GPS技术在工程测绘中的应用及发展趋势

GPS技术在工程测绘中的应用及发展趋势

高云,王亮,刘鹏

青海省柴达木综合矿产勘查院（青海省盐湖地质调查院） 青海省格尔木市 816099

摘要：现如今，我国各项工程建设规模不断扩张，建设数量与日俱增。测量工作是地质作业的前期准备工作，如果测量数据不准确，对作业进度与效率的影响非常大，所以，工程的测量工作受到高度重视。随着科学技术水平的提高，各种新型测绘技术相继问世并被应用到工程测量中，加快了测量速度。全球定位系统（Global Positioning System，GPS）测绘技术就是一种新型技术，本研究主要探讨在工程测绘工作中应用GPS技术的具体方法及其未来发展趋势，旨在促进测绘事业的健康稳定发展。

关键词：GPS技术；工程测绘；应用及发展趋势

引言

GPS技术具有定位精确、操作简单等优点,它是目前工程测绘中经常用到的测量技术之一。我国城市化进程不断加快,推动了社会经济持续发展。在这一背景下,测绘工程数量与规模呈增长和扩大趋势。因此,测绘部门需要加强GPS技术的应用,全面发挥GPS技术的优势与价值,增强GPS技术应用效果,提高工程测绘质量与效率。

1 GPS技术特点

1）定位精度高。高精度。在工程测绘中，测绘和工程制图的精度一直重要。传统测绘技术中经常由于技术落后和人为错误，导致测绘精度水平较低，误差比较大。逐渐不能适应现代工程质量的要求。GPS在工程测绘中的应用，可以有效提供有高度定位的三维坐标，与普通测量相比，GPS可以验证dm和cm级数据，满足了工程中的精度要求。红外设备与GPS接收机的测量精度基本一致，但是当测量距离越大时，GPS测量的优势就会显现出来。2）操作方便速度快。传统测绘技术在测绘工作时，需要大量的人工读数、数据计算和定点工作。如果测量误差较大不符合要求，则必须重新测量。GPS在测绘中的应用，其自动化程度非常高，GPS接收机也逐渐演变为可自动操作的设备，观测者利用处理软件，通过观测而获取数据，提高了观测数据的质量和测量的效率。不仅如此，如果流动站与其站的测量距离小于15公里，可直接选择静态定位测量的方式，约2分钟即可实现精准定位，其测量效率极高。

2 GPS技术在工程测绘中的应用

2.1城市测绘

随着我国科技不断发展，现代化城市建设正在突飞猛进。城市基础建设作为城市施工的重心，决定了城市建设的高度和规模。对于城市基础建设而言，测绘技术的应用则是其不可或缺的一部分，在建设过程中不但涉及城市规划，还涉及地质勘测。如今的城市建设基本都要依靠GPS系统来获得全面准确的城市地形、路网分布、建筑物空间分布等基础数据。传统单一的测量方法，在技术定位时往往要求在点与点间维持通视，不仅耗费时间过长，还耗费了大量的劳动力，同时测量精确性也不高，无法妥善地进行信息对接工作。而此时使用RTK测量技术，则突破了传统技术限制，不需要以点与点间通视距离作为工作基准，依旧可以获取比较精确的测量数值。人们可以通过RTK技术进行实时动态差分析，通过科学的测量手段，快速精准获取城市控制网的基础数据，为城市规划和基础建设提供翔实准确的数据支持，确保使用者的切身利益和城市土地的利用率。

2.2建筑变形测量

从施工阶段到使用阶段,建筑往往会受到人为因素、环境因素的影响而变形。地壳运动、地基不均匀沉降、建筑损坏等都会导致建筑结构变形。因此,工作人员需要实时跟踪监测建筑变形情况。在建筑变形测量工作中应用GPS技术,能够有效提高测量的准确性。目前,随着我国建筑工程项目数量不断增加和建筑工程规模不断扩大,建筑变形问题越来越突出。比如,在建筑工程施工以及建筑使用期间,地面容易沉降变形。因此,技术人员需要根据施工现场实际情况与作业条件来开展建筑变形测量工作,并且及时处理各种异常情况,防范建筑变形影响建筑结构安全和使用功能。另外,在建筑变形测量中应用GPS技术,可以进一步提高测量的效率,有利于实现测量自动化,从而保证工程各项数据的完整性与准确性。

