GPS測(cè)繪技術(shù)在地質(zhì)工程測(cè)量中應(yīng)用

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摘要：近年來(lái)，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展速度加快，地質(zhì)行業(yè)得到進(jìn)一步提升，對(duì)地質(zhì)工程項(xiàng)目的測(cè)量、設(shè)計(jì)、作業(yè)要求也在逐漸提高。測(cè)量工作是地質(zhì)工程項(xiàng)目作業(yè)的基礎(chǔ)工作，測(cè)量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確度影響著地質(zhì)工程的作業(yè)質(zhì)量。隨著地質(zhì)行業(yè)的發(fā)展，測(cè)量技術(shù)的研發(fā)持續(xù)進(jìn)行，越來(lái)越多新型測(cè)量技術(shù)被成功研發(fā)并應(yīng)用到地質(zhì)工程中。主要研究gps測(cè)繪技術(shù)在地質(zhì)工程測(cè)量中的應(yīng)用，希望能為廣大同行提供一定的參考。

關(guān)鍵詞：地質(zhì)工程；工程測(cè)量；GPS測(cè)繪技術(shù)

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展速度加快，地質(zhì)工程的數(shù)量與規(guī)模不斷擴(kuò)大。測(cè)量工作是地質(zhì)作業(yè)的前期準(zhǔn)備工作，如果測(cè)量數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確，對(duì)作業(yè)進(jìn)度與效率的影響非常大，所以，地質(zhì)工程的測(cè)量工作受到高度重視。隨著科學(xué)技術(shù)水平的提高，各種新型測(cè)繪技術(shù)相繼問(wèn)世并被應(yīng)用到地質(zhì)工程測(cè)量中，加快了測(cè)量速度[1-3]。全球定位系統(tǒng)（GlobalPositioningSystem，GPS）測(cè)繪技術(shù)就是一種新型技術(shù)，本研究主要探討在地質(zhì)工程測(cè)量工作中應(yīng)用GPS測(cè)繪技術(shù)的優(yōu)勢(shì)和具體方法。

1GPS測(cè)繪技術(shù)在地質(zhì)工程測(cè)量中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

1.1測(cè)量準(zhǔn)確度高

以往主要選擇設(shè)置控制測(cè)量網(wǎng)的方法開(kāi)展測(cè)量工作。雖然控制測(cè)量網(wǎng)具有較高的密集度，但容易被測(cè)量區(qū)域內(nèi)的遮擋物、人工操作水平、測(cè)量設(shè)備質(zhì)量等因素影響，導(dǎo)致測(cè)量結(jié)果不夠精準(zhǔn)。隨著地質(zhì)工程建設(shè)水平的提高，地質(zhì)工程對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確度要求越來(lái)越高，傳統(tǒng)的控制測(cè)量網(wǎng)方法逐漸被淘汰。新興的GPS技術(shù)是利用地球衛(wèi)星對(duì)需要測(cè)量數(shù)據(jù)的區(qū)域進(jìn)行測(cè)量，且測(cè)量過(guò)程為靜態(tài)，所以數(shù)據(jù)準(zhǔn)確度非常高，能精確到0.1mm。此外，GPS技術(shù)使用計(jì)算機(jī)操作，測(cè)量的數(shù)據(jù)能傳送到計(jì)算機(jī)中，不需要人工讀取數(shù)據(jù)，降低了人為操作失誤的概率。

1.2工作效率高

以往進(jìn)行地質(zhì)工程測(cè)量時(shí)，提高測(cè)量數(shù)據(jù)準(zhǔn)確度的方法是讓工作人員在測(cè)量區(qū)域增設(shè)控制測(cè)量點(diǎn)，每增加一個(gè)測(cè)量點(diǎn)，都要增加人力、物力。如果在測(cè)量過(guò)程中出現(xiàn)失誤，數(shù)據(jù)不夠準(zhǔn)確，還要重新測(cè)量，投入的成本更高。但是，使用GPS測(cè)繪技術(shù)不需要設(shè)置大量控制測(cè)量點(diǎn)，極大地降低了測(cè)量成本。如果是在地勢(shì)較為平坦的地區(qū)進(jìn)行測(cè)量，GPS測(cè)繪技術(shù)的測(cè)量范圍會(huì)更大，以測(cè)量點(diǎn)為圓心，半徑5km以內(nèi)的區(qū)域都能測(cè)量，不僅能減少人力、物力的投入，還能極大地縮短測(cè)量時(shí)間，減少時(shí)間成本。GPS測(cè)繪技術(shù)測(cè)量的準(zhǔn)確度高、誤差較小，可以減少重測(cè)的次數(shù)，不僅縮短了測(cè)量時(shí)間，還提高了測(cè)量工作的效率[4-6]。

