GPS測繪技術(shù)在地質(zhì)工程測量中應(yīng)用
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摘要：近年來，隨著我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展速度加快，地質(zhì)行業(yè)得到進(jìn)一步提升，對地質(zhì)工程項目的測量、設(shè)計、作業(yè)要求也在逐漸提高。測量工作是地質(zhì)工程項目作業(yè)的基礎(chǔ)工作，測量數(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，測量技術(shù)的研發(fā)持續(xù)進(jìn)行，越來越多新型測量技術(shù)被成功研發(fā)并應(yīng)用到地質(zhì)工程中。主要研究gps測繪技術(shù)在地質(zhì)工程測量中的應(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；工程測量；GPS測繪技術(shù)
隨著我國經(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。測量工作是地質(zhì)作業(yè)的前期準(zhǔn)備工作，如果測量數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確，對作業(yè)進(jìn)度與效率的影響非常大，所以，地質(zhì)工程的測量工作受到高度重視。隨著科學(xué)技術(shù)水平的提高，各種新型測繪技術(shù)相繼問世并被應(yīng)用到地質(zhì)工程測量中，加快了測量速度[1-3]。全球定位系統(tǒng)（GlobalPositioningSystem，GPS）測繪技術(shù)就是一種新型技術(shù)，本研究主要探討在地質(zhì)工程測量工作中應(yīng)用GPS測繪技術(shù)的優(yōu)勢和具體方法。
1GPS測繪技術(shù)在地質(zhì)工程測量中的應(yīng)用優(yōu)勢
1.1測量準(zhǔn)確度高
以往主要選擇設(shè)置控制測量網(wǎng)的方法開展測量工作。雖然控制測量網(wǎng)具有較高的密集度，但容易被測量區(qū)域內(nèi)的遮擋物、人工操作水平、測量設(shè)備質(zhì)量等因素影響，導(dǎo)致測量結(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)工程對測量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確度要求越來越高，傳統(tǒng)的控制測量網(wǎng)方法逐漸被淘汰。新興的GPS技術(shù)是利用地球衛(wèi)星對需要測量數(shù)據(jù)的區(qū)域進(jìn)行測量，且測量過程為靜態(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)使用計算機(jī)操作，測量的數(shù)據(jù)能傳送到計算機(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)工程測量時，提高測量數(shù)據(jù)準(zhǔn)確度的方法是讓工作人員在測量區(qū)域增設(shè)控制測量點(diǎn)，每增加一個測量點(diǎn)，都要增加人力、物力。如果在測量過程中出現(xiàn)失誤，數(shù)據(jù)不夠準(zhǔn)確，還要重新測量，投入的成本更高。但是，使用GPS測繪技術(shù)不需要設(shè)置大量控制測量點(diǎn)，極大地降低了測量成本。如果是在地勢較為平坦的地區(qū)進(jìn)行測量，GPS測繪技術(shù)的測量范圍會更大，以測量點(diǎn)為圓心，半徑5km以內(nèi)的區(qū)域都能測量，不僅能減少人力、物力的投入，還能極大地縮短測量時間，減少時間成本。GPS測繪技術(shù)測量的準(zhǔn)確度高、誤差較小，可以減少重測的次數(shù)，不僅縮短了測量時間，還提高了測量工作的效率[4-6]。
1.3中間過程不用校核
