李光宇

引言

GPS測量技術(shù)是一種以GPS技術(shù)為依托的工程測量手段，具備高度自動化、高精度的特點(diǎn)，越來越受到測量工作者的關(guān)注。工程測量涵蓋工程建設(shè)中的設(shè)計(jì)階段、施工階段與管理階段，在工程建設(shè)過程中有著不可替代的地位，此外，其對于測量手段的要求較高，必須要具備很高的精度，因此，探討工程測量中GPS測量技術(shù)并研究其實(shí)際應(yīng)用具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1 GPS技術(shù)的基本概述

1.1 發(fā)展以及系統(tǒng)組成

GPS技術(shù)出現(xiàn)在20世紀(jì)60年代，那時的GPS主要用于定位和導(dǎo)航。相關(guān)試驗(yàn)證明，地球上的任何地點(diǎn)，只要能夠接收到衛(wèi)星信號，就可以用GPS技術(shù)進(jìn)行定位。不管是三維坐標(biāo)還是兩點(diǎn)間的三維坐標(biāo)差，都可以準(zhǔn)確地測定，這也是近年來GPS技術(shù)被廣泛應(yīng)用到各個領(lǐng)域的重要原因。

1.2 GPS技術(shù)的特點(diǎn)

GPS技術(shù)的特點(diǎn)主要表現(xiàn)在以下幾個方面：①可以不受時間和地點(diǎn)的限制。這是因?yàn)椴贾迷诮孛娴腉PS衛(wèi)星能覆蓋到地球上的任何一個地方。正常情況下，在任意公路時間內(nèi)，在地球上的任意地點(diǎn)都能同時觀察到4顆以上的偵查衛(wèi)星，因而在進(jìn)行定位和授時服務(wù)時可以打破時間和地點(diǎn)的限制。②不受天氣情況的限制。以工程測量為例，傳統(tǒng)的人工測量方法很容易受到天氣等環(huán)境因素的影響，無法保證測量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確度和戶外作業(yè)人員的安全。而GPS技術(shù)很好地避免了這些問題，即使在惡劣的天氣中，也能按時完成測量任務(wù)，并保證測量精度。③用GPS技術(shù)進(jìn)行公路工程測量，耗費(fèi)的時間較短，操作也非常簡便。當(dāng)前的公路工程測量，只需要十幾分鐘甚至幾分鐘的時間就可以得到需要的大量數(shù)據(jù)。在互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的推動下，GPS接收端的操作越來越簡化，在智能化操作平臺的應(yīng)用下，某些設(shè)備已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了“傻瓜操作”，測繪人員只需要做好設(shè)備安放、回收以及養(yǎng)護(hù)工作，處理部分?jǐn)?shù)據(jù)，其他大部分工作都能實(shí)現(xiàn)智能化。

2 GPS技術(shù)在公路工程測量時的應(yīng)用

2.1 利用GPS換算平面點(diǎn)位的關(guān)系

一般我們?nèi)绻艿酵ㄒ晽l件限制那么就是因?yàn)槿緝x測量，但是有時會因?yàn)橐恍┤藶橐蛩禺a(chǎn)生計(jì)算錯誤。使用坐標(biāo)轉(zhuǎn)換系統(tǒng)GPS就能夠直接確定點(diǎn)位坐標(biāo)。GPS在測量施工時的參考標(biāo)準(zhǔn)為：不管是以一個國家坐標(biāo)系統(tǒng)還是以一個地方獨(dú)立坐標(biāo)系統(tǒng)，GPS測量只要將坐標(biāo)系統(tǒng)的換算參數(shù)計(jì)算好就可以，而且只需要計(jì)算一次就可以為在整個的工期中進(jìn)行服務(wù)。因此我們可以知道，GPS平面點(diǎn)位的關(guān)系換算與全站儀相比較工作效率更高，一來可以節(jié)省時間，二來對操作人員的要求也不是很高，這就節(jié)省了大量人力投資的成本。

2.2 GPS中導(dǎo)線的測量

在施工過程中進(jìn)行放樣工作時，如果想要用全站儀測量那么就需要好的通視效果，要在施工過程中要提供GPS控制點(diǎn)之間的布設(shè)導(dǎo)線，然后再把提供的布設(shè)導(dǎo)線進(jìn)行導(dǎo)線測量和平差以后再進(jìn)行放樣工作。但是使用GPS測量只要提供一次控制點(diǎn)，就能根據(jù)這次提供的控制點(diǎn)在WGS84左邊系統(tǒng)進(jìn)行轉(zhuǎn)換參數(shù)得求解，而且也不需要花費(fèi)時間來布設(shè)導(dǎo)線，但是得到的精準(zhǔn)度卻是相同的。在一般的導(dǎo)線測量工作中，使用GPS可以節(jié)省布設(shè)導(dǎo)線的時間，這樣就很大程度的節(jié)約了成本。

