工程测绘中GPS测量技术应用综述

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  摘要:通过多年来的实践和理论研究表明,GPS测量技术在工程测绘中,能够大大提高工程测量的可靠性和作业效率,并且极大的降低了作业强度,适应现代社会“快节奏”的要求,也使技术人员能从繁重的实地测量工作中解放出来。但是,毕竟GPS测量技术有别于普通的常规测量,某些测量错误不容易被发现,这些都还有待广大技术人员在今后的工程测绘实践中去摸索和总结。本文介绍了GPS测量技术的概况,探讨了GPS测量技术在工程测绘工作中的应用和发展前景。
  关键词:工程测绘GPS测量技术 应用综述
  中图分类号:TB2文献标识码: A
  GPS也即是全球定位系统,主要包括接收装置以及环球通讯卫星两部分硬件组成,以卫星无线电精确的导航定位系统为基本工作原理,可以为使用者提供精确的时间、导航以及三维坐标,最先开始主要应用于军事方面。近年来随着GPS技术的不断创新与发展,凭借其高效率、高精确、高智能化等特点被广泛应用于社会生产以及人们的日常生活的边边角角。工程测绘中GPS测量技术的引入为我国的工程测绘领域创造了新的发展平台,极大的提高了工程测绘技术水平,在工程变形的监测、水下工程测绘、大地控制网点测定以及房地产测绘中均发挥了重要作用。
  一、关于GPS测量技术的特点
  1.功能较多应用广泛,GPS可以为各类用户连续实时的提供动态目标的三维位置速度和时间信息,因此它不仅可以用于测量和导航,还可以用来测速测时。随着GPS测量技术的不断发展, 它的应用领域也在不断扩展。如在运动目标的监控与管理方面获得了成功的应用;在测量工作方面,这一定位技术在大地测量,工程测量等各个领域的应用已经十分普遍。
  2.定位精度高,在测量时采用载波相位法,其精度可以达到1ppm,这也目前其他测量技术所无法达到的。GPS的大量工程应用表明,其相对定位精度在50km 以内,相对定位精度可达1mm。在300-1500m工程精度定位中,观测的数据的误差小于1mm,GPS测量技术在高层建筑传递中,其绝对地位平面误差小于5mm。特别是在实时差分定位方面和实时动态定位,定位精度能达到厘米级以及分米级,可以满足各种工程测量的要求。随着观测技术与数据处理方法的改善,GPS测量技术的精准度会得到进一步的提高, 为社会经济发展和国民经济建设提供更加可靠的导航定位服务。
  3.操作简单,由于GPS测量技术在操作时,具有较高的自动化水平,只需要在实际应用时,安装相应的开关设备,并且可以实现远程监控,其所采集到的全面、准确、可利用程度高,如在采集气象数据时,整个量取系统和设备均处理高度监视的工作状态,并且与接收机一起,确保工作的自动完成,若是在同一观测站内连续观测,那么系统会与其它的通讯方式和网络方式,将采集到的信息传送储存,并传送至数据处理中心。整个工作过程中,不需要任何人为的操作与看守,全面实现了数据采集与处理的自动化。
  二、关于GPS测量技术在工程测绘中的应用
  1.GPS测量技术应用于大地控制,GPS定位技术以其精度高、速度快、费用省、操作简便等优良特性被广泛应用于大地控制测量中。至今日可以说GPS定位技术己完全取代了用常规测角、测距手段建立大地控制网。我们一般将应用GPS卫星定位技术建立的控制网叫GPS网。归纳起来大致可以将GPS网分为两大类:一类是全球或全国性的高精度GPS网,这类GPS网中相邻点的距离在数千公里至上万公里,其主要任务是作为全球高精度坐标框架,为全球性地球动力学和空间科学方面的科学研究工作服务,或用以研究地区性的板块运动或地完形变规律等问题。另一类是区域性的GPS网,包括城市或矿区GPS网,GPS工程网等,这类网中的相邻点问的距离为几公里至几十公里.其主要任务是直接为国民经济建设服务。目前在GPS技术开发和实际应用方面,国际上较为知名的生产厂商有美国Trimble(天宝)导航公司、日本TOPCON(拓普康)公司,国内厂家有南方测绘、科力达等。南方测绘的GPS接收机产品主要有RTKS82、S86、S82-1、S86-T、蓝牙静态GPS等。其中S82-T采用一体化设计,集成GPS天线、UHF数据链、BD970、天宝嵌入式定位技术、即插即用式U盘设计、蓝牙通讯模块、锂电池,其RTK定位精度:平面±(1cm+1ppm),垂直±(2cm+1ppm);靜态后处理精度:平面±(2.5mm+1ppm),垂直±(5mm+1ppm);单机定位精度:1.5m(CEP);码差分定位精度:0.45m(CEP)。
