[摘要] 隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，城市的發(fā)展與建設(shè)對(duì)建設(shè)工程的質(zhì)量要求也越來(lái)越高。測(cè)繪工作在城市建設(shè)工程中尤為重要，其涉及面廣，對(duì)精度的要求高。本文是作者通過平時(shí)工作經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)，對(duì)全球定位系統(tǒng) GPS 作了簡(jiǎn)單介紹，概括了與以往測(cè)繪技術(shù)相比 GPS 具有的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，重點(diǎn)對(duì) GPS 測(cè)量實(shí)施過程的選點(diǎn)、建立標(biāo)志、成果檢測(cè)與數(shù)據(jù)處理等以及 GPS 在測(cè)繪中的應(yīng)用進(jìn)行了簡(jiǎn)單分析，以推動(dòng)測(cè)繪領(lǐng)域的發(fā)展。
[關(guān)鍵字] GPS 工程測(cè)繪 全球定位系統(tǒng)
GPS 是在現(xiàn)代科學(xué)發(fā)展中隨之興起的一種先進(jìn)的導(dǎo)航定位技術(shù)。GPS 測(cè)量較之傳統(tǒng)的測(cè)量技術(shù)有著十分明顯的優(yōu)點(diǎn)，并在工程測(cè)量中占據(jù)著越來(lái)越重要的地位。本文根據(jù)筆者多年來(lái)的實(shí)踐工作經(jīng)驗(yàn)，就 GPS 技術(shù)在工程測(cè)量中的有效應(yīng)用展開探討。
1 GPS 測(cè)量技術(shù)的特點(diǎn)
1.1定位精度高
應(yīng)用實(shí)踐已經(jīng)證明 ，一般雙頻 GPS 接收機(jī)的基線解精度是5mm + 1ppm，紅外儀標(biāo)稱的精度是 5mm + 5ppm。GPS 的定位精確度和紅外儀的精度基本相當(dāng)，而 GPS 系統(tǒng)存作業(yè)時(shí)不會(huì)受到距離或環(huán)境的限制，因此適用于地形條差、局部重點(diǎn)工程中。且它定位實(shí)時(shí) ，可以實(shí)時(shí)準(zhǔn)確地定位運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的三維位置與速度。其次它的定位精度較高 ，1 分鐘的快速定位法所能取得的觀測(cè)精度可達(dá)到 ±0.1m 距離 ，若是不超過 20 分鐘的載波相位的相對(duì)定位 ，其距離精度可達(dá) ±5mm，而若通過實(shí)時(shí)差分定位 ，其定位精度可達(dá)厘米級(jí)。
1.2觀測(cè)時(shí)間短
GPS 技術(shù)定位耗時(shí)較短 ，實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)定位模式自用幾秒時(shí)間就可完成流動(dòng)站 1 分鐘 ～5 分鐘才能完成的觀測(cè) ，大大提高了測(cè)繪效率。并且 ，運(yùn)用 GPS 技術(shù)的觀測(cè)站間不需要通視 ，只要求觀測(cè)站 15°以上空間開闊性 ，這就大大降低了觀測(cè)環(huán)境與通視條件方面的限制 ，不僅縮減了測(cè)量時(shí)間及經(jīng)費(fèi) ，而且使測(cè)量選點(diǎn)更具靈活性
1.3自動(dòng)化水平高
目前我國(guó) GPS 接收機(jī)已經(jīng)趨向操作簡(jiǎn)單化、體積小型化，觀測(cè)人員只要將天線整半、對(duì)中即可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)觀測(cè)，再通過數(shù)據(jù)處理軟什對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行即時(shí)處理并獲得測(cè)點(diǎn)三維坐標(biāo)，其他觀測(cè)工作如捕獲衛(wèi)星、觀測(cè)跟蹤等都可由機(jī)器自動(dòng)化完成。
1.4全球全天候定位
