GPS测绘技术在工程测绘中的应用

刘水林 王凯

摘要：科技的进步，促进工程建设事业得到快速发展。随着GPS测绘技术的广泛应用，工程测绘工作效率及测量精准度得到了進一步提升。相对于传统测量技术而言，GPS测绘技术具有高技术含量、高精确度及较短测量时间等优势，具体应用实践中，将传统测量技术充分结合现代电子技术，能将重要的技术前提供于构建工程控制网使用，为测量结果提供了科学与精确的保障，其发展前景十分良好。本文就GPS测绘技术在工程测绘中的应用展开探讨。

关键词：GPS测绘技术;工程测绘;应用

引言

现阶段，我国的科学技术日新月异，随着GPS技术的不断发展，GPS测绘技术由于其自身测量精度高，测量速度快等优势，在工程测绘中应用越来越广泛。随着计算机网络技术的快速发展，GPS测绘技术与计算机技术有机结合，大大简化了测绘程序，降低了测绘的专业性，使得GPS测绘技术更加的大众化，从而促使了GPS测绘技术在工程测绘中的应用。

1 GPS技术原理

就GPS而言，以空间位置布置为依据可划分为卫星轨道、地面接收控制点及用户信号接收装置等三个不同层次。一个完整的系统是由数量一定的卫星组成的，可全面化实现用户测量区域的覆盖，用户将测量需求提出后，地面接收控制点会将发射自空间卫星的定位导航信号接收，用户仅需将GPS接收终端设备打开便能实现所需位置信息的获取。就位置测量、导航定位等各类需求而言，通过此类方式的运用可实现有效满足。定位是GPS技术的核心，以各类定位方式为根据，可划分为两种定位，即相对与绝对定位，这两类定位都有着极高的测量精度。各类定位方式有着不一致的应用，具备的特点也有显著差异。以几何空间理论为核心的相对定位，需在明确三个卫星距离及测量目标的基础上，结合数学知识理论对测量位置信息进行推断;绝对定位则是以海拔、经纬度等信息为根据对测量位置的空间坐标进行明确。

2 GPS测绘技术的优势

2.1精准度高

GPS测绘技术是有地面监控站、空间卫星以及用户仪器等组成部分构成，通过用户仪器能够对多颗卫星进行联系，降低因大气折射、卫星轨道变化等原因所产生的误差，进一步提高测绘数据的准确性，并且，由于现阶段共成交数的不断发展，GPS测绘技术的应用范围与应用程度也越来越广泛，通过GPS测绘技术所得出来的准确数据，能够全面的提高工程的施工质量以及工程施工的有效性。

2.2即时定位

GPS是现代化技术，通过硬件系统实现物体的随时定位，也就是说，通过GPS应用，对全球任意一个事物均能够提供精准定位，保证了目标的精准度，这样通过GPS直观体现，就能显示精确经纬度和运动速度，在实际应用中，我们最为常见的是GPS导航，通过软件管理，为人们指导方向，更好保证运动载体速度与方位，导航系统根据设计好的路线保证人们运动精确度，全天候、全方位的精确定位系统，为现实生活提供了良好的保障。

2.3操作更加简单

目前，在工程测绘工作中，使用GPS测绘技术进行测量，其操作方法较简便，特别是与计算机等相关技术相结合以后，使其操作更加便捷。近年来，随着GPS测绘技术的发展，其使用范围越来越广泛，同时，其自动化程度和集成化程度也越来越高，这使得既方便了GPS测绘工作的进行，减少了认为操作方面的误差，同时，也近一步提高了GPS测绘的精准度。

2.4自动化操作

良好的应用GPS测绘技术，能够有效的实现自动化工程测绘操作目标，具体来说，GPS测绘技术所使用设备十分简单，所需要的操作步骤也比较少，降低了使用的门槛。同时，由于科学技术的不断发展，GPS测绘装置的便携性也在不断的提升，从而进一步提高了外出测绘的工作效，另外，GPS测绘技术在实际操作过程中，只需要工作人员将测绘装置放在指定的位置，就可以对勘测地点经全面的定位与分析，操作过程十分简单，且结果的准确率也十分高。

2.5实现了互动

GPS测量观察站对15°以上的空间开阔性非常良好，确保了观测站间的互通互视，只要具备和卫星之间必要的通视就能够保证各种测量的对接，提高工作整体效率，保证工作品质。应用GPS测量技术不需造标就能灵活测量和选点，节省了费用，保证了效果。

