闡述工程測量中的GPS技術工程測量

闡述工程測量中的GPS技術工程測量

Summary：GPS作為一種新型應用技術，具有測量時間短、精度高等特點，在工程測量中得到普遍應用，為保證工程項目規(guī)劃建設的精度和質量提供強有力的技術保障，還可滿足降本增效的新要求。但是，在實際應用中還存在著些許問題，如點位選擇難度較大、高程精度穩(wěn)定性不足、受電離層干擾較大等，需要從外業(yè)和內業(yè)工作中共同著手進行優(yōu)化，通過合理選擇觀測時段、適當增加測回頻率、內業(yè)數(shù)據(jù)優(yōu)化等方式，使GPS技術的測量精準度進一步提升，在工程測量領域實現(xiàn)長遠發(fā)展?；诖?，本文將對工程測量中的GPS技術進行分析。Keys：GPS測繪技術；測繪工程；工程測量1GPS測量技術相關定義工程測量是指貫穿整個建設工程全過程，對工程進行測量所依據(jù)的理論、采用方法和使用的技術。其結果為整個工程設計、施工提供依據(jù)，是最基礎也是最重要的工作，其結果準確性直接對整個建設工程質量產(chǎn)生影響。GPS測量技術是基于人造衛(wèi)星所進行的點位測量技術，應用GPS測量技術時，可在人造衛(wèi)星數(shù)據(jù)的指導下，建立精密的控制網(wǎng)，隨后根據(jù)控制網(wǎng)內的點位對地面的公路、建筑物、隧道、大壩進行測量。相較于其他測量技術，GPS測量具有實時性、實用性強的特點，且測量結果精度高，所需時間短。據(jù)了解，基于GPS測量技術的工程測量，測量數(shù)據(jù)的精度可保持在分米級、厘米級；實際測量過程中，動態(tài)GPS測量僅需幾秒、幾分鐘，靜態(tài)GPS測量可控制在50~180min。另外，GPS測量操作流程簡單，可選點位范圍廣，測量成本低，可滿足建筑工程、路橋工程、隧道工程等不同類型工程項目測量的基本要求。2GPS系統(tǒng)構成要素伴隨GPS測量技術的出現(xiàn)，最早GPS測量技術僅用于建設軍事項目，隨著軟件工程的不斷發(fā)展，近年來，GPS測量技術因其測量精度高，易操作，受作業(yè)環(huán)境影響小等優(yōu)點在工程施工中得到了有效運用，在確保工程進度的同時保證了工程施工質量。GPS系統(tǒng)是由地面監(jiān)控系統(tǒng)、空間衛(wèi)星群構成，且衛(wèi)星接收設備屬于基礎內容，技術構成要素如下：1)地面控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)由主控站、注入站、監(jiān)測站構成，且系統(tǒng)間的作用不盡相同。主控站的作用在于修改衛(wèi)星鐘參數(shù)、計算衛(wèi)星星歷，且計算所需參數(shù)由監(jiān)測站供給，將修改后的參數(shù)傳遞給注入站，由注入站接收后才可發(fā)揮修改作用；監(jiān)控站的作用在于接收GPS衛(wèi)星中發(fā)射的各類信號。2)衛(wèi)星接收設備。該設備由氣象儀、接收機以及計算機信息處理軟件等組成，作用在于采集GPS衛(wèi)星中傳遞的信號，且經(jīng)過綜合分析后確定位置。氣象儀針對外界氣候條件進行測量，避免氣候因素對測量產(chǎn)生干擾，提高測量結果的準確性；信息處理軟件是將數(shù)據(jù)收集起來綜合分析，是接收設備的基礎。3)空間衛(wèi)星群。由6個軌道面上分布的24顆GPS衛(wèi)星構成，且每個GPS衛(wèi)星與地面的距離均為2×105km，彼此間的夾角為60°。衛(wèi)星所處軌道面與地球赤道面的交角約為55°，通過此種形式的分布，可保障接收到4~11顆衛(wèi)星傳遞的信號。3工程測量中的GPS技術的應用3.1實時動態(tài)測繪法實時動態(tài)測繪技術RTK技術(ReadTimeKinematic，RTK)需要確定測量位置后進行使用。將GPS接收機安裝好之后，將其所在位置進行確定，之后在確認測量站與GPS衛(wèi)星連接后，將收集的測量信息進行記錄，并將測繪信息輸送到中心測量站或者流動測量站。再由測量站將這些信息進行綜合整理，利用GPS導航原理將這些信息進行對比，并通過計算機系統(tǒng)找出流動監(jiān)測的準確位置，實現(xiàn)測圖的動態(tài)測繪。3.2鐵路測量中的應用鐵路控制網(wǎng)需要利用首級控制網(wǎng)進行工作。