GPS 衛(wèi)星的數(shù)目較多，且分布均勻，保證了全球地面被連續(xù)覆蓋，使得地球上任何地方的用戶在任何時(shí)間至少可以同時(shí)觀測(cè)到 4 顆 GPS 衛(wèi)星，能有效保障在任何時(shí)間、任何地點(diǎn)實(shí)現(xiàn)連續(xù)觀測(cè)，并不會(huì)受到天氣變化的影響。
2 GPS 測(cè)量技術(shù)在工程測(cè)繪中的應(yīng)用
GPS 技術(shù)在工程測(cè)繪中的具體作用主要體現(xiàn)在以下幾方面 ：
2.1在房屋地形測(cè)圖及工程細(xì)部測(cè)繪方面的具體作用
GPS 定位測(cè)量技術(shù)具有使用范圍廣的特點(diǎn) ，在多個(gè)領(lǐng)域都得到廣泛應(yīng)用，而在房地產(chǎn)工程房屋地形測(cè)圖方面也發(fā)揮重要作用，
尤其是實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)差分法的應(yīng)用，為房屋地形測(cè)圖提供許多便利，房屋地形測(cè)圖中應(yīng)用 RTK 實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)差分法技術(shù) ，可實(shí)時(shí)準(zhǔn)確地獲取土地權(quán)屆界址點(diǎn)及相應(yīng)界樁具體位置等的測(cè)量數(shù)據(jù) ，測(cè)量精度可達(dá)厘米級(jí) ，而且降低了傳統(tǒng)用電子手薄利用測(cè)圖軟件及全球儀進(jìn)行地形圖繪制的工作量 ，只需一人即可完成原來(lái)必須2至3人才能完成的測(cè)繪工作 ，在提高測(cè)繪效率的同時(shí) ，還有效降低了人工成本 ，使得 GPS 定位測(cè)量技術(shù)在房地產(chǎn)工程測(cè)量中的應(yīng)用更加深化 ，而 GPS 技術(shù)在房地產(chǎn)工程測(cè)量方面發(fā)揮更大的作用。作為工程調(diào)查重要部分的工程細(xì)部測(cè)繪 ，利用 GPS 定位測(cè)量技術(shù) ，可以對(duì)所需測(cè)定的土地權(quán)屬界址點(diǎn)、位置及數(shù)量等進(jìn)行準(zhǔn)確定位 ，有效縮小了街坊外圍界址點(diǎn)與內(nèi)界址點(diǎn)之間的間距誤差 ，提高了測(cè)繪精準(zhǔn)度 ；
2.2現(xiàn)代化城市建設(shè)中的具體作用
城市控制網(wǎng)具有較高的精度要求 ，而且面積大且使用頻次多 ，而多數(shù)城市的導(dǎo)線都位于地面 ，這使得現(xiàn)代化城市建設(shè)進(jìn)程不斷加快的同時(shí) ，不同程度的破壞狀況也層出不窮 ，為城市建設(shè)的健康發(fā)展帶來(lái)很多不利因素。因此 ，要想保證城市控制網(wǎng)建設(shè)中的測(cè)量工作效率與質(zhì)量 ，必須提高控制點(diǎn)提供的快速精準(zhǔn)性 ，而常規(guī)控制測(cè)量如導(dǎo)線測(cè)量 ，要求點(diǎn)間通視 ，費(fèi)工費(fèi)時(shí) ，且精度不均勻。而 GPS 定位測(cè)量技術(shù)以其高精準(zhǔn)度、操作簡(jiǎn)便且速度較快等優(yōu)勢(shì) ，在城市建設(shè)中得到廣泛應(yīng)用 ，大大提高了城市控制網(wǎng)建設(shè)中的項(xiàng)目測(cè)繪精度與效率 ，在符合城市規(guī)劃標(biāo)準(zhǔn)要求的同時(shí) ，在城市控制測(cè)量的測(cè)量速率與準(zhǔn)確性改善方面 ，也發(fā)揮了重要作用。并且 ，城市建設(shè)中應(yīng)用 GPS 定位測(cè)量技術(shù)的實(shí)踐過程中 ，成功取代了傳統(tǒng)的導(dǎo)線測(cè)量方式 ，而隨著 GPS 技術(shù)的發(fā)展 ，也必將大大提高城市建設(shè)測(cè)量水平 ，為促進(jìn)現(xiàn)代化城市建設(shè)進(jìn)程奠定良好的技術(shù)基礎(chǔ)。
2.3 GPS在水下工程中測(cè)繪中的應(yīng)用
