工程测绘中GPS测量技术的运用分析 夏先荣

发表时间:2019/3/28   来源:《电力设备》2018年第30期   作者:夏先荣
[导读] 摘要:GPS测量是一种集传统测量技术与现代电子技术为一体的新型技术。
        (中国科学院南海海洋研究所  510301)
        摘要:GPS测量是一种集传统测量技术与现代电子技术为一体的新型技术。在工程测绘过程中,使用GPS测量技术不仅能够转变工程测绘的工作方式,也会在一定程度上增强工程测绘的成效性,全面提升工程测绘的服务项目。基于此,主要对工程测绘中GPS测量技术的应用进行了探讨。
        关键词:工程测绘;GPS测量技术;水准测量;三维定位
        GPS技术是由美国研发的先进全球定位技术,之后广泛地应用到了各国的各个领域发展,虽然当前我国已经自主研发北斗系统,但由于相关技术还不完善,在民用领域上还主要运用GPS技术进行服务。GPS技术的应用范围非常广泛,其中在工程测量方面的应用,彻底地改善了传统落后的工程测绘方式,GPS测量技术已经成为工程地理信息三维坐标获取的重要途径,极大地提高了测绘水平。
        1.GPS测量技术的特点
        1.1功能多样化,应用范围广
        GPS测量技术可为用户提供三维坐标、速率及时间等数据的作用,可广泛运用于测时、导航、测速中,同时,GPS测量技术随着我国科学技术的迅猛发展,被广泛应用于各领域中,例如可应用到大地、工程、海洋测绘中,并对各个领域的发展具有推动作用。
        1.2定位精确
        GPS测量技术在工程测绘中的实践表明,基线小于50km的,其定位精度在1×10-6~2×10-6之间;基线在100~500km,其定位精度则处于10-6~10-7之间。随着GPS测量技术的不断发展,将实现更高精准的定位功能,在1000km以上的基线中,其定位精度达到10-8甚至以上,能很好地满足工程测绘工作的要求。
        1.3操作简便
        GPS测量技术在工程测绘中的运用,具有较高的自动化功能,操作简单易学。操作者只需要对气象数据进行采集,然后安装开关与量取仪器,安装完成后对其工作状态进行检测,确保能正常运行即可。由于GPS测量技术具有操作流程简短,可提升测量工作效率,同时GPS测量技术具有高精度数据信息的优点,因此,对于工程测绘具有十分重要的意义。
        1.4观测时间短
        GPS系统软件在科技发展的不断推动下,不断发展完善成为一项更加成熟的科技。而GPS系统的发展,体现在快速静态定位测量时,当每个基准站与流动站之间的距离<15km时,流动站观测时间在1~2min之间,静态定位<20km的位置,只需要15~20min的定位时间,并且实时定位的过程也仅需几秒的时间,大大地节省了观测时间。
        2.GPS测量技术在工程测绘中的应用
        2.1GPS测量技术在城市建设中的应用
        随着对城市的测量范围增大,需要对城市内的测量物的各点增加测量精度。针对我国城市的不同导线级别划分,开展不同的控制点设置,为加快测量技术的准确性和效率,需要在城市配套设施建设中添加GPS这种测量难度较低、耗时较短的城市控制测量设备。而且在实行GPS测量之前,需要对地形图中所存在的细微部分也进行详细的测绘,这对于以后进行勘探工作提供便利的参考数据,而且野外的环境较为陌生和恶劣,通过添加城市测量技术的相关设备,辅助测绘城市的稳定进行。例如,针对较为复杂的城市测绘,可以采用以下方法。对于所测选区需要建立四等分GPS网络,保证点之间距离不超过5km,对静态测量的观测知点以及加密控制点调整坐标参数,利用trimble5700型GPS接收外业数据信息,制定初测计划表,然后选择适用的外部环境进行观测。为完成高程控制要采用三、四等水准的测量与三角测量方式,对其他控制点要采用GPS拟合求得,此方法所得水准高程结果相差不超过70cm。
        2.2GPS定位技术的应用
        在工程测绘过程中应用GPS定位技术时,屋面主要是其与物理学科相关理论的有机结合,并根据GPS系统空间分布的卫星与地面接收装置完成对相关测量物体的定位观测工作。如今,很多国内外工程在测绘工作中对GPS测量技术的定位应用有两方面,分别是静态相对定位和动态相对定位。

