GPS测量技术在工程测绘中的运用探析

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摘要：随着社会高速发展，人们对各种建设工程都提出了更高的要求，而测绘工作作为工程建设行业的基础，它的误差在一定程度上对工程的影响是巨大的。不过由于全球定位信息系统（gps）产业的高速发展和普及，并且在实际工程测绘中得到运用。文章就GPS测量技术在工程测绘中的运用探析。

关键词：GPS测量技术；工程测绘；运用

中图分类号：K826.16 文献标识码：A 文章编号：

就目前的测绘应用领域日趋广泛化，这些变化得益于当代新技术的发展，使古老的测绘工程学科“年轻化”，具有广阔的发展与应用前景。本文从实际工作经验出发，阐述有关测绘工程理论及GPS测绘工程的应用与实践。

1.工程测量相关理论

在各种工程建设的勘察设计、施工建设和运营管理各阶段所进行的各种测量工作。工程测量可分为工业与民用建设测量、铁路测量、公路测量、桥梁测量、隧道与地下工程测量、矿山测量、水利地下工程测量等。

2.工程测量的任务

工程测量的任务包括工程控制网建立、工程地形图测绘、施工放样定位、竣工测量以及变形测量等。在勘察设计阶段测绘大比例尺地形图，在施工阶段建立施工控制网和设计目标的位置放样，在运营管理阶段进行竣工测量和建筑物的变形观测。

3.工程控制网建立

工程控制网为在工程建设范围内提供统一的坐标、高程基准和控制测量误差的积累。

3.1控制测量概述

测量工作必须遵循“从整体到局部，先控制后碎部”的原则，以避免误差累积，保证测量精度。控制测量的目的是以较高的精度测定地面上一系列控制点的平面位置和高程，为地形测量和各种工程测量提供依据。控制测量又分为平面控制测量和高程控制测量。平面控制测量确定控制点的平面位置；高程控制测量确定控制点的高程。由控制点所构成的几何图形称为控制网，控制网又分为平面控制网和高程控制网。

3.2测量控制网的分类：

按范围和用途，测量控制网可以分为3大类：全球控制网、国家控制网和工程控制网。①全球控制网：由国际组织在全球范围内建立的大地测量参考框架。主要用于确定、研究地球的形状、大小及其运动变化，确定和研究地球的板块运动等。②国家控制网：是由各国测绘部门建立的区域性大地测量框架。主要作用是：提供全国范围内的统一测量坐标系；确保国家基本图的测绘与更新；满足大比例尺测图的精度要求；为精密确定地面点的位置提供已知点及其在特定坐标系下的坐标。

③工程控制网：是工程项目的空间位置参考框架，是针对某项具体工程建设测图、施工或管理的需要，在一定区域内布设的平面和高程控制网。

4.控制测量的方法

控制测量的方法主要有3种：交会测量、导线测量、三角测量。

5. GPS测量工程

5.1工程控制网的分类

（1）按用途分为：测图控制网、施工（测量）控制网、变形监测网、安装（测量）控制网、精密工程控制网等；

（2）按网形分为：三角网、导线网、混合网、方格网；

（3）按施测方法分为：测角网、测边网、边角网、GPS网；总之，工程控制网是针对某项工程而布设的专用控制网，根据工程建设的不同阶段对控制网提出的不同要求，工程控制网一般可分为：

①测图控制网：在工程设计阶段建立的用于测绘大比例尺地形图的测量控制网。②施工控制网：在工程施工阶段建立的用于工程施工放样的测量控网。③变形观测专业控制网：在工程竣工后的运营阶段，建立的以监测建筑物变形为目的变形观测专用控制网。有时又把以上施工和运营阶段布设的控制网称为专用控制网。

5.2工程控制网的作用

工程控制网的作用是为工程建设提供工程范围内统一的参考框架，为各种测量工作提供位置基准，满足工程建设不同阶段对测绘在质量（精度、可靠性）、进度（速度）和费用等方面的要求。工程控制网也具有控制全局、提供基准和控制测量误差累积的作用。工程控制网的建立过程工程控制网的建立步骤：设计、选点埋石、观测和平差计算。