海洋資源的開發(fā)利用、海岸碼頭和港口的建設(shè)、航道的整治等水下工程都需要精度非常高的地形測(cè)繪圖，GPS 技術(shù)的三維測(cè)定技術(shù)能夠?qū)λ鹿こ痰臋M向和縱向位置進(jìn)行高精度測(cè)定，然后利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行地形圖的繪制。在水下工程縱向方面的測(cè)量利用測(cè)深儀，根據(jù)超聲波在水下傳播的時(shí)間得出水深，與此同時(shí)潮位儀還要進(jìn)行潮位測(cè)定，來(lái)更正水深和地形的高程。橫向位置的測(cè)量采用差分GPS 技術(shù)，解決了以前采用經(jīng)緯儀等傳統(tǒng)定位儀器而產(chǎn)生的操作繁瑣、抗外界干擾性低等問題，提高了水下工程的測(cè)繪。
2.4在大型橋梁以及隧道工程測(cè)量中的具體作用 在傳統(tǒng)的大型橋梁工程測(cè)量控制網(wǎng)的建立過程中，由于技術(shù)條件的限制，多采用常規(guī)的控制測(cè)量手段，也就是通過經(jīng)緯儀、測(cè)距儀、全站儀、水準(zhǔn)儀等測(cè)量設(shè)備來(lái)建立測(cè)角網(wǎng)、測(cè)邊網(wǎng)或邊角網(wǎng)。這些常規(guī)的控制測(cè)量手段工作量大，作業(yè)時(shí)間長(zhǎng)，受氣候、環(huán)境等條件影響顯著，而且誤差積累顯著。隨著大型橋梁工程的不斷涌現(xiàn)，尤其像杭州灣跨海大橋這樣跨海長(zhǎng)度達(dá)到30千米的大橋亦出現(xiàn)了。對(duì)于這些大型橋梁工程，由于兩岸通視極為困難，要用傳統(tǒng)測(cè)量方法直接布設(shè)大橋工程控制網(wǎng)及進(jìn)行大橋施工測(cè)量是非常不容易的。為此，研究一種適合于大型橋梁工程建設(shè)的高精度控制測(cè)量及施工測(cè)量的方法非常必要。而GPS技術(shù)的產(chǎn)生和發(fā)展給此類問題的解決提供了可能。
3 結(jié)論
綜上所述 ，GPS 定位測(cè)量技術(shù)以其獨(dú)具優(yōu)勢(shì)的高精度、經(jīng)濟(jì)高效等特點(diǎn) ，更重要的是不受自然天氣因素影響，另外設(shè)備本身輕巧方便，操作科學(xué)簡(jiǎn)單，在工程測(cè)繪中的應(yīng)用相當(dāng)廣泛 ，為促進(jìn)工程測(cè)繪的良好發(fā)展提供了有力的技術(shù)保障 ，也為現(xiàn)代化城市建設(shè)及工程控制網(wǎng)建設(shè)奠定了扎實(shí)的技術(shù)基礎(chǔ) ，為提高工程測(cè)繪的測(cè)量精度 ，確保測(cè)繪結(jié)果的科學(xué)、可靠創(chuàng)造了良好條件 ，大大加快了信息全球化趨勢(shì)的發(fā)展及社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展與進(jìn)步。
[關(guān)鍵字] GPS 工程測(cè)繪 全球定位系統(tǒng)
GPS 是在現(xiàn)代科學(xué)發(fā)展中隨之興起的一種先進(jìn)的導(dǎo)航定位技術(shù)。GPS 測(cè)量較之傳統(tǒng)的測(cè)量技術(shù)有著十分明顯的優(yōu)點(diǎn)，并在工程測(cè)量中占據(jù)著越來(lái)越重要的地位。本文根據(jù)筆者多年來(lái)的實(shí)踐工作經(jīng)驗(yàn)，就 GPS 技術(shù)在工程測(cè)量中的有效應(yīng)用展開探討。
1 GPS 測(cè)量技術(shù)的特點(diǎn)
1.1定位精度高
應(yīng)用實(shí)踐已經(jīng)證明 ，一般雙頻 GPS 接收機(jī)的基線解精度是5mm + 1ppm，紅外儀標(biāo)稱的精度是 5mm + 5ppm。GPS 的定位精確度和紅外儀的精度基本相當(dāng)，而 GPS 系統(tǒng)存作業(yè)時(shí)不會(huì)受到距離或環(huán)境的限制，因此適用于地形條差、局部重點(diǎn)工程中。且它定位實(shí)時(shí) ，可以實(shí)時(shí)準(zhǔn)確地定位運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的三維位置與速度。其次它的定位精度較高 ，1 分鐘的快速定位法所能取得的觀測(cè)精度可達(dá)到 ±0.1m 距離 ，若是不超過 20 分鐘的載波相位的相對(duì)定位 ，其距離精度可達(dá) ±5mm，而若通過實(shí)時(shí)差分定位 ，其定位精度可達(dá)厘米級(jí)。
