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工程测量GPS技术存在问题与对策

2019/09/05 阅读:

【关键词】工程测量;GPS技术;问题;解决措施

作为工程建设的重要环节,工程测量对数据准确度要求很高。一旦测量数据出现问题,导致整个工程质量受到影响。为了提升工程测量精度,避免资源不必要浪费,同时保障工程建设质量,人们将GPS技术应用到了工程测量当中。但由于各种主观及客观因素的影响,工程测量中GPS技术的应用存在一些问题有待解决。现以道路工程为例,讨论GPS技术的应用、应用问题及问题解决措施,希望能够对我国工程测量技术的发展提供理论帮助。

1工程测量中GPS技术的应用

1.1工程控制网建设

工程控制网说的是为工程建设布设的专用测量控制网,其作用在于为各项测量工作提供位置基准,满足工程建设不同阶段测绘的要求,其建立一般根据工程类型、规模及所处地形而定。在道路工程中应用GPS技术建设工程控制网,不受地形限制,可在某一特定精度下直接选定待测点的WGS-84坐标,而相邻观测点间无需通视,其坐标也无需逐级传递。所以,测量中并无传递误差。由此可见,GPS技术对减少道路工程测量误差有重要作用。值得一提的是,由于GPS绝对定位的定位精度较低,所以道路工程中常用GPS相对定位。比如说布设四等级道路平面控制网,根据道路工程实际,沿道路走向平均450米左右布设一对GPS控制点,采用边连式的控制网,确定其满足多余观测需求。为保证选点可靠性,选定两个控制网的起算点,获得坐标转换参数。为避免信号干扰及施工影响,将控制点布设在施工红线外满足通视需求的地方。

1.2变形监测

变形监测说的是对工程变形现象的持续监测、对变形形态的分析与对发展态势的预测,其目的在于反馈设计施工质量,研究正常的施工变形规律及预报变形的方法。在道路工程中应用GPS技术进行变形监测,能同时测定点的三维位移,可消除或削减系统误差对所测变形量的影响,也可直接用大地高进行垂直变形测量,避免高程转化中的精度损失。现阶段,应用GPS技术进行道路变形监测可用连续性监测和周期性重复监测两种模式。比如,对于桥梁的静动载试验,可采用连续性监测模式;对于道路地面沉降,采用周期性重复监测模式,以获取变形信息及其特征。

1.3水准点测定

水准点说的在高程控制测量时埋没的高程控制点标志,其作用在于指导施工。在道路工程测量中应用GPS进行水准点测定,主要采用GPS高程拟合方法。先通过联测得到高程异常值,再根据实际需求选择二次曲面拟合法、平面拟合法、多面函数拟合法、最小二乘法配置法等方法进行GPS高程转换,最后得到正常高程。据相关工程建设实践证明,用GPS拟合出的正常高程能满足四等水准测量精度的要求,对节约工程建设成本有重要作用。

2工程测量中GPS技术应用中存在的问题

2.1技术限制

虽然工程测量中GPS的定位及测量精度已经达到了厘米甚至是毫米级,但由于GPS对无线定位技术的依赖性较强,需要靠无线信号进行连接,而信号传输必须具备连续性,所以在信号传输方面存在技术上的限制。这样,在一些隐蔽性和存在遮挡的地方进行施工时,就不能使用GPS开展工程测量工作了。比如,深基坑边坡支护的变形监测、隧道工程地下控制网铺设、桥梁静载试验,因为受到地面、施工设备等的遮挡,所以GPS信号不强,导致接收器没有办法连续接收信号,甚至是接收不到信号,从而造成测量精度不达标。再如,测站周围高度角15度以上存在成片障碍物,测站离微波信号发射台、变压器、高压线距离较近,测站周围有围墙、广告牌等反射信号物,都会影响测量精度。另外,在信号接收不到的情况下,很大程度上会发生观测值跳跃,不仅会影响测量数据准确性,也会阻碍工程建设进程,还有可能会使人员产生消极情绪。

2.2人员水平欠缺

在工程测量中应用GPS测量技术,涉及到数学、工程、技术、机械等多个学科的知识,包含较多的工序,这就对技术人员及操作人员的业务水平提出了更高的要求。但是,现阶段的工程建设单位或部门中,大多人员并不具备丰富的、与GPS测量技术应用有关的知识,对GPS设备及相关操作掌握不熟练,也不能独立解决其应用中出现的问题,从而造成数据测量准确度缺失的问题。另外,随着GPS的应用,管理人员承担的任务直线上升。不仅要对工程建设现场管理工作进行有效规划,合理安排现场施工人员,还要按照工程建设要求及国家标准对测量及施工情况进行严格管控。但实际上,大多管理人员的现场管理能力及对GPS技术的认识还有待进一步提高。

