繆愛平，雒金泉

（湖南省核工業(yè)地質(zhì)局三〇六大隊，湖南 衡陽 421000）

GPS技術(shù)已被推廣應(yīng)用于各個領(lǐng)域，能夠為人們?nèi)粘Ｉa(chǎn)和生活提供便利。GPS技術(shù)操作方式便捷，應(yīng)用效率比較高，并且能夠保證測繪結(jié)果準確性，應(yīng)用前景廣闊。各類工程項目建設(shè)數(shù)量不斷增多，通過將GPS技術(shù)應(yīng)用于工程測繪中，能夠有效提升工程測繪效率，避免傳統(tǒng)測繪方式的弊端，為項目建設(shè)提供可靠依據(jù)。

1 GPS測繪技術(shù)的工作原理

GPS技術(shù)的應(yīng)用基礎(chǔ)為衛(wèi)星，衛(wèi)星可接收定位信號，同時信號傳輸方式快速便捷，在數(shù)據(jù)采集完成后即可進行計算分析，同時與各類信息進行有效融合，據(jù)此創(chuàng)建三維立體模型。在GPS技術(shù)的實際應(yīng)用中，首先需確定空間坐標系統(tǒng)以及地面固定坐標系統(tǒng)，協(xié)調(diào)兩個系統(tǒng)，提高定位結(jié)果準確性，保證信息傳輸明確。在空間坐標系統(tǒng)與地面固定坐標系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換過程中，通過應(yīng)用坐標可形成控制定位，保證測量數(shù)據(jù)準確性。另外，在GPS技術(shù)的應(yīng)用過程中，還需采用定位法進行劃分，形成相對定位以及絕對定位，采用空間集合對相關(guān)數(shù)據(jù)進行計算和分析，準確定位物體位置。GPS技術(shù)的應(yīng)用原理如圖1所示。

圖1 GPS工作原理圖

2 GPS技術(shù)在工程測繪中的應(yīng)用

2.1 在工程變形測繪中的應(yīng)用

在工程項目建設(shè)中，在施工技術(shù)、結(jié)構(gòu)受力、建筑材料、地面沉降等因素的影響下，可能會發(fā)生建筑工程變形，進而對工程項目質(zhì)量造成嚴重不良影響，要求密切觀察，及時了解建筑工程變形情況，并采取有效的應(yīng)對措施，保證建筑施工質(zhì)量?？蓪PS技術(shù)應(yīng)用于工程項目測繪中，可對項目變形情況進行監(jiān)測。比如，某水利工程大壩總長度為500m，在該水庫大壩建設(shè)中，以間距100m設(shè)置5個監(jiān)測基準點，然后在大壩兩側(cè)增加3個監(jiān)測點，共計8個監(jiān)測點，將GPS監(jiān)測設(shè)備安裝在各個監(jiān)測點上，據(jù)此形成水庫大壩監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)，持續(xù)觀測30天，對8個監(jiān)測點監(jiān)測所得數(shù)據(jù)進行分析，該水庫大壩總體位移在±1mm～±2mm之間，沒有發(fā)生明顯變形。

2.2 在城市建設(shè)中的應(yīng)用

GPS技術(shù)能夠?qū)⒑暧^布網(wǎng)與微觀布點進行有效結(jié)合，對目標區(qū)域地理地形分布情況進行全面勘察，同時還可確定基準點、輪廓線等，在城市規(guī)劃、國土資源調(diào)查中得到推廣應(yīng)用，能夠有效保證地理網(wǎng)點布孔的高效性。在地理網(wǎng)點布孔中，可將GPS技術(shù)技術(shù)與GPS技術(shù)以及航攝技術(shù)進行有效結(jié)合，據(jù)此采集城市地理信息，并根據(jù)測量結(jié)果繪制三維坐標體系，在確定坐標體系的基礎(chǔ)上再利用GPS數(shù)據(jù)光束法對區(qū)域網(wǎng)絡(luò)實施平差控制，據(jù)此確定控點數(shù)量。最后，再利用衛(wèi)星將動態(tài)數(shù)據(jù)作為基礎(chǔ)，采用像片調(diào)繪技術(shù)對模型圖中的變更物、遮擋物等進行補測和優(yōu)化調(diào)整，為城市規(guī)劃建設(shè)提供參考。