1.2觀測(cè)時(shí)間短
GPS 技術(shù)定位耗時(shí)較短 ，實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)定位模式自用幾秒時(shí)間就可完成流動(dòng)站 1 分鐘 ～5 分鐘才能完成的觀測(cè) ，大大提高了測(cè)繪效率。并且 ，運(yùn)用 GPS 技術(shù)的觀測(cè)站間不需要通視 ，只要求觀測(cè)站 15°以上空間開闊性 ，這就大大降低了觀測(cè)環(huán)境與通視條件方面的限制 ，不僅縮減了測(cè)量時(shí)間及經(jīng)費(fèi) ，而且使測(cè)量選點(diǎn)更具靈活性
1.3自動(dòng)化水平高
目前我國(guó) GPS 接收機(jī)已經(jīng)趨向操作簡(jiǎn)單化、體積小型化，觀測(cè)人員只要將天線整半、對(duì)中即可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)觀測(cè)，再通過數(shù)據(jù)處理軟什對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行即時(shí)處理并獲得測(cè)點(diǎn)三維坐標(biāo)，其他觀測(cè)工作如捕獲衛(wèi)星、觀測(cè)跟蹤等都可由機(jī)器自動(dòng)化完成。
1.4全球全天候定位
GPS 衛(wèi)星的數(shù)目較多，且分布均勻，保證了全球地面被連續(xù)覆蓋，使得地球上任何地方的用戶在任何時(shí)間至少可以同時(shí)觀測(cè)到 4 顆 GPS 衛(wèi)星，能有效保障在任何時(shí)間、任何地點(diǎn)實(shí)現(xiàn)連續(xù)觀測(cè)，并不會(huì)受到天氣變化的影響。
2 GPS 測(cè)量技術(shù)在工程測(cè)繪中的應(yīng)用
GPS 技術(shù)在工程測(cè)繪中的具體作用主要體現(xiàn)在以下幾方面 ：
2.1在房屋地形測(cè)圖及工程細(xì)部測(cè)繪方面的具體作用
GPS 定位測(cè)量技術(shù)具有使用范圍廣的特點(diǎn) ，在多個(gè)領(lǐng)域都得到廣泛應(yīng)用，而在房地產(chǎn)工程房屋地形測(cè)圖方面也發(fā)揮重要作用，
尤其是實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)差分法的應(yīng)用，為房屋地形測(cè)圖提供許多便利，房屋地形測(cè)圖中應(yīng)用 RTK 實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)差分法技術(shù) ，可實(shí)時(shí)準(zhǔn)確地獲取土地權(quán)屆界址點(diǎn)及相應(yīng)界樁具體位置等的測(cè)量數(shù)據(jù) ，測(cè)量精度可達(dá)厘米級(jí) ，而且降低了傳統(tǒng)用電子手薄利用測(cè)圖軟件及全球儀進(jìn)行地形圖繪制的工作量 ，只需一人即可完成原來(lái)必須2至3人才能完成的測(cè)繪工作 ，在提高測(cè)繪效率的同時(shí) ，還有效降低了人工成本 ，使得 GPS 定位測(cè)量技術(shù)在房地產(chǎn)工程測(cè)量中的應(yīng)用更加深化 ，而 GPS 技術(shù)在房地產(chǎn)工程測(cè)量方面發(fā)揮更大的作用。作為工程調(diào)查重要部分的工程細(xì)部測(cè)繪 ，利用 GPS 定位測(cè)量技術(shù) ，可以對(duì)所需測(cè)定的土地權(quán)屬界址點(diǎn)、位置及數(shù)量等進(jìn)行準(zhǔn)確定位 ，有效縮小了街坊外圍界址點(diǎn)與內(nèi)界址點(diǎn)之間的間距誤差 ，提高了測(cè)繪精準(zhǔn)度 ；
2.2現(xiàn)代化城市建設(shè)中的具體作用
