刍议GPS测绘技术在工程测绘中的应用

■陈芳芳 ■马鞍山金桥测绘有限公司，安徽 马鞍山 243100

引言

任何工程在施工前都要对施工现场的位置、形状、地势等信息进行测定采集，并将所得数据绘制成图形加以表述。尤其是现代化工程，施工日益复杂，为取得良好的建设质量，必须提高测绘精确度。GPS技术是一种三维定位系统，可快速准确地获取测量对象的三维坐标，并提供相关信息，在工程测量等诸多领域都有应用。该技术具有效率高、精确度高、全天候等优势，在工程测绘中的前景十分广阔，值得应用并做进一步完善。

1 GPS技术及其优势

1.1 定义

GPS技术兴起于上世纪70年代，由空间GPS卫星星座、地面监控系统和GPS信号接收机三部分组成。在地面监控系统的控制下，空间24颗卫星可实时获取地面任何地点的三维信息，然后向用户传输;用户接收后经过计算，可求出所需信息。

1.2 优势

测量效率高，只需15min便可完成20Km范围内静态目标的定位工作;精度高，相对定位在1000Km时，精确度在9—10m;相对定位在50Km时，精确度为6—10m。如果是300m—1500m范围内的高精度定位，观察1h以上，测量误差不会超过1mm;全天候，可24h不间断地开展测量工作，而且测站之间无需通视;操作简便，因采用现代自动化技术，通过控制系统及相关软件可自动完成测量分析工作，节省了大量人力;可提供三维坐标，准确地反映测点平面状况及高度。

2 GPS测绘技术在工程测绘中的实际应用

2.1 RTK技术

GPS在测绘领域不断发展中，经历了静态、快速静态、动态等阶段，但这些测量方法需要解算后才能进一步精确化。为实现人们对快速高精度定位的需求，必须采用载波相位观测值，而RTK技术则是将一种实时动态差分法，通过对GPS载波相位观测量以及参考站、移动站间观测误差的空间相关性的使用，在野外勘测时就可将误差去除，完成厘米级精确定位。

该方法使得外业作业效率大幅提升，在实际应用时，基准站在采集相关信息后，连带测站信息通过数据链输送至流动站;流动站在接收这些数据的同时，也采集GPS观测数据，然后对观测值进行实时处理，给出精确结果。

2.2 实际应用

(1)在大地控制中的应用。在以往的大地控制测量中，建立大地控制网常依靠常规的测角、测距方法实现，效率和精确度都较低。而GPS凭借自身快速、高精度、操作方便、成本低等优势很快就取代了传统方法。利用GPS卫星定位技术建立的控制网叫GPS网。GPS网可分为两类:一是全国范围或全球范围内的高精度GPS网，其范围较广，相邻点之间可能有着上千或上万公里的距离。此类网多作为全国性或全球性高精度坐标框架，为人类科学提供必要的服务，如用于地球动力、板块运动、空间科学等研究;二是区域性的GPS网，如城市GPS网、GPS工程网等，范围相对较小，相邻点之间的距离保持在几公里到几十公里范围内，主要是为国民经济建设服务。日本拓普康公司、美国天宝导航公司，以及国内的华测、南方测绘等在GPS技术的开发应用方面成绩较为显著。

(2)在城市规划建设中的应用。随着城市化进程加快，为优化土地资源配置，需对规划区和建成区进行详细测绘。城市控制网使用颇为频繁，控制面板广，且对精确度要求很高。Ⅰ级、Ⅱ级、Ⅲ级导线多位于地面，在城市快速发展中经常遭到破坏，以至于工程测量进度受到影响。为提高工作效率，必须快速精确地提供控制点，如果采用导线测量等一般的方法，需要实现点间的通视，费时费力，而且精度难以保证;GPS静态测量虽然精度高而且无需点间通视，但效率慢、实时性差，采集数据时间过长，要经过处理后才能获取结果;RTK测绘技术则可解决以上问题，其测量效率及精度都要良好的保障。

(3)在地籍、房地产工程测绘中的应用。地籍测量和房地产测量对界址点、地物点有着严格要求，利用RTK技术需要对每一块土地的权届界址点进行厘米级的高精度测量，并绘制地籍图。在采集有效数据信息后，直接输入GIS系统，系统内部软件经过实时分析处理，可获得高精度的地基图及房产图。实际应用中可能会有些地方将GPS卫星信号遮蔽了，此时应借助经纬仪、全站仪等工具，通过解析法完成细部的测量工作。

在城市建设用地中，RTK技术可对界桩位置进行实时精确地测定，明确划分土地使用界限，然后计算用地面积。勘测定界放样工作设计是坐标的直接放样，建设用地勘测定界中的面积量算，实际上是由GPS软件中的面积计算功能直接计算并加以检核。如此可有效解决一般方法较为复杂的问题，使得工作程序更加简化。此外，GPS技术还可用于土地利用动态检测。以往野外动态检测时以平板仪补测法、简易补测法为主，要使用钢尺等工具进行实测丈量。速度较慢、且容易出现误差。而GPS技术不但省时省工，还有利于监测效率、精度的提高，真正实现了动态监测。

(4)在公路工程设计中的应用。公路选线时，应减少农田占用量、减少房屋拆迁量，依据勘测设计的规范行事。为使中线的选用达到要求，保障道路中线的精确性，可采用RTK技术，以RTK接收机为流动站，隔一定的距离收集相关数据，以另一个已知点作为参考，准确定位重要物质，把得到的数据输入接收机后，就可以利用CAD软件选线。传统的放样方法很多，如全站仪边角放样、经纬仪交会放样等，效率不高，难度偏大。如果采用GPS RTK放样技术。只需输入点位坐标，靠接收机的提醒能到达任一放样点，不但快捷方便，而且精确度也高。

在进行纵断面放样时，先在电子手簿中输入变坡点桩号、竖曲线半径和直线正负坡度值等放样数据，并将其生成的文件保存。横断面放样，先确定横断面的形式是填是挖还是半填半挖，然后在电子手簿中输入边坡边度、路幅宽度、路肩宽度等数据信息，将其生成的文件保存。与此同时，要做好“戴帽”工作，可利用相关软件和地面线自动联接，并运用断面法计算土方量。利用绘图软件画出各点的横断面和沿线的纵断面，这些数据都是已得的，因此大大较少了工作量。

3 结束语

对一项工程而言，若要高质且顺利地完成，必须做好前提工作，尤其是工程测绘。测绘水平直接关系着设计方案是否合理，对后续工作影响重大。为提高测绘效率及精确度，有必要引进现代化高新技术，如GPS技术。

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