以往進(jìn)行地質(zhì)工程測量時，工序比較復(fù)雜，測量結(jié)果出來后，需要工作人員收集控制測量點(diǎn)的數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計。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。比如使用全站儀測量數(shù)據(jù)時，利用測量前視鏡與后視鏡的方法進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計，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，要重新測量。如果使用GPS測繪技術(shù)，則不需要工作人員人工核驗數(shù)據(jù)。在放置設(shè)備時，設(shè)置好測量設(shè)備的相關(guān)參數(shù)，工作人員只需將設(shè)備放在測量點(diǎn)就能離開，測量的數(shù)據(jù)會自動傳送到電腦上，避免數(shù)據(jù)審核不通過而再次進(jìn)行測量的步驟，節(jié)省測量時間。
1.4操作步驟簡單
傳統(tǒng)測量方法使用的測量設(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，開始測量前都要提前設(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，由于每次測量的要求都不同，測量前還要針對工程情況進(jìn)行培訓(xùn)，保證測量工作能順利開展。GPS測繪技術(shù)使用的測量設(shè)備與電腦相連，具備自動測量并且自動傳輸數(shù)據(jù)的功能，工作人員只需將設(shè)備準(zhǔn)確放到測量點(diǎn)，設(shè)備就可以自行工作，操作方便簡單，對工作人員的要求較低。
2GPS測繪技術(shù)在地質(zhì)工程測量中的具體應(yīng)用
2.1定位技術(shù)
GPS測繪技術(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)，通過定位技術(shù)達(dá)到實時監(jiān)控測量區(qū)域的目的。如果測量區(qū)域發(fā)生變化，定位功能可以改變測量區(qū)域，保障測量的準(zhǔn)確性。定位技術(shù)還可以根據(jù)測量工作的需要，調(diào)整工程項目的示意圖比例，根據(jù)工程建設(shè)情況實時更新示意圖。此外，使用定位技術(shù)時，能任意選擇定位區(qū)域中的測量點(diǎn)進(jìn)行測量，還可以保證測量準(zhǔn)確度。使用GPS測繪技術(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定線測量技術(shù)
保障地質(zhì)項目作業(yè)質(zhì)量的基礎(chǔ)是精準(zhǔn)的測量數(shù)據(jù)。傳統(tǒng)的測量工作需要較多工作人員進(jìn)行測量，但是GPS測繪技術(shù)操作簡單方便，極大地節(jié)約了人力和測量時間。使用GPS測繪技術(shù)時，工作人員只要確定起始樁點(diǎn)方位，在進(jìn)行定線測量時，給需要測量的點(diǎn)設(shè)置編號，在測量設(shè)備上輸入各項參數(shù)后，設(shè)備就會自動測量，與設(shè)備連接的電腦上會出現(xiàn)測量結(jié)果，對數(shù)據(jù)進(jìn)行校對核準(zhǔn)。如果校對時發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)誤差過大，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控制測量技術(shù)
在開展地質(zhì)工程前期測量工作時，測量工作人員除了要測量建設(shè)區(qū)域的數(shù)據(jù)，還要測量作業(yè)現(xiàn)場周圍的數(shù)據(jù)，尤其是正在作業(yè)或即將作業(yè)的區(qū)域。根據(jù)周圍環(huán)境的測量數(shù)據(jù)，可以預(yù)測周圍的作業(yè)活動對己方作業(yè)項目的影響，并設(shè)計應(yīng)對方案，保障工程建設(shè)的順利開展。使用控制測量技術(shù)，可以將測量區(qū)域分塊測量，使用GPS測繪技術(shù)，極大地縮短測量時間，為設(shè)計人員多爭取一些構(gòu)思時間。
2.4放線測量技術(shù)
放線測量技術(shù)和定線測量技術(shù)不同，需要在整個地質(zhì)項目建設(shè)過程中使用。測量工作的開展主要考慮測量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確度和項目的空間布局。GPS測繪技術(shù)能有效推進(jìn)該項工作，提高測量結(jié)果的準(zhǔn)確度，達(dá)到放線測量的要求。同時，在進(jìn)行放線測量工作時，測量結(jié)果要使用統(tǒng)一的記錄方法，有利于后期計算數(shù)據(jù)。
2.5采集和處理數(shù)據(jù)