2.3矿山测量

GPS技术在矿山测量领域也具有良好的运用。因为矿山测量本身受到地形、地质构造等因素影响，传统测量技术已不能满足当前矿山测量工作的要求。因此，在实际矿山工程勘测中必须运用GPS-RTK技术，利用其精确、高效、方便的特性，来满足人们对测绘数据的高精度要求。精确的观测数据可以更有效地保证在矿产资源开发利用和矿井建设过程中的安全和效益，这也是GPS技术在采矿监测中的应用优点所在。另外，在对矿场控制点进行加密的过程中，GPS-RTK技术也起到了至关重要的作用。目前，GPS-RTK技术已广泛应用于地质测量、钻孔施工、取样钻进、探井、槽探、地质点、坑口定位等领域。

2.4精密工程测量

与传统测量技术相比,GPS技术在检测精确度方面更具优势,其具有测量效率高、操作简单、成本低等优点。因此,GPS技术适用于精密工程测量。比如,在隧道贯通测量工作中,施工单位需要保证隧道贯通精度。因此,施工单位需要测定隧道开挖方向,并且控制隧道的标高与坡度,从而保证开挖方向的准确性。另外,施工单位还需要合理应用GPS技术,严格控制开挖施工顺序。隧道内的通视条件较差,因此,施工单位必须多次设置新的测量点和后视点,从而保证隧道开挖面的安全,提高开挖效率。总之,应用GPS技术,有利于提高精密工程测量质量。

3 GPS技术发展趋势

3.1 GPS网络

GPS网络通常是指国家的C、D、E类工程建设测控网络，或专门为工程建设而布设的工程建设测控网络。在工程建设领域，GPS网络又分为城市GPS网络、矿井GPS网络、道路GPS网络、桥梁GPS网络等各种GPS工程建设网络和GPS综合服务网络。如运用静态GPS技术布设的精密工程建设测控网络，进行堤坝、灾害点、矿井、油田、建筑群、道路网的地面沉降、堤坝变形、高层建筑变形、隧洞贯通、地质灾害防治等进行精密监测。这类网络的主要优点：一是控制范围广，其控制范围可由单个工程建设网扩展到全国，乃至全球；二是观测时间短，在监测领域，动态监测的速度和反应时间可由以往的几十分钟至一两个小时提高至秒级，为快速应对和处置节约了大量的宝贵时间；三是精准度高，在工程监测领域，其监测精度可达毫米级甚至微米级，对因变形可能引发的不良后果提供精准的判别依据。

3.2 GPS高精度数据处理

精密单点定位系统中，数据信息预处理成果直接关乎其位置精确度和安全性。而数据信息预处理过程的关键问题是利用GPS技术，精确安全地判断相位观察中发生的周跳。对每个发生周跳的区域都添加了一种新的模糊度量参数，然后再通过参数估计的方式实现。在数据处理阶段的主要工作包括传输与编码、统计监测与编辑、数据处理标准化、接收机钟差估计、差分观测值以及线性组合观察值的形成，基线向量最佳近似估计和周跳监测、修复或标记等。

结语

在工程中应用GPS技术，不仅可以提高测量结果的准确性、科学性、合理性，还可以减少测量工作的投入成本。应用GPS技术可以提高工程项目的作业质量和经济效益，对推动地质行业的发展具有重要意义。

参考文献

[1]何铭杰.GPS测量技术在工程测绘中的应用及特点[J].科技风,2017(4)：212+261.

[2]宋创辉.GPS测绘技术在工程测绘中的应用分析[J].住宅与房地产,2021(27):79-80.

[3]刘岩,张康宇,姜旭梅.GPS测绘技术在工程测绘中的应用探讨[J].冶金管理,2021(21):112-113.