3 GPS测绘技术在工程测绘中的应用优势

在国土地形地貌测绘方面，使用GPS测绘技术进行土地权属界限的测定，既能够节省大量的人力和物力又可以提高测量工作的效率和精准度。还可以利用GPS测绘技术对工程变形方面的工程结构设计等方面进行实时检测分析。现阶段，GPS测绘技术已经发展成为一种多用途、多模式，应用面广泛的新型工程测绘技术。在进行复杂条件的地区测绘时，可以利用GPS测绘技术对该地区环境进行模拟，并可以将测绘的全部流程以及重点测绘项目通过三维图显示出来。目前，我国在进行矿井工程测绘时，已经普遍使用GPS测绘技术，通过不断的演练测量，解决了很多矿井工程测绘中存在的问题。

4工程测绘中GPS应用流程

首先，测量点的科学定位。GPS测量技术运用中，需对各方面因素予以考虑，并完成最佳测量点的科学选择，以便为测量点定位视野提供良好开阔性的保障，方便相关设备工作的安装，以免电磁波干扰等问题出现在GPS设备传输信号接收过程中。而在完成了测量点定位后，需将相关数据详细记录，以为后期测量提供重要依据。此外，测量标志构建。测量人员需对工程测绘实际环境状态予以考虑，通过对以往GPS测量技术工作经验的科学应用，落实测量标志的构建。其次，测量观察。GPS测量技术的运用是以室外操作为主，因此测量工作人员需以室外观察规范标准为依据严格进行测量，以此确保工程测绘质量;最后，数据分析。在计算机的运用下对GPS测量所获数据进行分析，在对各项参数分析的基础上为工程测绘提供精确度保障。同时，在外业监测系统的运用下进一步分析数据，促使数据精确性更高，与同工程测绘具体状况具有更高契合度。

5工程测绘中GPS技术的具体应用

5.1城市建设工程测绘应用

在整个城市规划工作中，以GPS测繪技术为主要技术进行城市建设工程测绘，已成为当前城市化建设工作中比较重要的一项工作。通过GPS测绘技术应用对城市建设工程测绘能够有效为城市规划提供技术支撑。例如，在城市化建设工作推进中，通过GPS技术对城市现有建设状态进行分析，并对整个城市的规划作出调整，如城市扩充中的地形地貌测量，城市建设中的管线走向以及城市轨道交通建设的测量规划等，都可应用GPS测绘技术。

5.2GPS外业测绘

采取GPS定位技术开展外业测绘时，合理测量点的选择十分关键，在正确选择了前期测量点后，即可顺利开展后期的观测工作，并确保测绘结果的精确性，将因不必要的步骤而产生的资源与时间耗费节省[3] 。因此，在开展测绘工作时，首先需将各方面准备工作全面落实，如完成测绘地区地理位置信息、标架与标型的收集等。此类准备工作落实之后，有利于选点精确性的提升。观测期间，GPS技术的运用是以开机观测、无线安置方式为主，该环节与传统测试项目中环节不同，在GPS安置中必须以选定的定位点为依据严格进行安置，就三脚架上安置的GPS设备而言，应与定位点垂直位置保持一致性，通过铅锤等辅助工具能为其提供准确点位的保障。此外，天线基座也应对准标志上方中心，随后方可开展测绘。具体测绘实践中，方向应变换三次且都不同，随后将每一个不同方向的观测依次固定。

5.3在精密工程测量中的应用

在工程建设中，只有精准的测量，才能为工程建设提供有效数据支撑，为建设高标准工程项目提供良好保障，GPS技术在精密工程测量中，起到了重要的作用，发挥主要的功能。在工程建设过程中，一些精密工程勘察设计、施工验收均需要良好的数据支持，通过数据方案形成建设标准，以此实现高标准的项目建设。GPS在精密工程建设中，应用非常广泛，主要取决于GPS测量技术精度高、操作难度小的特点，对于一些大型的桥梁、隧道等工程建设，能够更加精准的提供测量数据，为工程建设提供有效的参照，通过GPS测算数据，制定工程建设的具体方案计划，保证了施工的品质与安全，GPS在精密工程中的应用越来越多，也发挥着更为主要的作用。

5.4GPS布网工作

该方面的应用是在GPS定位技术的运用下，对测绘线路及带状等工程进行网格布置，如海港、饮水相关工程。具体来说，该方面是以点连式或边连式构建持续发展的三角锁同步图形。而在测绘变形监测网或工程枢纽区施工控制网时，通常都是借助网连式或边连式来布置工程，如此可使GPS技术布置的几何程度、网格精确程度进一步提升，进而为测绘工作提供可靠的准确性保障。

