蔡瑞斌

浙江省第一測(cè)繪院，浙江杭州 310000

在信息技術(shù)飛速發(fā)展過程中，工程測(cè)繪工作中不斷有新的技術(shù)出現(xiàn)，以更好地滿足工程項(xiàng)目建設(shè)需要。工程測(cè)繪有著非常強(qiáng)的綜合性，在技術(shù)方面要求十分嚴(yán)格。以往的測(cè)繪方法和技術(shù)已經(jīng)無法滿足當(dāng)前工程項(xiàng)目建設(shè)實(shí)際需要，數(shù)字信息化測(cè)繪技術(shù)在工程測(cè)繪中應(yīng)用越來越廣泛。在新的測(cè)繪技術(shù)中，GPS測(cè)量技術(shù)應(yīng)用效果最為顯著，有著定位精度高、實(shí)時(shí)定位、觀測(cè)時(shí)間短、觀測(cè)站視通要求低、功能多、操作簡(jiǎn)單等特點(diǎn)，不僅能夠保證工程測(cè)繪的順利有效開展，同時(shí)還能夠借助衛(wèi)星系統(tǒng)展開實(shí)時(shí)監(jiān)控，組建一個(gè)系統(tǒng)性、集約型測(cè)量測(cè)繪處理機(jī)制，在提高工程測(cè)繪工作效率的同時(shí)保證工程測(cè)繪工作質(zhì)量，本文就此展開了研究分析。

1 GPS測(cè)量技術(shù)的特點(diǎn)

1.1 定位精度高

大量實(shí)踐研究表明，在50km以內(nèi)基線，利用載波相位觀測(cè)技術(shù)展開靜態(tài)相對(duì)定位，相對(duì)定位精度可以控制在1×10-6～2×10-6，在100～500km基線，靜態(tài)相對(duì)定位的定位精度可以達(dá)到10-6～10-7。隨著測(cè)量技術(shù)的改進(jìn)和優(yōu)化，觀測(cè)數(shù)據(jù)處理水平有了明顯提高，即使在超過基線1000km的距離，觀測(cè)的定位數(shù)據(jù)精度能夠控制在10-8。GPS測(cè)量技術(shù)發(fā)發(fā)展過程中定位精度的提高，能夠更好地滿足各項(xiàng)工程測(cè)量工作需要。

1.2 能夠?qū)崟r(shí)定位

GPS測(cè)量技術(shù)最為明顯的特點(diǎn)就是能夠?qū)崿F(xiàn)實(shí)時(shí)定位，可以是任何靜止或者運(yùn)動(dòng)目標(biāo)，并清楚顯示目標(biāo)運(yùn)動(dòng)的速度和經(jīng)緯度信息。將GPS測(cè)量技術(shù)應(yīng)用在導(dǎo)航中，能夠保證物體按照預(yù)設(shè)的路線運(yùn)動(dòng)。正是因?yàn)镚PS技術(shù)全天候精確定位特點(diǎn)，當(dāng)前在各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用越來越廣泛，發(fā)揮重要價(jià)值和作用。

1.3 觀測(cè)時(shí)間短

以觀測(cè)20km以內(nèi)基線為例，未使用GPS測(cè)量技術(shù)，利用傳統(tǒng)的靜態(tài)相對(duì)定位模式展開位置測(cè)量，整個(gè)測(cè)量需要15min左右時(shí)間，GPS測(cè)量技術(shù)的應(yīng)用，可以將觀測(cè)時(shí)間控制在5min以內(nèi)，有時(shí)候甚至只需要幾秒中就可以完成整個(gè)測(cè)量工作。GPS測(cè)量技術(shù)的應(yīng)用，使觀測(cè)時(shí)間明顯縮短，整個(gè)測(cè)繪作業(yè)的效率得到極大提高。

1.4 觀測(cè)站之間不需要較高通視條件

以往測(cè)量技術(shù)在應(yīng)用過程中對(duì)觀測(cè)站的圖形結(jié)構(gòu)和通視條件有著非常嚴(yán)格要求，如果觀測(cè)站不具備良好的通視條件，或者測(cè)量控制網(wǎng)圖形結(jié)構(gòu)相對(duì)較差，會(huì)導(dǎo)致測(cè)量結(jié)果出現(xiàn)極大誤差。GPS測(cè)量技術(shù)的應(yīng)用，在15°以上空間觀測(cè)方面開闊性極高，即使觀測(cè)站之間不具備良好視通條件，只要保持與衛(wèi)星的有效視通，就可以順利完成測(cè)量。以往工程測(cè)量工作的開展需要花費(fèi)30%左右成本用來選擇測(cè)量點(diǎn)，GPS測(cè)量技術(shù)的應(yīng)用可以靈活選擇測(cè)量點(diǎn)，能夠在提高測(cè)量效率的同時(shí)實(shí)現(xiàn)對(duì)測(cè)量成本的有效控制。