1.3中間過(guò)程不用校核

以往進(jìn)行地質(zhì)工程測(cè)量時(shí)，工序比較復(fù)雜，測(cè)量結(jié)果出來(lái)后，需要工作人員收集控制測(cè)量點(diǎn)的數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。但是，人為操作容易失誤，為了保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確度，工作人員讀取數(shù)據(jù)之后還要核驗(yàn)。比如使用全站儀測(cè)量數(shù)據(jù)時(shí)，利用測(cè)量前視鏡與后視鏡的方法進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，兩種數(shù)據(jù)如果存在較大誤差，就表示數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確，要重新測(cè)量。如果使用GPS測(cè)繪技術(shù)，則不需要工作人員人工核驗(yàn)數(shù)據(jù)。在放置設(shè)備時(shí)，設(shè)置好測(cè)量設(shè)備的相關(guān)參數(shù)，工作人員只需將設(shè)備放在測(cè)量點(diǎn)就能離開(kāi)，測(cè)量的數(shù)據(jù)會(huì)自動(dòng)傳送到電腦上，避免數(shù)據(jù)審核不通過(guò)而再次進(jìn)行測(cè)量的步驟，節(jié)省測(cè)量時(shí)間。

1.4操作步驟簡(jiǎn)單

傳統(tǒng)測(cè)量方法使用的測(cè)量設(shè)備都需要人工操作，主要設(shè)備為全站儀、棱鏡、錨桿、直尺等，開(kāi)始測(cè)量前都要提前設(shè)置好參數(shù)、調(diào)試好設(shè)備，因此，工作人員要做大量的前期工作，由于每次測(cè)量的要求都不同，測(cè)量前還要針對(duì)工程情況進(jìn)行培訓(xùn)，保證測(cè)量工作能順利開(kāi)展。GPS測(cè)繪技術(shù)使用的測(cè)量設(shè)備與電腦相連，具備自動(dòng)測(cè)量并且自動(dòng)傳輸數(shù)據(jù)的功能，工作人員只需將設(shè)備準(zhǔn)確放到測(cè)量點(diǎn)，設(shè)備就可以自行工作，操作方便簡(jiǎn)單，對(duì)工作人員的要求較低。

2GPS測(cè)繪技術(shù)在地質(zhì)工程測(cè)量中的具體應(yīng)用

2.1定位技術(shù)

GPS測(cè)繪技術(shù)具有靜態(tài)定位功能，主要作用是可以設(shè)置精密、完整的控制網(wǎng)，通過(guò)定位技術(shù)達(dá)到實(shí)時(shí)監(jiān)控測(cè)量區(qū)域的目的。如果測(cè)量區(qū)域發(fā)生變化，定位功能可以改變測(cè)量區(qū)域，保障測(cè)量的準(zhǔn)確性。定位技術(shù)還可以根據(jù)測(cè)量工作的需要，調(diào)整工程項(xiàng)目的示意圖比例，根據(jù)工程建設(shè)情況實(shí)時(shí)更新示意圖。此外，使用定位技術(shù)時(shí)，能任意選擇定位區(qū)域中的測(cè)量點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量，還可以保證測(cè)量準(zhǔn)確度。使用GPS測(cè)繪技術(shù)的設(shè)備也有多種，不同設(shè)備的準(zhǔn)確度不同，所以要根據(jù)工程建設(shè)的需要選擇合適的設(shè)備。

2.2定線測(cè)量技術(shù)