2.3 在地下水工程中的運用

在地質(zhì)工程勘察測繪中，水下地形測繪是十分重要的內(nèi)容，測量難度比較大。在傳統(tǒng)的測量工作中，一般需應(yīng)用測深儀、潮位儀、經(jīng)緯儀等等，但是在這類設(shè)備的實際應(yīng)用中，技術(shù)難度比較大，應(yīng)用流程復雜，很難保證測繪效率以及測量精度。對此，可利用GPS技術(shù)進行水下地形測繪，將GPS檢測設(shè)備、接收裝置等安裝在水下環(huán)境中，與計算機系統(tǒng)進行連接，進而形成水下測繪體系，對水下地形進行自動化測繪、成圖等。

2.4 在土地動態(tài)監(jiān)測中的應(yīng)用

城市化建設(shè)進程不斷加快，但是在土地資源規(guī)劃利用方面依然存在一些不足，對此，需加強土地動態(tài)監(jiān)測。在土地動態(tài)監(jiān)測中，需從自然角度以及社會角度對土地資源利用情況進行分析，為國土資源規(guī)劃利用提供可靠依據(jù)。在此過程中，可利用GPS技術(shù)，提高土地動態(tài)監(jiān)測效率，保證監(jiān)測數(shù)據(jù)準確性和可靠性。比如，在城市公共交通工程規(guī)劃建設(shè)中，首先需對建設(shè)區(qū)域土地資源利用情況進行監(jiān)測和分析，同時綜合考慮民眾聚集情況以及農(nóng)田分布情況，據(jù)此制定完善的交通工程設(shè)計方案。在GPS技術(shù)的實際應(yīng)用中，在較大范圍內(nèi)能夠快速獲得土地資源數(shù)據(jù)信息，根據(jù)測量結(jié)果繪制三維模擬圖，提高交通工程設(shè)計水平。

2.5 在城市規(guī)劃中的應(yīng)用

在城市規(guī)劃中，傳統(tǒng)的測繪方式需應(yīng)用大力人力和物力，并且測量效率比較低。對此，可利用GPS技術(shù)提高測繪效率，將全球地理信息系統(tǒng)與全球定位系統(tǒng)進行有效結(jié)合，提高城市測繪質(zhì)量。政府有關(guān)部門可將測繪數(shù)據(jù)作為依據(jù)，據(jù)此進行城市規(guī)劃，保證城市規(guī)劃方案的實用性。

3 工程概況

在某鄉(xiāng)鎮(zhèn)水土資源普查中，采用GPS技術(shù)，共規(guī)劃設(shè)計8個D級控制點以及86個工程點，根據(jù)現(xiàn)場勘查，工作區(qū)以及外界交通條件良好。通過對區(qū)域地形地貌條件進行分析，勘查區(qū)標高在850m～1200m之間，坡度在2.5‰～3.0‰之間，地勢平坦?？辈閰^(qū)降水量為1769.0mm左右，區(qū)域內(nèi)河流全長150km，河流蜿蜒曲折，河床底部為松散砂層，部分河床已干涸，河流水資源逐漸轉(zhuǎn)為地下水資源。

4 GPS測繪技術(shù)在工程測繪中的應(yīng)用

控制測量布網(wǎng)方案：

4.1 平面及高程控制

對于該工程項目測區(qū)，在首級平面控制方面，采用D級GPS網(wǎng)，并布設(shè)線形鎖形式。在控制網(wǎng)布設(shè)過程中，要求圖形幾何結(jié)構(gòu)合理，提升約束力以及自檢能力?？刂破矫婢W(wǎng)為1954年北京坐標系，并應(yīng)用國家高層基準。

