施工標(biāo)志的狀態(tài)。通過遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，監(jiān)管人員實時查看每個標(biāo)志的位置，及時采取修復(fù)措施。大大提高了管理效率，并減少了對人力資源的需求。

3.3.2 路線規(guī)劃與導(dǎo)航

GPS系統(tǒng)提供了準(zhǔn)確的位置信息和實時交通數(shù)據(jù)，可以幫助司機(jī)選擇最佳的行駛路線，并避開擁堵或其他不可預(yù)見的情況。使用GPS進(jìn)行路線規(guī)劃時，系統(tǒng)會根據(jù)目的地和當(dāng)前位置計算出最短、最快或最經(jīng)濟(jì)的路線?？紤]實時交通狀況，系統(tǒng)還能夠及時調(diào)整路線。這種智能化的導(dǎo)航功能大大提高了駕駛效率，并減少了行程時間。

此外，GPS還可以提供其他有用的信息，如附近加油站、餐廳或旅游景點等。這些信息對于長途駕駛者來說尤為重要，幫助他們更好地安排行程。

4 工程勘察中GPS測量技術(shù)運用的保障措施

隨著測繪科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展，勘察工程中廣泛應(yīng)用GPS測量技術(shù)。然而，也面臨著一些問題，為了解決這些問題，可以采取以下措施：

4.1 提高測繪數(shù)據(jù)質(zhì)量

保證勘察工程準(zhǔn)確性的關(guān)鍵就是提高測繪數(shù)據(jù)質(zhì)量。為了解決這個問題，可以通過校正算法、校準(zhǔn)傳感器和數(shù)據(jù)處理等提高數(shù)據(jù)質(zhì)量。通過對原始數(shù)據(jù)進(jìn)行校正，可以消除誤差，從而得到更準(zhǔn)確的結(jié)果。

實踐中發(fā)現(xiàn)目前校正算法存在一些不足之處：傳統(tǒng)校正方法只考慮修正線性誤差，忽視了非線性誤差對結(jié)果影響。導(dǎo)致實際中復(fù)雜地形或大范圍測量中，校正后的數(shù)據(jù)仍存在較大誤差。針對這個問題采用非線性校正方法，可以更好地處理復(fù)雜地形或大范圍測量的非線性誤差。如，使用多項式擬合或樣條插值方法，對數(shù)據(jù)進(jìn)行曲線擬合與平滑處理，更準(zhǔn)確地消除非線性誤差。

勘察工程中也會遇到數(shù)據(jù)缺失情況，傳統(tǒng)校正算法難以有效處理這些情況，導(dǎo)致無法得到可靠的結(jié)果。可以引入數(shù)據(jù)插值或外推方法，如，填補(bǔ)數(shù)據(jù)缺失部分使用克里金插值或最鄰近插值等方法，得到更完整的數(shù)據(jù)。同時，還可以結(jié)合異常值檢測算法來排除異常數(shù)據(jù)的干擾［5］。

4.2 重視新技術(shù)的培訓(xùn)

隨著社會中不斷涌現(xiàn)GPS測量技術(shù)，需要加強(qiáng)對新技術(shù)的培訓(xùn)，以確保測繪人員能夠正確地應(yīng)用新技術(shù)。為了解決這個問題，可以采取以下措施：通過編寫清晰明了、易于理解的操作手冊，并結(jié)合實際案例進(jìn)行指導(dǎo)，可以幫助測繪人員更好地掌握新技術(shù)的使用方法；專業(yè)人士具有豐富的經(jīng)驗和知識，在實際應(yīng)用中可以給予測繪人員寶貴的指導(dǎo)。

同時，利用遙感技術(shù)和三維建模技術(shù)，可以對施工現(xiàn)場進(jìn)行全方位、多角度地監(jiān)視和分析，及時發(fā)現(xiàn)問題并采取措施加以解決。建立信息化管理平臺是實現(xiàn)項目全程監(jiān)控的重要手段之一。通過信息化管理平臺，可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)的集中存儲、共享與交流。各個參與方可以通過該平臺隨時獲取到最新的項目進(jìn)展情況，并進(jìn)行實時交流與協(xié)作。同時，通過數(shù)據(jù)可視化和智能分析技術(shù)，可以快速準(zhǔn)確地獲取項目的關(guān)鍵指標(biāo)和風(fēng)險預(yù)警信息。

4.3 有效控制技術(shù)成本

為了解決成本問題，可以采取以下措施：在項目啟動前，需要對項目需求和可用資源進(jìn)行充分評估，并制定合理的預(yù)算計劃。通過科學(xué)合理地規(guī)劃項目預(yù)算，避免出現(xiàn)浪費現(xiàn)象。在選擇技術(shù)方案時，需要綜合考慮項目需求、技術(shù)性能、價格等因素，并根據(jù)實際情況進(jìn)行權(quán)衡和選擇。避免盲目追求高端技術(shù)或過度投入，可以有效降低技術(shù)成本。還可以通過與供應(yīng)商進(jìn)行談判和洽談等方式爭取更優(yōu)惠的價格和條件，進(jìn)一步降低技術(shù)成本。

如，測繪技術(shù)能夠通過精確的測量和模擬分析，提供詳細(xì)的土地信息。通過對土地進(jìn)行精準(zhǔn)測量和模擬分析，可以確定最佳復(fù)墾方案。在實施復(fù)墾工程時就能夠最大限度地減少工程量和費用。例如，在確定填方與挖方平衡時，通過利用測繪技術(shù)獲取的數(shù)據(jù)，可以更加精確地計算出需要移動或清理的土方量，從而避免了不必要的資源浪費。測繪技術(shù)可以幫助確定土地利用結(jié)構(gòu)，并為決策者提供關(guān)鍵信息以支持資源配置決策。通過對不同區(qū)域、不同類型土地進(jìn)行詳細(xì)測量和分析，了解每塊土地的特點、潛力和限制條件，并根據(jù)這些信息進(jìn)行合理規(guī)劃和配置。

5 結(jié)語

總之，文中通過闡述工程勘察中GPS測量技術(shù)的應(yīng)用，提出了相應(yīng)的保障措施。通過合理運用GPS技術(shù)，可以提高勘察效率、測量精度和拓寬勘察范圍，提高工程勘察的質(zhì)量。然而，實際應(yīng)用時仍需進(jìn)一步研究，以不斷完善工程勘察中GPS技術(shù)的應(yīng)用。

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