首先，在采集數(shù)據(jù)的過程中，工作人員要備份測量數(shù)據(jù)，做好相關(guān)的預(yù)處理作業(yè)，盡可能將環(huán)境和人為因素對測量結(jié)果準(zhǔn)確度產(chǎn)生的影響降到最低，消除測量誤差，根據(jù)獲知的高程點(diǎn)數(shù)量和三維坐標(biāo)等數(shù)據(jù)，評估實際采集的數(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，實施自動化計算，提升工作效率，最大限度地降低人為失誤對數(shù)據(jù)準(zhǔn)確度產(chǎn)生的影響，還能降低計算偏差和錯誤等發(fā)生的概率。工作人員可將快速靜態(tài)測量技術(shù)和靜態(tài)測量技術(shù)有效結(jié)合，若實際測量所得數(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。若所得數(shù)據(jù)存在較大偏差，則表示點(diǎn)位位置影響了測量精度，要求工作人員優(yōu)化數(shù)據(jù)處理，調(diào)整觀測時間段，盡可能減小數(shù)據(jù)處理的偏差。
2.6外業(yè)測量
在實施外業(yè)測量的過程中，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個方面。（1）在使用經(jīng)典靜態(tài)定位方式的過程中，要求將信號接收機(jī)同時布設(shè)于基線兩段位置，至少對4顆GPS衛(wèi)星實施同步跟蹤監(jiān)測。此后，需要平差處理基線觀測封閉圖形，將測量偏差降到最低。（2）在使用快速靜態(tài)定位方式的過程中，需將流動站以及基準(zhǔn)站布設(shè)于測區(qū)中，且將信號接收機(jī)裝設(shè)于每一個站點(diǎn)中，基準(zhǔn)站主要用于連續(xù)跟蹤GPS衛(wèi)星，流動站用于觀測GPS衛(wèi)星。（3）在使用準(zhǔn)動態(tài)定位方式的過程中，要事先將一個基準(zhǔn)點(diǎn)設(shè)置于測區(qū)中，同時布設(shè)信號接收機(jī)來連續(xù)觀測GPS信號。
3GPS測繪技術(shù)在地質(zhì)工程測量中應(yīng)用的改進(jìn)與優(yōu)化
3.1GPS技術(shù)層面
開展測量工作時，要在基準(zhǔn)點(diǎn)精準(zhǔn)的基礎(chǔ)上進(jìn)行復(fù)核校對，GPS測繪技術(shù)和傳統(tǒng)測繪技術(shù)相同，測量起算點(diǎn)和觀察點(diǎn)的設(shè)置都要合理。為了盡可能減小GPS測量的誤差，可以使用以下兩種方式：（1）開展測量工作時，要盡量避開遮蔽物，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。GPS測繪技術(shù)測量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確度較高，但是放置設(shè)備的測量點(diǎn)還需要人工檢驗核準(zhǔn)，以全面保障測量結(jié)果的準(zhǔn)確度。
3.2工作人員層面
人工測量數(shù)據(jù)時，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測繪技術(shù)要求工作人員的專業(yè)能力和綜合能力必須過關(guān)。首先，地質(zhì)作業(yè)單位要定期開設(shè)培訓(xùn)班，對測量人員進(jìn)行專業(yè)技能培訓(xùn)，實時關(guān)注更新的測量技術(shù)并及時組織工作人員培訓(xùn)。其次，制定測量工作的操作守則，對于違法操作的工作人員要予以懲罰，提高測量人員的工作規(guī)范程度。最后，細(xì)化測量工作的各個流程，制定各個階段的工作計劃和目標(biāo)，嚴(yán)格按照工作計劃推進(jìn)測量工作。
4結(jié)語
GPS測繪技術(shù)的應(yīng)用越來越廣泛，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測繪技術(shù)，不僅可以提高測量結(jié)果的準(zhǔn)確性、科學(xué)性、合理性，還可以減少測量工作的投入成本。應(yīng)用GPS測繪技術(shù)可以提高地質(zhì)工程項目的作業(yè)質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)效益，對推動地質(zhì)行業(yè)的發(fā)展具有重要意義。
作者:李潔 郭夢 單位:河南測繪職業(yè)學(xué)院遙感工程系