保障地質(zhì)項(xiàng)目作業(yè)質(zhì)量的基礎(chǔ)是精準(zhǔn)的測(cè)量數(shù)據(jù)。傳統(tǒng)的測(cè)量工作需要較多工作人員進(jìn)行測(cè)量，但是GPS測(cè)繪技術(shù)操作簡(jiǎn)單方便，極大地節(jié)約了人力和測(cè)量時(shí)間。使用GPS測(cè)繪技術(shù)時(shí)，工作人員只要確定起始樁點(diǎn)方位，在進(jìn)行定線測(cè)量時(shí)，給需要測(cè)量的點(diǎn)設(shè)置編號(hào)，在測(cè)量設(shè)備上輸入各項(xiàng)參數(shù)后，設(shè)備就會(huì)自動(dòng)測(cè)量，與設(shè)備連接的電腦上會(huì)出現(xiàn)測(cè)量結(jié)果，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行校對(duì)核準(zhǔn)。如果校對(duì)時(shí)發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)誤差過(guò)大，還可以人工調(diào)整，能夠確保數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確度[7-8]。

2.3控制測(cè)量技術(shù)

在開(kāi)展地質(zhì)工程前期測(cè)量工作時(shí)，測(cè)量工作人員除了要測(cè)量建設(shè)區(qū)域的數(shù)據(jù)，還要測(cè)量作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)周?chē)臄?shù)據(jù)，尤其是正在作業(yè)或即將作業(yè)的區(qū)域。根據(jù)周?chē)h(huán)境的測(cè)量數(shù)據(jù)，可以預(yù)測(cè)周?chē)淖鳂I(yè)活動(dòng)對(duì)己方作業(yè)項(xiàng)目的影響，并設(shè)計(jì)應(yīng)對(duì)方案，保障工程建設(shè)的順利開(kāi)展。使用控制測(cè)量技術(shù)，可以將測(cè)量區(qū)域分塊測(cè)量，使用GPS測(cè)繪技術(shù)，極大地縮短測(cè)量時(shí)間，為設(shè)計(jì)人員多爭(zhēng)取一些構(gòu)思時(shí)間。

2.4放線測(cè)量技術(shù)

放線測(cè)量技術(shù)和定線測(cè)量技術(shù)不同，需要在整個(gè)地質(zhì)項(xiàng)目建設(shè)過(guò)程中使用。測(cè)量工作的開(kāi)展主要考慮測(cè)量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確度和項(xiàng)目的空間布局。GPS測(cè)繪技術(shù)能有效推進(jìn)該項(xiàng)工作，提高測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確度，達(dá)到放線測(cè)量的要求。同時(shí)，在進(jìn)行放線測(cè)量工作時(shí)，測(cè)量結(jié)果要使用統(tǒng)一的記錄方法，有利于后期計(jì)算數(shù)據(jù)。

2.5采集和處理數(shù)據(jù)

首先，在采集數(shù)據(jù)的過(guò)程中，工作人員要備份測(cè)量數(shù)據(jù)，做好相關(guān)的預(yù)處理作業(yè)，盡可能將環(huán)境和人為因素對(duì)測(cè)量結(jié)果準(zhǔn)確度產(chǎn)生的影響降到最低，消除測(cè)量誤差，根據(jù)獲知的高程點(diǎn)數(shù)量和三維坐標(biāo)等數(shù)據(jù)，評(píng)估實(shí)際采集的數(shù)據(jù)的可靠性與準(zhǔn)確性，并輸入相應(yīng)軟件中。其次，在處理數(shù)據(jù)的過(guò)程中，工作人員可以合理使用基線解算法和網(wǎng)平差結(jié)算法，相較于以往的數(shù)據(jù)處理技術(shù)，能輔助或取代人工，實(shí)施自動(dòng)化計(jì)算，提升工作效率，最大限度地降低人為失誤對(duì)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確度產(chǎn)生的影響，還能降低計(jì)算偏差和錯(cuò)誤等發(fā)生的概率。工作人員可將快速靜態(tài)測(cè)量技術(shù)和靜態(tài)測(cè)量技術(shù)有效結(jié)合，若實(shí)際測(cè)量所得數(shù)據(jù)相近，且準(zhǔn)確度符合要求，則代表數(shù)據(jù)準(zhǔn)確可靠，能直接解譯處理GPS信號(hào)。若所得數(shù)據(jù)存在較大偏差，則表示點(diǎn)位位置影響了測(cè)量精度，要求工作人員優(yōu)化數(shù)據(jù)處理，調(diào)整觀測(cè)時(shí)間段，盡可能減小數(shù)據(jù)處理的偏差。

