关于GPS测绘技术在工程测绘中的应用探讨

高一民

太原市测绘研究院 山西 太原 030002

目前，GPS测绘技术已经发展成为工程测绘领域不可或缺的技术手段。为进一步促进GPS测绘技术良好应用，工程测绘领域工作人员应该准确掌握GPS测绘技术原理以及具体流程，进一步实现高质量工程测绘目标。

1 GPS测绘技术原理以及优势分析

1.1 技术原理

GPS技术可以理解为：通过在测区范围内放置卫星信号接收设备，确保接收机可以同时接收地球卫星发送的信号。并采取科学合理的处理方式将已知信息数据，一般多指卫星信号传播时间以及信号发出距离等信息数据，导入到特定计算公式当中，获取接收机三维实时空间坐标。测绘人员可根据空间坐标数据科学构建工程控制网，并结合实际情况对三维立体坐标体系进行绘制应用[1]。

1.2 优势分析

GPS测绘技术在应用过程中可以体现出以下优势特点：

1) 实时性特点。相对于传统静态相对定位技术，GPS技术可以在短时间内获取测点位置数据，所表现出的实时性特征十分明显。

2) 全天候特点。GPS系统一般多具备全天候导航定位功能，在测绘使用过程中，基本上不会受到气候因素以及工程地质因素等影响而出现测绘精度不高的问题，可实现24h全天候测绘目标。

3) 操作简单。开展工程测绘工作时，测绘人员只需要在观测点位置装GPS接收机等相关设备就可以完成卫星信号捕捉以及跟踪观测等一系列操作流程。整个测绘过程中，所表现出的抗干扰性较强且操作简单[2]。

4) 测站无需通视。使用GPS技术及相关设备时，测绘人员只需要将测站角度保持在15°以上，且满足上空区域相对开阔条件，基本上就可以达到工程测绘标准要求。在测绘过程中，测绘人员无需与相邻测站保持通视状态，就可以达到预期测绘目的。以下是GPS相对定位模式动态模拟图：

图1 GPS相对定位模式动态模拟图

2 GPS测绘技术在工程测绘中的应用要点及流程分析

2.1 科学部署测绘方案

测绘人员可根据工程测绘项目实际情况明确GPS测绘精度要求，在此基础上，科学选择基准点位置，并确定网形设置方式。与此同时，在观测选址方面，建议测绘人员应该尽量将测绘点设置在视野相对开阔的位置当中，并且该位置所涉及到的障碍物数量相对较少，以切实增强测绘效能。需要注意的是，测绘人员还应该将测点尽量设置在平面相对较高的区域范围当中，在设置之前应该对地面稳定性进行重点检查。如若不满足条件，应及时进行硬化平整处理。上述工作结束之后，测绘人员应该科学确定观测时间。

GPS技术所具备的全天候特点比较明显。在具体应用过程中，建议测绘人员应该综合考虑场地气候条件以及GPS卫星轨迹等影响因素，对观测时间进行合理确定。除此之外，在观测方法的选择上，测绘人员应该结合工程测绘项目类型选择合适的方法进行观测分析。举例而言，对于地基位移沉降监测作业而言，建议测绘人员应该优先采取水准测绘方式，在周围区域合理设置基准点。之后，在各个基准点位置安装GPS接收机等重要装置，根据数据反馈结果掌握地基结构实时位移量以及沉降量变化情况[3]。

2.2 外业测绘

GPS测绘技术的推广应用为建筑外业测绘工作提供了良好的数据保障。在具体应用过程中，测绘人员可根据建筑外业测绘需求，选择合适的操作方式进行处理。以准动态定位方式为例，测绘人员需要提前在测区位置设置1处基准点，并完成信号机安装工作。安装工作结束之后，开始对GPS信号进行全过程跟踪与观测处理。在此过程中，测绘人员可根据各站观测作业情况，完成对卫星信号的跟踪定位，避免出现信号失锁或者丢失问题。如果卫星信号出现失锁问题，测绘人员需要将失锁流动点观测时间进行适当延长，如可以延长2min左右。

2.3 数据采集及处理

对于GPS数据采集与处理环节而言，测绘人员需要对测绘数据提前做好备份处理。并通过开展一系列预处理操作，减少人为因素以及环境因素对测绘数据精度带来的负面影响。在此基础上，测绘人员应该结合三维坐标以及已知高程点数量等重要信息，完成对测绘数据精确度的评估分析。分析结束之后，将测绘数据导入到软件当中进行整合应用。在数据处理环节，测绘人员应该根据测绘需求运用网平差结算法以及基线结算法实现对关键数据的整合优化。