1.5 功能多用途廣

GPS測(cè)量技術(shù)的應(yīng)用不僅能夠展開精確導(dǎo)航，同時(shí)還能在極短的時(shí)間內(nèi)高效完成各項(xiàng)測(cè)量工作，測(cè)量精度能夠得到保證，測(cè)速精度可以達(dá)到0.1m/s，測(cè)時(shí)精度可達(dá)毫微秒級(jí)。正是因?yàn)檫@一特性，GPS測(cè)量技術(shù)被大量應(yīng)用在測(cè)速和測(cè)時(shí)工作中。

1.6 操作簡(jiǎn)便

GPS測(cè)量技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中可展開智能化測(cè)量，以期設(shè)備能夠自動(dòng)進(jìn)行跟蹤觀察以及衛(wèi)星捕捉，不需要人員的參與，實(shí)現(xiàn)測(cè)量定位目的。工程測(cè)量工作中，如果需要對(duì)某個(gè)觀測(cè)站展開長(zhǎng)時(shí)間的測(cè)量和觀察，還可以應(yīng)用無人數(shù)據(jù)采集技術(shù)等，利用網(wǎng)絡(luò)集中各項(xiàng)觀測(cè)數(shù)據(jù)，統(tǒng)一處理，數(shù)據(jù)處理效率高，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)工作內(nèi)容的簡(jiǎn)化。另外，GPS測(cè)量技術(shù)應(yīng)用在用戶接收機(jī)方面，不僅能夠簡(jiǎn)化操作程序，同時(shí)外觀小巧，方便攜帶。

2 GPS技術(shù)原理

根據(jù)空間位置布置，可以將GPS劃分為三個(gè)不同層次，分別是用戶信號(hào)接收裝置、地面接收控制點(diǎn)以及衛(wèi)星軌道。一定數(shù)量衛(wèi)星彼此之間形成一個(gè)完整的系統(tǒng)，全面覆蓋用戶測(cè)量區(qū)域，如果用戶有測(cè)量需要，可以利用空間衛(wèi)星發(fā)射相應(yīng)的定位導(dǎo)航信號(hào)，地面接收控制點(diǎn)接收衛(wèi)星信號(hào)，用戶只需要打開GPS接收終端設(shè)備，就能夠獲取所需要的位置信息，通過這種方式滿足位置測(cè)量以及導(dǎo)航定位等方面需要。

GPS技術(shù)以定位為核心，根據(jù)不同的定位方式，可以分為相對(duì)定位和絕對(duì)定位兩種，選擇不同的定位方式，會(huì)有不同的應(yīng)用產(chǎn)生，其特點(diǎn)也有明顯差異。相對(duì)定位主要是應(yīng)用幾何空間理論，提前明確三個(gè)衛(wèi)星的距離以及所需要測(cè)量的目標(biāo)，利用數(shù)學(xué)知識(shí)理論，推斷實(shí)際測(cè)量位置信息；絕對(duì)定位主要是利用海拔以及經(jīng)緯度等信息確定測(cè)量位置的空間坐標(biāo)，相對(duì)定位和絕對(duì)定位測(cè)量精度都非常高，在具體應(yīng)用中，結(jié)合設(shè)計(jì)測(cè)量需要科學(xué)合理選擇。

3 工程測(cè)繪中GPS測(cè)量技術(shù)的應(yīng)用

3.1 工程測(cè)繪中虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用

工程測(cè)繪工作的開展多在戶外進(jìn)行，工作過程中可能會(huì)遇到復(fù)雜天氣狀況或者地形狀況，很大程度上提高了測(cè)繪工作難度，對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)信息精確性有嚴(yán)重影響，甚至測(cè)量工作中還會(huì)出現(xiàn)有嚴(yán)重安全事故。GPS虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)這一問題的有效解決，GPS虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)具有交互作用和逼真特點(diǎn)，在地形較為復(fù)雜區(qū)域，能夠利用GPS虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)建立區(qū)域三維圖像，通過三維圖像觀察區(qū)域的各個(gè)細(xì)節(jié)。另外，三維圖像中不僅會(huì)顯示所需要測(cè)量的項(xiàng)目，同時(shí)還會(huì)提示測(cè)量過程中可能會(huì)出現(xiàn)的各類安全問題。通過虛擬圖像顯示方式，能夠幫助測(cè)量人員直觀把握各項(xiàng)重點(diǎn)測(cè)量項(xiàng)目，提前預(yù)測(cè)可能會(huì)出現(xiàn)的各項(xiàng)安全事故，給予針對(duì)性的處理措施，降低各類事故發(fā)生率，減輕事故的影響和損失。另外，測(cè)量前通過建立三維模型方式還能明顯提高測(cè)量方案的可操作性，更好地保證其安全性和技術(shù)性。GPS虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用，能夠找到測(cè)量方案中存在的各類問題，及時(shí)糾正和處理，提高測(cè)繪方案的可行性和完整性。