2.3现场管理不到位

GPS技术下的工程测量包括施测前信息收集、设备安装、人员组织、测量技术拟定、技术设计书编写(主要是GPS控制网基准和精度设计)、卫星可视性预报、最佳观测时段选择、接收机调度计划制定等,内容繁多,工序复杂,而且对精度的要求很高。要有效完成测量工作,达到测量精度要求,必须做好现场管理工作。但从当前部分道路工程测量现场管理情况来看,仍旧存在工作不到位的问题。具体表现为,施测前对工程建设周围的水文地质环境、当地气候条件等信息搜集不全面;对GPS设备管理不重视,导致其周围存在少量遮挡物;不能根据实际工程测量需求调配现场技术与操作人员,造成部分工序人员不足现象;没有严格管控技术交接流程,引起技术断层;忽略GPS测量技术的缺陷,没有严格监督技术及操作人员进行复测。

3解决工程测量中GPS技术应用问题的措施

3.1增强GPS信号及其抗干扰能力

经以上分析可知,在工程测量中应用GPS的显著问题之一就是GPS信号容易受到外界环境的影响。所以,在应用GPS时,相关部门及单位需要增强GPS信号及其抗干扰能力。一方面,在GPS信号接收机上加装GPS信号放大器,由接收天线快速锁定GPS卫星信号,经同轴电缆将卫星射频信号导入GPS-DSP主机完成信号放大、滤波及信号分配,再经发射天线将信号覆盖到收不到卫星信号的地方。另一方面,清除测站周围可以被清理的遮挡,确定其周围高度角15度以上没有成片障碍物,以及围墙、广告牌、大面积水域等反射信号物,并将其与微波信号发射台、高压线、变压器等的距离控制在200m以外,以减少外界环境对GPS信号的干扰。

3.2加强人员培训

技术、操作与管理人员的知识技能水平与业务水平的高低与否直接影响GPS测量的准确度,关系到工程测量的进展。所以,在应用GPS时,相关部门及单位需要在不影响工程建设的基础上加强人员培训。(1)开展GPS基础知识培训,包括GPS的概念、发展过程、系统组成、系统指标、GPS信号、定位原理、定位方式、测距原理及实现、误差来源、卫星几何图形结构、误差虚弱的方法、差分定位、干扰及抗干扰、常用GPS技术、GPS测量常用坐标系等。(2)开展GPS技术培训,包括GPS静态测量与数据处理、GPSRTK测量、GPS高程测量等。(3)开展GPS设备安装及使用培训,明确指出设备安装及使用要点、注意事项。(4)开展计算机操作培训,包括常用数据分析软件、测量软件、网络操作平台等。

3.3严格落实现场管理工作

现场管理工作是增强工程测量有效性的重要保障之一,也是提高工程建设效率及质量的重要途径之一。因此,在应用GPS时,相关单位或部门需要严格贯彻落实现场管理工作。例如,监督技术人员做好实测前的勘查工作,确保其收集到工程建设周围水文地质环境、气候条件等的全面信息;注重GPS设备管理,保证其周围不存在成片障碍物、信号干扰物及反射信号物;根据工程测量需求合理调配技术及操作人员,确保每一工序、每一设备都有人负责;严格把控技术交接流程,一道工序完成时,报审批后进行下一道工序;重视GPS技术缺陷,严格监督技术及操作人员复测。

4结语

综上所述,在工程测量中,GPS技术可应用于工程控制网建设、变形监测及水准点测定等方面,对提高工程测量精度、节约工程建设成本有重要作用。从当前GPS技术在工程测量中的应用情况来看,其中存在技术限制、人员水平欠缺、现场管理不到位等问题。要解决这些问题,相关单位或部门应当注重增强GPS信号及其抗干扰能力,并加强对技术人员、操作人员及管理人员的培训,同时严格落实现场管理工作,从而实现GPS技术在工程测量中的有效应用,在提高工程建设效率与质量的同时,促进GPS测量技术的发展。

参考文献

[1]王毅,刘俊卿.工程测量中GPS技术存在的问题及其解决措施[J].城市建设理论研究(电子版),2017(34):119.

[2]续宗仁.工程测量中GPS技术存在的问题及解决措施[J].工程建设与设计,2018(07):72-73+77.

[3]李宇.工程测量中GPS技术存在的问题及其解决措施[J].世界有色金属,2017(01):69+71.

作者:高一文 单位:太原煤气化龙泉能源发展有限公司

工程测量GPS技术存在问题与对策

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