5.5公路工程测绘技术应用

公路工程建设是我国当前经济建设发展中较为重要的一项工作，在公路工程建设测绘工作的实施非常重要。GPS技术在公路工程中的应用，主要包含静态功能和动态功能2个方面，静态功能是通过卫星信息实现某点的三维坐标的确定，动态功能则是利用卫星系统将已知三维坐标定位，实现地面实地放样。GPS技术应用于公路工程中，可以对公路勘测控制网的布设提供技术和指导，采取针对性的布设方法满足公路工程的多样化需求。同时还能够实现纵横面测量功能，利用GPS系统与手持设备的连接，再通过中线测量实现定点定位及工程信息测绘。

5.6实时动态测绘法

GPS实时动态测绘（RTK技术）工作原理在于将GPS接收机安装在地面测量点部位作为测量点准确点，随后与GPS卫星相连接进行测量信息的接收，以此实现内容的实时获取，并将个别测得的信息朝着测量流动站、中心测量站传输。其中，测量流动站能够同时接收GPS卫星信号和其他方面的数据。在对所有信息进行科学整合之后，在GPS导航技术原理的运用下对数据进行观察分析，测量流动站具体坐标可在计算机系统的使用下获取，并完成各项信息的回传，动态测绘参数就此形成，而动态测绘成效也就此达成。

5.7工程变形监测的应用

工程建设过程中，受到各种因素的影响，往往会出现一些不合格的工程，比如，工程变形就是其中最为主要的现象，影响建筑物安全与质量，如果不加以控制则会导致安全事故，造成人员伤亡。针对工程变形这种常见现象，需要利用GPS技术进行修正，工程变形包括人为因素造成的建筑物变形、地壳变化导致的建筑变形和位移等。GPS测量技术凭借其在三维定位方面的高精度测量优势，使其成为监测诸多工程变形极为有效的工具。当前，现实中存在的工程建设建筑物变形非常多，建筑变形发生在各个层面，比如说建筑物缺陷、工程变形、资源开采导致地面下沉等，各种情况均是变形形成的，通过利用GPS对各种变形进行监测，及时发现问题，对出现的危险情况加以控制，有效保证人们安全。

5.8水下地形测绘

GPS技术在水下工程测绘中的运用，有利于测绘工作效率的有效提升。具体应用实践中，通常是以测深仪、潮位仪、差分GPS接收机及终端接收设备等作为主要应用设备，在彼此密切结合下完成有机测绘体系的组建，能在大比例尺下水下地形测绘工作中发挥极为显著的效果，可对水下地形实际状态进行精准、便捷的获取，同时还能实现测绘难度的降低、结果准确性的提升。

6 GPS测绘技术在工程测绘中的应用前景

GPS测绘技术与其他的测绘技术相比，其测量精度与测量效率均较高，测量功能丰富，测量时操作简便，可以说，将GPS测绘技术应用到工程测绘中是一次测绘技术革命，GPS测绘技术打破了原有的测绘技术的局限性，在目前的工程测绘当中应用非常的广泛。随着GPS技术的不断创新发展，GPS测绘技术在工程测绘工作中的应用定会更加先进和广泛，未来会不断朝着智能化和全面化发展。由此可见，GPS测绘技术在工程测绘中有非常大的应用空间和前景。

结语

GPS测绘技术现已在建筑领域中得到了极为广泛的应用，其意义十分重要。与传统测绘技术作比较，GPS测绘技术具有大量优势特征，再加上其科技力量十分先进的缘故，有利于工程测绘工作效率、质量及测量精确度的有效提升，同时还可减少人力、物力消耗，推动经济效益与社会效益的提升。故而，GPS测绘技术具有极大的发展与应用空间，其未来发展前景十分可观。

参考文献：

[1] 黄小梅.刍议GPS技术在工程测绘中的应用与改进[J].江西建材，2015.

[2] 李锐.GPS技术在地质工程勘察测绘中的应用探究[J].山东工业技术，2016.

[3] 董强.关于GPS测绘技术在工程测绘中的应用研究[J].山东工业技术，2016.

[4] 史乐生.GPS技术及其在工程测量中的应用研究[J].门窗，2018（1）.

（作者单位：浙江省工程勘察院）