不同于传统数据处理方式，网平差结算法以及基线结算法可以消除人为因素带来的误差影响，具有重要的应用价值。除此之外，为进一步保障数据测绘精确度，测绘人员也可以采取静态测绘与快速静态测绘技术相结合的方法，实现对GPS信号的解译处理。如果二者最终的测绘数值偏差过大，那么就可以认为测绘过程中可能受到点位位置影响。针对于此，建议测绘人员应该及时优化处理测绘数据。并结合实际情况调整观测时段，消除误差影响[4]。

2.4 构建工程控制网

为持续提升建筑工程测绘水平，测绘人员可结合项目实际情况确定工程控制网网型以及精度内容。在构建分析过程中，测绘人员应该严格遵循分级布网以及逐级控制等原则要求，进一步增强工程控制网体系的精确度与质量效果。与此同时，在前期部署规划过程中，测绘人员应该针对选位以及埋石作业进行重点处理。如可以在适当位置埋设若干数量标石，按照GPS控制网体系要求优先选择载波相位静态差分技术，高质量完成测绘作业。需要注意的是，所测得的数据精度必须严格控制在毫米级范围之内。

3 GPS测绘技术在工程测绘中的应用实践分析

3.1 工程变形监控

部分工程项目容易受到施工因素以及环境因素的影响而出现结构变形问题。如外在因素对构筑物结构产生损伤影响，或者地壳自身变形以及运动作用过程对建筑结构造成损伤影响，像重大建筑物以及桥梁等建筑结构均容易受到不稳定因素影响而出现沉降、变形等一系列损伤问题。如果单纯采取肉眼观察方式完成对结构变形问题的观测分析，一般很难达到预期效果。

而通过利用GPS测绘技术则可以对结构变形问题以及状态表现进行长时间不间断监控，施工人员可根据测绘数据反馈情况，采取科学合理的措施手段加以应对。在具体实现过程中，相关人员可以将GPS测绘设备应用于施工现场当中，完成对建筑位移情况的精准判断。当建筑结构出现变形问题时，GPS测绘设备会发出异常信号，施工人员接收到相关信号之后，应及时采取预先设定好的应对措施加以补救处理[5]。

3.2 国土测绘

国土测量定界是一项科技服务性工作，它主要是为适应农村土地规划、征收、农用地改变、出让、耕地开发与整理、耕地复垦、城市土地利用建设管理等方面的国土资源利用需要，为满足国土资源部门的用地审查和地籍管理工作需求，通过实地调绘城市土地利用状况、划分耕地利用区域、测算土地面积、确定界址定位等工作提供精确和科学的基本数据信息资源。它是通过一种技术手段，来保障政府正确、合理、科学地批准建设项目的用地的服务性工作。在国土测量定界中运用GPS等现代测量技术，有效提高了国土测绘工作的效率，同时提高了国土测绘结果的精确性与准确度。

3.3 城市测绘

近些年来，随着城镇化建设进程的持续推进，政府相关部门对于城市基础建设测绘发展问题予以了高度重视。结合以往的经验来看，城市基础建设除了涉及城市规划问题之外，还涉及地质勘测问题。为确保城市基础建设工程测绘精确度，相关人员通过利用GPS系统对城市地形以及路网分布等重要基础数据进行动态获取。与传统单一测量方法不同，GPS系统通过与RTK测量技术结合应用，基本上可以摆脱传统点与点之间通视距离带来的限制影响，测量数值较为精确。最主要的是，相关人员可通过利用RTK测量技术完成实时动态差分析过程，根据分析反馈结果对城市控制网基础数据进行精准获取[6]。

3.4 矿山测量

GPS技术在矿山测量领域中所发挥的作用优势相对明显。结合以往的经验来看，矿山测量过程会受到地形地质构造等因素影响，测量难度较大。目前，为实现矿山高精度测量目标，相关人员主要通过利用GPS测绘技术完成对矿山建设区域工程地质条件、水文条件等重要影响因素的测绘分析。

