GPS技術在測繪工程領域中的實踐
吳震
摘 要
隨著科技的發展很多技術有了進一步發展,實現了技術水平的提升,所有技術中,GPS技術的推廣改變了多個領域的工作方式,其對測繪工程領域的影響是基本處于主導地位,提高了測繪工程的水平與效率,讓測繪結果更加精確。所以,本文分析了GPS技術的優勢與途徑,闡述它在測繪工程領域的具體實踐。
關鍵詞: 1 、GPS技術 2 、測繪工程領域 3 、控制網 4 、高程控制
一、GPS技術應用的優勢與途徑
GPS系統廣泛運用于測繪行業,基于他所具備的顯著優勢:全天候、全球覆蓋、三維定速定時高精度、快速省時經濟、應用廣泛的功能。
1 、首先,誤差小。測繪工程進行時會進行大范圍的測量,要求測量得到的結果精確,并優化細部測量的效果,用GPS測量中,可準確確定支點的位置,通過保證支點位置的準確,有效控制誤差,縮小誤差的大小。
2 、其次,提高了運行效率。這一方式和原有的方式相比,可以為工作的進行提供便利,即如果需測繪的位置地形單一,用該技術測繪時只需設置一個站點即可完成,測量的半徑達到5km,用這一方式處理,可減少測繪人員的工作量,控制成本。
3 、最后,適用范圍較大。用GPS技術完成測繪工程的測量工作,可根據現場的基本情況,選擇最佳的點,無需通視。
1 、掌握測繪技術的精度與密度。在整個測繪工程中,如果要完成整個工程的測繪,需經過多個步驟,確定測繪點、采集數據、處理數據,但這些工作的進行必須注意兩點,控制測繪的精度與密度?;诖颂岢龅囊笫牵瑴y繪人員需保持專業的態度,選擇最佳的測繪點,注重測量工作中細節的處理,而保證測繪工作的精度、密度,是為后續范圍的界定提供準確的數據。測繪工程的內容包括兩部分,基本控制與地籍控制,這兩部分數據結果的判定有各自的標準,區別是前者有四個等級,后者是兩個等級。
2 、建立控制網??刂凭W是很多測繪工程常用的方式??刂凭W的建設包括兩方面,其一是布置的原則,其二是設計的基本要求。
(1 )首先,布置的原則共有三點,第一點是,控制網建設后,需在網中設置三角、三邊、網邊與角邊,以及GPS網,要求邊、角的設置必須滿足三級,網的設置滿足兩級;第二點是,測量人員對具體的測量范圍有基本的判斷,基于判斷選擇控制點,并把這些點作為首要控制的對象;第三點是,測繪人員用技術測量時,可用近乎等邊的三角形代替原有的三方形,對整個區域進行全面控制。
(2 )其次,其必須遵循的設計原則是:保證網位置的基準、確定方向、控制最佳的尺度,這三點是控制網建設的基本要求,而測繪人員確定基準的方式是計算平差數據,根據計算得到的結果,完成最終的基準設計。工作人員完成基準設計的過程中,若想確定最佳的位置,必須先確定基準點。
3 、遵循點的確定與擬定的原則
GPS技術具體實踐時,無需在點和點之間通視,且工作人員可根據情況的變化選擇不同的結構。把這項新技術與常規技術比較后,從中發現,用新技術進行點的選擇時,不會局限于某些點,而是靈活選擇,方式簡單,便于操作,具有較強的執行性。
二、具體實踐
1 . 空間部分
全球定位系統的空間組成部分包括24 顆全球定位系統衛星,包括21 顆操作衛星和3 顆備用衛星。24 顆衛星在6 個軌道上運行12 小時。在任何時候,無論在什么地方,都必須在15 度以上的高度觀測到四顆以上的衛星。
主要作用:衛星信號傳輸用于導航定位。
組成:24 顆衛星= 21 顆運行衛星+ 3 顆備用衛星
2. 控制部分
GPS控制部分包括一個主控制站、五個檢測站和三個注入站。
作用:監測和控制衛星運行,建立衛星歷史(導航信息),維護系統時間。
主控制站:從各監測站收集衛星數據,計算衛星日歷和時鐘校正參數等,通過注入站注入衛星;發布衛星監測和故障備用衛星規劃的衛星指令。位于美國科羅拉多州(Calorado)的法爾孔(Falcon)空軍基地。
監測站:接收衛星信號,探測衛星運行狀態,收集氣象數據,并將其傳輸到主監測站。1 個與主控站在一起;3 個與注入站在一起;另一個在西太平洋的夏威夷。
注入站:注入衛星,如時鐘和主站計算的時鐘校正參數。大西洋阿森松島;迭戈加西亞,印度洋;kawagalan, Kwajalein,東太平洋。
3. 用戶部分
GPS定位原理
24 顆GPS衛星以12000 公里的高度環繞地球運行12 小時,可隨時在地球上同時觀測到4 顆以上的衛星。
民用GPS的定位精度只有10 米,這是由于衛星的軌道和時鐘誤差以及對流層大氣和電離層對信號的影響。為了提高定位精度,差分GPS (DGPS)技術被廣泛應用微分,參照站(站點)被建立為GPS進行觀察并比較基準站的觀測值與精確坐標已知數量,從而獲得更正和對外發布。當接收機接收到修正數時,它會比較自己的觀測值,消除大多數錯誤,并獲得一個更精確的位置。實驗表明,利用差分GPS,定位精度可提高至5 米。
1 、高程控制。對于高程控制,是在分析中加入控制網,根據控制網反映的情況確定橋梁最佳跨河、跨海水準。即工作人員從已經確定的一點,得到高程控制的差值,用平差計算后,讓大地的高度差變為正常高度,基于數據完成勘察。案例中選擇的橋段是白龍湖的橋梁公路,該橋梁公路建成后,直接連接湖兩岸的鄉鎮,長度達到了1.1km。 由此,工作人員的具體操作是:在兩側的土地分別選擇了一點,使用的測量設備是水準儀,按照四等水準測量的方式測量,進行跨河面測量時,選擇的是控制網中的二等GPS網,完成測量;測量中數據的接收設備是雙頻接收機,完成點的靜態定位,確定精度坐標與大地對應的高度;分析中,會畫出對應的地形圖,并在圖上畫出基線,這些基線構成了使用的控制網,同時,其也會建立相應的坐標系,完成計算;計算出基準位置后,工作人員又會用全站儀、等邊等高的三角形重新測量基準,與之前得到的結果進行對比,得出結果,對于短距離的測量,是用GPS基準測量并分析數據,保證測量結果的精度。
2 、結構變形。結構變形的監測有以下幾方面,包括平面位移、墩臺與橋塔的形變。對于這些內容的監測,工作人員使用的方式是垂直位移監測,以及靜力水準的測量。其中,判斷橋梁是否水平位移的方式是,根據橋梁線型的不同,在整體橋梁中選擇某幾個點,完成水平監測,方法是基準線與測角法,前者是確定一條基準線,檢查各點的水平位置是否與基準線一致,后者是由專業人員測量角度的變化,這兩種方法多用于直線型的橋梁,彎線型橋梁采用的方法是到導線法、GPS測量法。
總而言之,建筑行業的快速發展提高了對工程測繪的要求,對此,需促進各測繪技術的發展,并深化這些技術的應用。其中,GPS技術的使用,可保證測繪結果的精度,而該技術也有高精度、實時性的特征,但需注意的是,這項技術還需進一步發展,只有如此才可以拓展其應用的范圍,充分發揮作用,提高建筑工程建設的質量。