首級控制網(wǎng)需要做好工程進行前的準備工作。在我國，首級控制網(wǎng)應用廣泛。利用GPS靜態(tài)測量定位技術，可以解決以往控制網(wǎng)運行不夠穩(wěn)定的缺陷。在實際工作中，利用靜態(tài)觀測技術，可以使基站與衛(wèi)星保持同步，同時將三維坐標進行準確計算，并通過觀測與測量，將目標地形進行計算。目前，在我國大部分鐵路項目中，靜態(tài)測量已經(jīng)成為不可或缺的技術。3.3工程測量中GPS定位技術的測量形式在工程施工前，施工單位應根據(jù)工程實際情況委托專業(yè)的測量隊伍進行測量。測量隊伍應根據(jù)工程情況制定觀測計劃，確定地塊整體基準、設計精度以及控制網(wǎng)布形式。其中控制網(wǎng)的布設非常重要，對測量是否能夠達到設計精度會產(chǎn)生直接影響?？刂凭W(wǎng)通常需要包含12個精準測量點，水平方向控制點數(shù)為2個，垂直方面控制點數(shù)為5個，并且邊長需要控制在一定范圍，不能過長，邊長過長會影響實際控制范圍，要求在觀測過程中所有接收機同時工作。使用GPS定位技術進行測量，控制網(wǎng)布設主要有四種形式：三角網(wǎng)、環(huán)形網(wǎng)、附和線路和星型網(wǎng)。下面做簡要介紹：3.3.1三角網(wǎng)由不同獨立網(wǎng)構成各三角網(wǎng)的邊進行觀測，在實際測量中，經(jīng)常選用三角網(wǎng)，特別是正三角網(wǎng)，能夠確保測量結果的精度。但遇到復雜地形時，我們也可以選擇一些接近正三角形的短邊三角形，以實現(xiàn)精度最大化。優(yōu)點是網(wǎng)中各相鄰點基線向量精度能夠均勻分布，且各獨立網(wǎng)獨立運行，獨立自檢，能夠及時發(fā)現(xiàn)測量結果誤差。缺點是因獨立網(wǎng)數(shù)量較多，工作量大，所需測量時間顯著增加。3.3.2環(huán)形網(wǎng)由多條能夠獨立觀測的閉合環(huán)組成，優(yōu)點是能夠獨立自檢，可靠性高。缺點是部分基邊線不能直接觀測，精度較低，且網(wǎng)中相鄰點間基線向量精度分布不均。3.4公路測量中的應用在公路測量中，對于測量精度有很高要求，做好測量精度是公路工程開工的前提。在傳統(tǒng)的公路測量中，一般使用經(jīng)緯儀、全站儀等設備，這些設備需要工作人員在測量之前進行調平、對中等工作，浪費了大量的時間，且容易出現(xiàn)比較大的人為誤差，影響工程后續(xù)進展。利用GPS技術，其操作更為簡便，并可以不受人為因素的干擾，提升測量結果的準確度。相比于城市道路建設，在野外的道路建設，過程更為艱難，面臨的環(huán)境因素也比較多。而利用GPS靜態(tài)定位技術，可以使測量結果不受環(huán)境因素的影響。3.5礦山測量中的應用礦山地區(qū)往往環(huán)境復雜，地形崎嶇。在傳統(tǒng)的測繪中，給相關工作人員帶來了極大的挑戰(zhàn)。而GPS可以克服環(huán)境與地形的限制，并保持一定的精度。例如，在礦山工程中的地形測量方面，對于鉆孔面、深井、近井點等關鍵位置，都可以利用GPS測繪技術獲得準確的數(shù)據(jù)。在實際應用中，減少人員負擔的同時還可以保障數(shù)據(jù)的準確度。3.6雙測數(shù)據(jù)預處理由于GPS測繪技術包含數(shù)據(jù)與信息的處理模塊，使得GPS技術可以在內部進行預處理工作。其可以將收取的數(shù)據(jù)進行編輯與整理，并將這些數(shù)據(jù)應用于后期的數(shù)據(jù)記錄、統(tǒng)計與分析，切實提升了相關工作的效率。在實際應用時，先將數(shù)據(jù)進行預處理，之后將其中的向量等信息進行計算，并與觀測數(shù)據(jù)做對比分析工作，以此提升數(shù)據(jù)的準確度。經(jīng)過預處理之后的數(shù)據(jù)，在計算方差、平差時，可以提升數(shù)據(jù)精度。4結束語綜上所述，在工程建設過程中GPS技術已得到廣泛應用，在提高測量效率、保證測量精度的同時降低工程建設成本，實現(xiàn)一舉多得，同時解決了復雜工程的施工難題，但因GPS測量技術本身的局限性，在實際操作過程中還存在一些問題。Reference：[1]張永玉,劉俊池.GPS技術在風電工程測量中的應用研究關鍵思路分析[J].中國高新科技,2022(