  2.GPS测量技术在城市建设中的应用,城市控制网有着面积大、使用多和精度要求高的特点,很多城市的一二三级导线均位于地面,城市不停的建设改变中,常出现不同程度的损坏,快速而精确地进行控制点提供,采用常规的导线测量,必须要求控制点之间能够通视,这样的工作难度大,耗时长而且精度也不理想。在城市建设中,应用GPS测绘技术,不仅能够满足城市的规划要求,还能够改善城市控制测量的准确性以及测量速率。在实行GPS测量作业前,提前收集测量地区较小比例的地形图以做参考,或是进行野外勘探作业,按照城市测量地点所具备的特点来进行相关的工作。比如依据工程项目,设定项目名称,整理测量地区的已控制点,来监测其是否符合GPS作业的要求。进行野外勘探时,首先把基准站建立在选定的控制点内,取出接收器进行相应的输入,再予以设置,完成后要检查GPS星数是否在五颗以上,发射台的指示灯是否正常工作,要选2到3个已知的控制点看是否符合测量精度,要对传输得到的坐标来进行相应的整理、分类、评定以及判断而后作出详细文件。
  3.监测工程变形中GPS的应用,工程建设的过程中,工程变形是常见的问题,主要是由人为造成地面或者建筑物的变形,以及建筑物移位等,GPS测量技术,因为三维定位精度高,所以在监测工程中被重点加以运用。变形中有很多种,建筑物沉陷、资源开采地面的沉陷和大坝变形等,对大坝进行监测能够很好的预测变形所造成的意外状况。在监测中采用GPS测量技术,快速收集大坝变形数据,测量数据能够精确到1.0PPm到0.1PPm,此中不只能够保证工程测量的准确性以及安全性,测量工程的自动化技术也因此而提高。
  4.虚拟现实方面的具体应用,以往的工程测绘中,多数需要人工测量,从而引发各类的安全事故,而测绘工作的精准性也相对较差。采用GPS定位测量技术,可以快速且高效实现工程测绘的交互定位,以及逼真形象的测绘数据结果,而且可以实时掌握和监控工程测绘的全部流程。目前我国已将GPS定位测量技术用于矿井工程项目测绘中,且通过GPS技术来实行测量演练,以便能对测量方案中的问题进行修正和优化。及时在演练中查出测量方案存在的问题,进而有效的进行解决且完善。
  5.水下地形测绘中GPS的应用,海港建设,海岸和码头的施工设计工程中都需要采用水下地形图。在传统的水深测量中主要是采用测探仪,根据超声波测量水深的原理,对水深测量的同时还采用潮位仪对潮位进行测量,依此测出水下地形的高度。用经外测距仪、经纬仪和三应答器来测量平面位置。设备操作复杂且条件要求极高。在GPS测量技术的应用中,解决平面位置测量的问题外,且应用差分GPS定位系统能够对水下地形测绘。水下的测绘工程,通过将测深仪、差分GPS接收机和潮位仪与终端设备相连接,从而构成完整的水下测绘系统来进行测量。
  三、关于工程测绘中GPS定位测量技术的发展前景
  GPS定位测量于工程测绘中应用是测绘技术的重大变革,成为测绘技术的扎实基础,而往后GPS定位测量的不断向前发展,GPS技术与工程测绘技术应用不断的普及和广泛化,应用GPS定位测量可建立起区域的GPS网,从而创造更好的条件为城市和工程控制网。测绘精度的提高拓展了GPS定位测量的适用范围,高层建筑物监测、大坝变形监测和地面沉降的监测中都发挥了相当重要的作用,为社会经济的发展和国民经济建设提供了更加可靠的定位系统服务。
  工程测绘工作是建筑工程建设中的重要内容,也是必不可少的关键环节,随着我国科学技术的不断创新与发展,很多高科技的新型测绘仪器逐渐被应用于工程测绘的实际工作中。GPS测量技术是一种结合传统测量技术与现代先进的电子技术的新兴技术,具有多功能、应用范围广,定位精确,操作简便,智能化、自动化及集成化程度高等优点,不仅扩大了工程测绘的范围,同时极大的提高了工程测绘的工作效率以及测绘质量,近年来在工程测绘工作中发挥着越来越重要的作用。
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