城市控制網(wǎng)具有較高的精度要求 ，而且面積大且使用頻次多 ，而多數(shù)城市的導(dǎo)線都位于地面 ，這使得現(xiàn)代化城市建設(shè)進(jìn)程不斷加快的同時(shí) ，不同程度的破壞狀況也層出不窮 ，為城市建設(shè)的健康發(fā)展帶來(lái)很多不利因素。因此 ，要想保證城市控制網(wǎng)建設(shè)中的測(cè)量工作效率與質(zhì)量 ，必須提高控制點(diǎn)提供的快速精準(zhǔn)性 ，而常規(guī)控制測(cè)量如導(dǎo)線測(cè)量 ，要求點(diǎn)間通視 ，費(fèi)工費(fèi)時(shí) ，且精度不均勻。而 GPS 定位測(cè)量技術(shù)以其高精準(zhǔn)度、操作簡(jiǎn)便且速度較快等優(yōu)勢(shì) ，在城市建設(shè)中得到廣泛應(yīng)用 ，大大提高了城市控制網(wǎng)建設(shè)中的項(xiàng)目測(cè)繪精度與效率 ，在符合城市規(guī)劃標(biāo)準(zhǔn)要求的同時(shí) ，在城市控制測(cè)量的測(cè)量速率與準(zhǔn)確性改善方面 ，也發(fā)揮了重要作用。并且 ，城市建設(shè)中應(yīng)用 GPS 定位測(cè)量技術(shù)的實(shí)踐過程中 ，成功取代了傳統(tǒng)的導(dǎo)線測(cè)量方式 ，而隨著 GPS 技術(shù)的發(fā)展 ，也必將大大提高城市建設(shè)測(cè)量水平 ，為促進(jìn)現(xiàn)代化城市建設(shè)進(jìn)程奠定良好的技術(shù)基礎(chǔ)。
2.3 GPS在水下工程中測(cè)繪中的應(yīng)用
海洋資源的開發(fā)利用、海岸碼頭和港口的建設(shè)、航道的整治等水下工程都需要精度非常高的地形測(cè)繪圖，GPS 技術(shù)的三維測(cè)定技術(shù)能夠?qū)λ鹿こ痰臋M向和縱向位置進(jìn)行高精度測(cè)定，然后利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行地形圖的繪制。在水下工程縱向方面的測(cè)量利用測(cè)深儀，根據(jù)超聲波在水下傳播的時(shí)間得出水深，與此同時(shí)潮位儀還要進(jìn)行潮位測(cè)定，來(lái)更正水深和地形的高程。橫向位置的測(cè)量采用差分GPS 技術(shù)，解決了以前采用經(jīng)緯儀等傳統(tǒng)定位儀器而產(chǎn)生的操作繁瑣、抗外界干擾性低等問題，提高了水下工程的測(cè)繪。
2.4在大型橋梁以及隧道工程測(cè)量中的具體作用 在傳統(tǒng)的大型橋梁工程測(cè)量控制網(wǎng)的建立過程中，由于技術(shù)條件的限制，多采用常規(guī)的控制測(cè)量手段，也就是通過經(jīng)緯儀、測(cè)距儀、全站儀、水準(zhǔn)儀等測(cè)量設(shè)備來(lái)建立測(cè)角網(wǎng)、測(cè)邊網(wǎng)或邊角網(wǎng)。這些常規(guī)的控制測(cè)量手段工作量大，作業(yè)時(shí)間長(zhǎng)，受氣候、環(huán)境等條件影響顯著，而且誤差積累顯著。隨著大型橋梁工程的不斷涌現(xiàn)，尤其像杭州灣跨海大橋這樣跨海長(zhǎng)度達(dá)到30千米的大橋亦出現(xiàn)了。對(duì)于這些大型橋梁工程，由于兩岸通視極為困難，要用傳統(tǒng)測(cè)量方法直接布設(shè)大橋工程控制網(wǎng)及進(jìn)行大橋施工測(cè)量是非常不容易的。為此，研究一種適合于大型橋梁工程建設(shè)的高精度控制測(cè)量及施工測(cè)量的方法非常必要。而GPS技術(shù)的產(chǎn)生和發(fā)展給此類問題的解決提供了可能。
3 結(jié)論
綜上所述 ，GPS 定位測(cè)量技術(shù)以其獨(dú)具優(yōu)勢(shì)的高精度、經(jīng)濟(jì)高效等特點(diǎn) ，更重要的是不受自然天氣因素影響，另外設(shè)備本身輕巧方便，操作科學(xué)簡(jiǎn)單，在工程測(cè)繪中的應(yīng)用相當(dāng)廣泛 ，為促進(jìn)工程測(cè)繪的良好發(fā)展提供了有力的技術(shù)保障 ，也為現(xiàn)代化城市建設(shè)及工程控制網(wǎng)建設(shè)奠定了扎實(shí)的技術(shù)基礎(chǔ) ，為提高工程測(cè)繪的測(cè)量精度 ，確保測(cè)繪結(jié)果的科學(xué)、可靠創(chuàng)造了良好條件 ，大大加快了信息全球化趨勢(shì)的發(fā)展及社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展與進(jìn)步。