5.3工程控制网的质量准则

（1）精度准则：精度准则包括总体精度、点位精度、相对点位精度、未知数函数的精度等，反映网的精度。

（2）可靠性准则（可靠性、可靠性准则）：可靠性：指发现观测值粗差能力（内部可靠性）和抵抗观测值粗差对平差结果影响的能力（外部可靠性）。

（3）灵敏度准则（灵敏度）：灵敏度准则仅对变形监测网而言，是在某一方向上网点精度的反映，网的灵敏度越高，要求观测值的精度也越高。

（4）费用准则：费用准则有两个原则，费用一定，网的质量最好；网的质量满足。

5.4工程测量平面控制网的布设方案

5.4.1测图控制网的布设：

为工程建设的规划设计而进行的测图工作，根据测区面积的大小、测图比例尺的不同，对于测图的要求也各有不同。各个等级的控制网都有可能作为测区的首级控制。根据《工程测量规范》的规定：测图平面控制网的等级划分，卫星定位测量控制网依次为：二、三、四等和一、二级，导线及导线网依次为三、四等和一、二、三级，三角形网依次为二、三、四等和一、二级。目前，已不再有纯粹的测角三角网，首级控制一般采用GPS网，其平均边长和精度参照三角网的技术要求。

5.4.2施工控制网的布置

设施工控制网的精度一般应高于测图控制网。施工控制网的布设应根据总平面图设计和施工地区的地形条件来确定。对于起伏较大的山岭地区（如水利枢纽）及跨江河的工程（如大桥），过去一般采用三角测量（或边角测量）的方法建网；对于地形平坦但通视比较困难的地区，例如扩建或改建的工业场地，多采用导网；而对于建筑物多为矩形且布置比较规矩和密集的工业场地，可布设成规矩的建筑方格网。现在大多数已为GPS网。对于高精度的施工控制网，可将GPS网与地面边角网或导线网结合，使二者的优势互补。

5.4.3工程控制网的数据处理

工程控制网数据处理（控制网平差）的主要内容包括观测值检验和网的平差。平差是求未知数（坐标、高程）的最佳估值、评定总体精度、点位精度、相对点位精度以及未知数函数精度等。

5.4.4测图比例尺选择

对于测绘工作者而言，测图比例尺影响着控制网的布设方案、观测精度、地形点的密度以及等高距等，这些都是关系到测量工作量的基本问题。而对于设计人员而言，比例尺的大小影响到图面所表示内容的精确程度、详细程度和明晰程度，这些又是影响设计工作的基本因素。因此，测图比例尺的选择，应该根据工程建设的性质、用图单位的要求、工程建设与竣工运营过程中的需要以及地形图的测绘方法等方面综合考虑。专用地形图比例尺的选择除像测绘基本图那样与测区面积、建筑密度有关以外，工程设计阶段不同对测图比例尺的要求也不一样，通常情况下，专用地形图的比例尺和适用范围可根据《工程测量规范》选择，如设计有特殊要求时，应进行商定，一般以满足设计需要为准。对于模拟法测图，在测图之前应首先确定测图比例尺；而对于数字测图，测图前只需知道地形图必须达到的精度即可，地形图的比例尺及等高距可以在图形生成或图形输出时根据要求自由改变，这也是数字测图的优点之一。

5.4.5全野外测绘方法

①传统地形测量（图解法测图或称模拟法测图）：常采用平板仪、水准仪或经纬仪、测距仪或皮尺、钢尺等工具测量。

②数字测图（解析法测图）：采用全站仪等测量仪器、电子手簿、计算机、绘仪、相应软件。又可分为：全站仪数字测图和基于GPS的数字测图数字测图的模式（方法）：平板测量数字化模式、数字测记模式、采集调绘模式、电子平板测绘模式、遥控电子平板模式及内外无缝作业模式等。

5.4.6工程地形图应用

工程地形图应用的内容：获取工程设计中所需的各种地形信息、量测点的坐标和高程、点间距离和坡度、直线方位，按一定方向绘制断面图，设计坡度线，计算汇水面积、水库库容、土石方量等。其中数字高程模型（DEM）以一定结构的数字表示实际地形空间分布的模型，用于空间分析和三维建模。

5.4.7规划与工程测量

规划（定线）测量的基本方法:解析法：根据规划设计或图上的线路中线位置，在图上或在实地量取必要的决定线路位置的特征点的数据作为定线依据（称为定线条件），通过测量和计算将其中线位置测设到实地，并最后用解析数据来表示整个线路的确切位置，这种方法称为解析法。解析法定线精度较高，不受设计图纸精度的影响。因此，解析法适用于城镇建筑区的线路工程和城市规划道路定线测量。

6.结语

不管是什么，基础是关键，我想在不久的未来，国家必将把测绘提升到战略地位。当然，测绘技术要保持它的先进性，就像GPS技术在工程测量中带来的高效率，高精准度，必将成为未来发展新目标。

参考资料：

[1]杨晓明、段莉．数据地形图测绘中的几个问题探析[J]．测绘通报，2004（10）.

[2]王晏民、洪立波、过静等.现代工程测量技术发展与应用[J].测绘通报,2007.

[3]刘叶明.GPS技术在工程中测量中的应用[J].科技风.2010（7）.