4.2 選點

在工程測繪中應(yīng)用GPS技術(shù)，對于各觀測站點之間的通視要求以及圖形結(jié)構(gòu)要求比較低，因此選點方式快速便捷。點位選擇可直接影響測繪工作的順利進行，因此，在選點前，首先需對測區(qū)地理地形條件進行調(diào)查，選擇視野開闊、便于安裝接收設(shè)備的區(qū)域，遠離高壓輸電線、微波無線電傳輸通道、大面積水域，避免衛(wèi)星信號受到干擾，另外，要求地面基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性強。在本次測繪工作中，共選擇7個GPS測點，為了保證點位進度，在點位選擇完成后，需對點位埋設(shè)標石做好標志。

4.3 觀測作業(yè)

在外業(yè)觀測中，需對測量數(shù)據(jù)做好詳細記錄。在啟動接收機前以及觀測過程中，需對觀測過程做好詳細記錄。在利用接收機進行靜態(tài)作業(yè)時，對于衛(wèi)星截止高度，需控制在15°左右，而觀測衛(wèi)星數(shù)量在4個以上，采樣時段45min以上，而采樣間隔時間則為5s。GPS控制網(wǎng)布設(shè)形式如圖2所示。通過對圖2進行分析，GPS1～7為測區(qū)GPS控制點選點位置。

4.4 GPS數(shù)據(jù)處理

在利用GPS技術(shù)進行工程測繪時，接收機在接收數(shù)據(jù)后，需進行數(shù)據(jù)處理，即可獲得測量定位成果。在利用GPS技術(shù)進行數(shù)據(jù)處理時，關(guān)鍵步驟包括數(shù)據(jù)采集、傳輸、預處理、基線結(jié)算以及GPS網(wǎng)平差。對于接收機所記錄的數(shù)據(jù)，可傳輸至計算機中，通過利用計算機進行數(shù)據(jù)預處理和基線結(jié)算。所有數(shù)據(jù)均存儲至接收機內(nèi)存模塊中，可同時進行數(shù)據(jù)分流以及傳輸，進而形成數(shù)據(jù)文件。為了提高數(shù)據(jù)預處理便捷性，需對數(shù)據(jù)文件進行標準化處理，轉(zhuǎn)為可識別文件。

基線向量結(jié)算即平差計算過程，計算方式復雜，要求去除觀測數(shù)據(jù)粗差，同時還需綜合考慮觀測信號中斷、星座變化等因素影響。當基線處理完成后，還需注意以下幾點：第一，觀測值殘差分析，架設(shè)觀測值存在偶然誤差，載波相位對于Ll波段信號的觀測誤差為2mm，如果偶然誤差為1cm，則觀測值受到系統(tǒng)誤差影響。在本次工程測繪中，應(yīng)用單頻接收機，如果短基線長度在2km以內(nèi)，則為了避免電離層對數(shù)據(jù)造成不良影響，要求對單頻數(shù)據(jù)做好差分處理。第二，對基線向量閉環(huán)合差進行計算，同時段可形成同步環(huán)，如果基線向量閉合差值低于對應(yīng)等級的限差值，則閉合差精度較高。在完成基線向量校核后，即可對基線向量網(wǎng)平差進行計算，然后再對GPS之間的相對坐標差值進行計算，最終確定GPS點坐標。

圖2 GPS控制網(wǎng)

5 結(jié)語

綜上所述，本文主要對工程測繪中GPS技術(shù)的應(yīng)用方式進行了詳細探究。工程測繪技術(shù)類型比較多，而與傳統(tǒng)測繪方式相比，GPS技術(shù)應(yīng)用優(yōu)勢明顯，不僅操作方式方便快捷，而且能夠?qū)Σ杉臄?shù)據(jù)進行優(yōu)化處理，進而保證測繪結(jié)果準確性和可靠性。因此，在工程測繪中，可推廣應(yīng)用GPS技術(shù)，為項目規(guī)劃建設(shè)提供可靠依據(jù)。