2.6外業(yè)測(cè)量

在實(shí)施外業(yè)測(cè)量的過(guò)程中，使用的GPS作業(yè)模式不同，操作要點(diǎn)也有差別，要求工作人員重視3個(gè)方面。（1）在使用經(jīng)典靜態(tài)定位方式的過(guò)程中，要求將信號(hào)接收機(jī)同時(shí)布設(shè)于基線兩段位置，至少對(duì)4顆GPS衛(wèi)星實(shí)施同步跟蹤監(jiān)測(cè)。此后，需要平差處理基線觀測(cè)封閉圖形，將測(cè)量偏差降到最低。（2）在使用快速靜態(tài)定位方式的過(guò)程中，需將流動(dòng)站以及基準(zhǔn)站布設(shè)于測(cè)區(qū)中，且將信號(hào)接收機(jī)裝設(shè)于每一個(gè)站點(diǎn)中，基準(zhǔn)站主要用于連續(xù)跟蹤GPS衛(wèi)星，流動(dòng)站用于觀測(cè)GPS衛(wèi)星。（3）在使用準(zhǔn)動(dòng)態(tài)定位方式的過(guò)程中，要事先將一個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)設(shè)置于測(cè)區(qū)中，同時(shí)布設(shè)信號(hào)接收機(jī)來(lái)連續(xù)觀測(cè)GPS信號(hào)。

3GPS測(cè)繪技術(shù)在地質(zhì)工程測(cè)量中應(yīng)用的改進(jìn)與優(yōu)化

3.1GPS技術(shù)層面

開(kāi)展測(cè)量工作時(shí)，要在基準(zhǔn)點(diǎn)精準(zhǔn)的基礎(chǔ)上進(jìn)行復(fù)核校對(duì)，GPS測(cè)繪技術(shù)和傳統(tǒng)測(cè)繪技術(shù)相同，測(cè)量起算點(diǎn)和觀察點(diǎn)的設(shè)置都要合理。為了盡可能減小GPS測(cè)量的誤差，可以使用以下兩種方式：（1）開(kāi)展測(cè)量工作時(shí)，要盡量避開(kāi)遮蔽物，在條件允許的情況下，盡量清除遮蔽物。（2）提高設(shè)備的抗干擾能力，增強(qiáng)設(shè)備的信號(hào)。GPS測(cè)繪技術(shù)測(cè)量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確度較高，但是放置設(shè)備的測(cè)量點(diǎn)還需要人工檢驗(yàn)核準(zhǔn)，以全面保障測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確度。

3.2工作人員層面

人工測(cè)量數(shù)據(jù)時(shí)，操作失誤是導(dǎo)致數(shù)據(jù)誤差的主要原因之一。因此，使用GPS測(cè)繪技術(shù)要求工作人員的專(zhuān)業(yè)能力和綜合能力必須過(guò)關(guān)。首先，地質(zhì)作業(yè)單位要定期開(kāi)設(shè)培訓(xùn)班，對(duì)測(cè)量人員進(jìn)行專(zhuān)業(yè)技能培訓(xùn)，實(shí)時(shí)關(guān)注更新的測(cè)量技術(shù)并及時(shí)組織工作人員培訓(xùn)。其次，制定測(cè)量工作的操作守則，對(duì)于違法操作的工作人員要予以懲罰，提高測(cè)量人員的工作規(guī)范程度。最后，細(xì)化測(cè)量工作的各個(gè)流程，制定各個(gè)階段的工作計(jì)劃和目標(biāo)，嚴(yán)格按照工作計(jì)劃推進(jìn)測(cè)量工作。

4結(jié)語(yǔ)

GPS測(cè)繪技術(shù)的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，在眾多行業(yè)中發(fā)揮了重要作用。在地質(zhì)工程中使用GPS測(cè)繪技術(shù)，不僅可以提高測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性、科學(xué)性、合理性，還可以減少測(cè)量工作的投入成本。應(yīng)用GPS測(cè)繪技術(shù)可以提高地質(zhì)工程項(xiàng)目的作業(yè)質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)效益，對(duì)推動(dòng)地質(zhì)行業(yè)的發(fā)展具有重要意義。

作者:李潔 郭夢(mèng) 單位:河南測(cè)繪職業(yè)學(xué)院遙感工程系