静态相对定位所需要的观测时间比较短,而且操作简单易行,只需将多台地面接收装置排列成一条或者数条基线即可,最后将所测量的数据上报有关技术人员加以分析与整合。与静态相对定位相比较而言,动态相关定位较麻烦,它不仅需要依靠载波进行测量,需要精确度高的控制点作为测量工作的控制基站,还需要安装多台地面接收装置连续接收多角度、连续性的观测结果,并及时将相关信息报送到接收部门。一个GPS接收机要能实现三维定位,至少需要接收4颗卫星。对于实时厘米级定位精度,则要求同时接收5颗以上的卫星。在理想情况下,因为GPS系统有24颗卫星环绕地球运动,因而,通常在水平角10°左右就可观测到7颗卫星。如果所观测的地方位于大山、建筑物等附近时,则所观测的卫星就会相应地减少,这必然会影响到接收机的准确定位,因此,某些应用还要与惯性导航技术相结合,才能将GPS系统的真正作用发挥出来。
        2.3监测工程中的GPS应用
        在工程建设之中,因人为或是环境影响而造成地面或是建筑物的变形,若是以传统方法很难对此进行测量,而现在借助GPS测量技术的精准三维定位,强化了所监测工程细节。因大坝、资源开采地面的沉陷、建筑物沉陷等产生的变形情况所造成意外状况,通过GPS检测技术,快速对大坝变形数据进行采集,并实时对照建筑物的参数信息,可以预判风险,并保证精确至1.0~0.1PPm。将GPS测量技术与监测工程相结合可以实现自动化监测,更好的保障国家人民安全。随着GPS技术的不断深化,对于静态系统的定位精度也在逐渐提高。因静态相对精度由毫米级提升至亚毫米级,基线精度可以从10-7提高至10-6,不仅如此,动态相对精度的测绘突破至厘米级,因此可以满足任何工程测量。GPS的优点在于可以自动化操作且无需通视便可实现三维地心坐标显示。通过GPS测量技术的使用可以对气象信息进行采集,使仪器的开关设置变得更便捷,同时也便于仪器高度的测量。
        2.4GPS水准测量的应用
        在工程测绘的所有项目中,水准测量是其中较为常见的一种测量项目。传统的测量方法存在一定的弊端,只是使用计算机预估出测量的水准点,而没有进行实地考察验证,导致所测出的水准点与预估出的水准点之间有较大的差异。而现在应用GPS水准测量可以完全避免此类情况的发生,GPS水准测量主要是通过GPS接收机获取相关导航信号,然后进行跟踪记录。在外业实地观测中,测绘人员要注意在每阶段的测量中都要严格遵守相关规定,按步骤进行,这样才能避免误差的出现,最大限度地提高测量结果的准确性。现以大型公路工程项目测量为例进行说明,在该项目中,首先测量人员可通过GPS测量技术观测卫星同步图片,其次按照该公路路段地形特征对其高度进行准确分析,寻求最佳的测量方法,注意要在沿路地区每隔200m建立一个施工用水准点,最后在设置水准点时,测量人员要注意将其选在比较牢固的地方,并对其进行及时、全面的记录。
        2.5监测工程变形中GPS的应用
        在工程建设的整个阶段中,会出现很多突发事件,工程变形现象是其中一个较为普遍的难题。出现工程变形的原因有很多,有人为因素,比如人为失误造成建筑物的变形等以及其他因素(例如建筑物出现不同程度的位移)等。GPS测量技术的成功应用解决了上述难题,原因在于其具有三维定位的功能,而且精确度高。在实际工程建设中,工程变形现象时有发生,例如建筑物的塌陷、大坝变形等,大坝变形是由于其长时间受到水的冲击作用,时间一长,很容易出现变形现象,因此要尽可能地减少意外情况的发生,提高大坝的可承载力。我们在检测工程变形中使用GPS测量技术可有效避免此类情况的发生。GPS测量技术的作用主要是当大坝出现一定的变形时,GPS测量技术可迅速监测出具体的数据,而且精确度非常高,报送给相关负责人员,以便及时采取有效的措施加以制止。GPS测量技术在工程变形中的应用不仅可以提高工程测量的准确性,还促进了大坝测量工程的自动化与信息化发展,具有深远的影响力。
        结论
        总之,GPS测量技术是当今工程测绘过程中广泛应用的一种技术手段,是对传统测绘技术的创新发展,在借助卫星导航定位的情况下,能够大大地提升测绘精度,有力的保障了工程建设质量,在未来发展过程中必然有着更为广阔的前景。当前一些工作人员在运用GPS测量技术开展工程测绘过程中,由于各种因素的影响,往往会存在一些测量偏差,这就需要有效的解决,严格按照规范进行操作,控制测绘质量,切实为工程建设提供可靠的数据保障。
        参考文献:
        [1]施利龙.论述GPS测量技术在工程测量中的应用[J].建筑工程技术与设计,2016(06):196.
        [2]王春华,焦志良.基于工程背景的RTK技术在城市控制测量中的应用研究[J].科技资讯,2015(05):70~71.
        [3]李英贵.工程测绘中GPS技术的应用与研究[J].环球市场,2016(02):30~31.
 
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