根据数据分析反馈结果，对当前矿山施工建设是否存在安全风险问题进行提前判断，并制定科学合理的应对措施。除此之外，为进一步增强GPS测绘技术应用精度，相关人员可通过结合RTK测量技术进一步加强对矿山建设区域施工作业活动以及现场环境安全问题的测绘分析。结合应用反馈情况来看，这种结合技术方式已经在地质测量、钻孔施工以及探井等建设领域中取得了良好应用效果[7]。

4 GPS测绘技术在工程测绘领域中的发展趋势分析

为实现GPS测绘技术高质量应用目标，建议在今后的发展过程中，行业内部研究人员应该加强对GPS测绘技术应用趋势问题的研究分析。

4.1 GPS网络

GPS网络主要可以理解为工程建设测控网络，在运行应用过程中，主要可以根据作用对象以及作用范围的不同细化分为城市GPS网络、矿井GPS网络以及道路桥梁GPS网络等多种形式。在技术实现过程中，可通过利用静态GPS技术实现对精密工程建设测控网络的布设应用，已完成对灾害点、矿井以及建筑群等风险问题的监测分析。

与单纯GPS测绘技术相比而言，GPS网络控制范围更宽泛，在控制范围上从单个工程建设网可以扩展到全国乃至全球。与此同时，GPS网络观测时间较短，可以在短时间内完成动态监测以及反应过程，利于工作人员快速应对工程安全风险问题。除此之外，GPS网络精确度较高，在工程监测领域所表现出的监测精度可满足微米级标准，利于为工程结构变形等测绘工作提供良好的数据决策支持。

4.2 GPS高精度数据处理

GPS高精度数据处理基本上可以视为GPS测绘技术的应用发展趋势。对于精密单点定位系统而言，数据信息预处理成果在一定程度上会对精密单点定位系统精确度以及安全效果产生直接影响。而如何保障数据信息预处理效果始终是相关人员予以重点关注的问题。结合以往的经验来看，可通过利用GPS技术实现对数据信息预处理过程的优化调整，结合GPS技术定位功能对相位观察中发生的周跳问题进行精准定位。在具体实现过程中，相关人员可对每个发生周跳的区域添加模糊度量参数，再利用参数估计方式进行研究分析。在数据处理阶段，主要可以围绕传输与编码、统计监测与编辑等重要内容进行数据处理与分析。

4.3 GPS虚拟现实技术应用

GPS测绘技术在使用过程中容易受到周边环境因素的影响而出现测绘精度不高的问题。为有效解决这一问题，GPS测绘技术可通过结合虚拟现实技术完成对复杂地质区域工程测量工作的有效处理。如可以通过依托于虚拟现实技术的交互作用以及高精度特点，创建三维空间虚拟环境。

在具体应用过程中，GPS虚拟现实技术可以应用于国土测绘等工作领域当中。如相关人员可通过结合国土调查基础数据，构建GPS三维模型。在GPS三维模型中，可对全国国土资源现状进行模拟分析。利用人机交互以及数据转换功能，对特定区域国土资源发展情况进行动态模拟与分析。通过不断减少外业作业，保障国土测绘精度得以深化加强。除此之外，在城市测绘工作的过程中，相关人员可利用GPS虚拟现实技术构建城市三维虚拟环境。

在研究分析过程中，可重点针对城市地理实体以及现象进行动态展示。其中，城市建设管理部门可利用三维实景对当前城市动态变化情况进行实时监测。而在矿山测量领域中，相关人员可通过理由虚拟现实技术对矿山地质体及地形地貌进行三维模拟与分析。如相关人员可以创设矿山虚拟环境，所以当前矿山工程地质情况以及施工风险问题进行模拟分析。根据工程实时变化情况，对工程施工建设可能遇到的安全隐患问题进行提前排查与综合治理。

5 结语

总而言之，合理运用GPS测绘技术基本上可以实现对工程结构变形等重要测绘数据的动态获取与分析，保障工程测绘工作科学贯彻与落实。针对于此，建议在今后的应用发展过程中，相关研究人员应该加强对GPS测绘技术应用问题的升级优化。尽量从多个角度对当前GPS测绘技术存在的质量短板问题进行及时补齐，以期可以进一步为工程测绘工作提供良好保障。除此之外，现场测绘人员在操作使用GPS测绘设备时，应该严格按照GPS测绘技术使用步骤以及注意事项要求，避免出现测绘数据误差或者其他风险问题。相信在全体人员的不断努力下，GPS测绘技术在工程测绘领域中所发挥的作用优势将会越来越明显，为实现工程测绘高质量发展目标夯实保障。