3.2 工程測(cè)繪中GPS定位技術(shù)的應(yīng)用

GPS定位技術(shù)應(yīng)用在工程測(cè)繪中，可以將物理學(xué)原理與幾何學(xué)原理有效結(jié)合，利用空間中分布的衛(wèi)星展開遙感測(cè)量，測(cè)量數(shù)據(jù)發(fā)送至接收設(shè)備，通過接收設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，通過這種方式，能夠從不同角度定位和測(cè)量數(shù)據(jù)。當(dāng)前工程測(cè)繪中GPS測(cè)量技術(shù)的應(yīng)用有兩個(gè)方面內(nèi)容，一種是靜態(tài)相定位，這種定位方式主要是在地面安裝多臺(tái)接收設(shè)備，按照一定的規(guī)律將其排列為一條或多條基線進(jìn)行觀測(cè)；另一種是實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)相定位，這種方式主要是利用載波相對(duì)觀測(cè)量，選擇未知精確的控制點(diǎn)作為控制基站，之后利用地面接收裝置從不同角度實(shí)現(xiàn)對(duì)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)的有效接收。一般三維定位需要每臺(tái)接收裝置同時(shí)接收超過4顆衛(wèi)星數(shù)據(jù)，在保證地面接收裝置周圍不存在過多障礙物情況下，接收到越多的衛(wèi)星信號(hào)，實(shí)時(shí)定位精度也就越高。在地面接收裝置周邊存在較多障礙物情況下，想要保證定位準(zhǔn)確性，還可以與慣性導(dǎo)航技術(shù)配合使用。

3.3 臨時(shí)水準(zhǔn)點(diǎn)相關(guān)問題的處理

以往工程測(cè)繪中，如果未能嚴(yán)格按照規(guī)范進(jìn)行預(yù)算，水準(zhǔn)測(cè)量以及實(shí)地考察過程中水準(zhǔn)點(diǎn)距離大于一般距離。GPS測(cè)量技術(shù)的應(yīng)用能夠有效避免這一問題，利用GPS裝置接受衛(wèi)星信號(hào)，以此為基礎(chǔ)，測(cè)量和確定水準(zhǔn)點(diǎn)位置。外業(yè)測(cè)量過程中，提前制定詳細(xì)的測(cè)量計(jì)劃，之后測(cè)量工作中嚴(yán)格按照相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行，能夠在提高工作效率的同時(shí)保證測(cè)量結(jié)果準(zhǔn)確性。

3.4 工程變形情況的測(cè)量

建筑工程項(xiàng)目建設(shè)涉及面廣，工程項(xiàng)目建設(shè)中容易受到地質(zhì)運(yùn)動(dòng)以及人為因素等影響導(dǎo)致建筑出現(xiàn)變形或位移，這種情況的出現(xiàn)會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重后果和影響。常見的工程變形類型有建筑物沉降、大壩變形等，如果能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)變形，給予針對(duì)性的評(píng)價(jià)和處理，可以提高變形破壞控制有效性。將GPS測(cè)量技術(shù)應(yīng)用在工程變形監(jiān)測(cè)中，利用高精度三維定位技術(shù)，能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)建筑物產(chǎn)生的微小變化，提高工程變形防范水平。

4 結(jié)語

在GPS技術(shù)發(fā)展過程中，GPS測(cè)量技術(shù)不斷優(yōu)化和完善，在工程測(cè)繪中的應(yīng)用越來越廣泛。工程測(cè)量中GPS測(cè)量技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)非常明顯，與傳統(tǒng)的概念工程測(cè)繪方法相比，GPS測(cè)繪技術(shù)定位準(zhǔn)確、測(cè)繪成本低、對(duì)通視要求不是十分嚴(yán)格、測(cè)量過程不受天氣等因素影響、設(shè)備簡(jiǎn)單便于攜帶，未來GPS測(cè)量技術(shù)在工程測(cè)量方面還將發(fā)揮出更大的優(yōu)勢(shì)和價(jià)值，在提高工程測(cè)量效率的同時(shí)更好地保證工程測(cè)量質(zhì)量。