2.3 橋位放樣和斷面的測量

在公路測量工程中，最關(guān)鍵的是精準(zhǔn)運(yùn)用GPS測量的橋段。因?yàn)槲覀冎?，一般GPS在累計(jì)測量功能的精準(zhǔn)度這方面是很高的，而且這個功能能夠極大地滿足道公路梁施工時所要求的精準(zhǔn)度。但是如果使用全站儀，那么測量會受到上下角度的度數(shù)限制，這樣對比下來可以知道GPS的放樣點(diǎn)位操作其實(shí)是更加簡單方便的。那么我們在公路施工的時候，斷面測量也十分重要。如果將全站儀測量技術(shù)使用到測量施工中的話，在每一次測量結(jié)束后就需要再搬一次站點(diǎn)，然后重新再定一次后視，而GPS可以節(jié)省這些時間、人力。

2.4 高程控制測量

GPS的分布范圍是非常廣泛的，而且可以使用GPS全方位的對一個地形進(jìn)行測量，而且它還可以在數(shù)據(jù)方面對這個地形的寫偏差做出調(diào)整，也就是根據(jù)地形改正的外部符合精度為±7mm，曲面擬合法誤差為±8mm，所有的數(shù)值都必須在規(guī)定的范圍之內(nèi)。如果將GPS水準(zhǔn)發(fā)高程與四等水準(zhǔn)相比較，最大的誤差為-36mm，中誤差為±9mm，誤差值為-2mm，而這些數(shù)值GPS都達(dá)到了施工的精準(zhǔn)度要求，因此是可以在施工過程中使用的。

3 GPS在公路工程測量中的應(yīng)用的發(fā)展趨勢

3.1 靜態(tài)GPS定位的應(yīng)用趨勢

未來公路工程的線路勘測中，靜態(tài)GPS定位技術(shù)會逐漸取代傳統(tǒng)的線路勘測方式。應(yīng)用靜態(tài)GPS定位技術(shù)后，無論首級控制還是一二級控制，其最終效果都能得到顯著的提高。隨著相關(guān)技術(shù)的不斷完善，靜態(tài)GPS定位技術(shù)會更好地服務(wù)于公路工程的測量工作。在實(shí)際測量工作中，GPS技術(shù)具有測量速度快，精度高等優(yōu)勢，能更好地指導(dǎo)施工，從而提高工程的施工質(zhì)量。另外，靜態(tài)GPS定位技術(shù)可以有效地提高平面測量精度，從而保證數(shù)據(jù)的精確度。因此，應(yīng)充分發(fā)揮GPS和全站儀定位系統(tǒng)的特點(diǎn)，建立精度均勻的綜合控制網(wǎng)，也是進(jìn)一步推動GPS在工程測量中的應(yīng)用的難點(diǎn)。

3.2 動態(tài)GPS定位的應(yīng)用趨勢

雖然動態(tài)GPS定位尚未應(yīng)用到公路工程的線路勘測過程中，但這部分內(nèi)容是未來測量技術(shù)的主要研究方向。動態(tài)GPS定位技術(shù)將為線路勘測帶來巨大的變革。具體來說，動態(tài)GPS技術(shù)在公路工程測量中的應(yīng)用前景主要體現(xiàn)在以下兩個方面：①可以用GPS技術(shù)輔助航測成圖并在此基礎(chǔ)上建立工程的三維模型，航測成圖需要對4～6個控制點(diǎn)的平面位置以及高程信息進(jìn)行準(zhǔn)確的測算，對做好公路工程的高程控制測試和放樣測試有重要的意義。另外，采用動態(tài)GPS技術(shù)進(jìn)行航測成圖能準(zhǔn)確測定攝影空間內(nèi)的三維坐標(biāo)，可以使在此基礎(chǔ)上建立起的工程模型更加準(zhǔn)確。相關(guān)試驗(yàn)已經(jīng)證明，只需要在地面設(shè)置少量的控制點(diǎn)，就能夠?qū)崿F(xiàn)“像片控制”，極大地提高了工作效率。②實(shí)時載波相位測量技術(shù)與常規(guī)全站儀的結(jié)合。實(shí)時載波相位測量技術(shù)又被稱為RTK，該技術(shù)已經(jīng)達(dá)到了厘米級的測量精度，加之其具備實(shí)時數(shù)據(jù)傳輸功能，有效地保證了測量數(shù)據(jù)的精確度，減少了數(shù)據(jù)誤差。野外觀測中的數(shù)據(jù)采集以及中線測試等工作都可以用到這方面的技術(shù)，如果能將其與GPS技術(shù)結(jié)合起來，則可以在現(xiàn)有的基礎(chǔ)上加快測量速度，提高測量精度。

4 結(jié)語

綜上所述，本文對工程測量中GPS測量技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用進(jìn)行了深入探討，由于GPS技術(shù)具備較大的優(yōu)勢，因此，目前在工程測量過程中的應(yīng)用是十分廣泛的，GPS能夠?qū)崿F(xiàn)快速定位與實(shí)時定位、全天候觀測，并且定位精度較高、操作起來十分簡便，在眾多領(lǐng)域都有著重要作用。

[1]黎飛明，劉莎.GPS控制測量在新疆莎車縣新農(nóng)村建設(shè)中的應(yīng)用[J].價值工程，2012（21）.