討論GPS技術(shù)在工程測量中的應(yīng)用

滕州市房地產(chǎn)管理局 277599

摘要：社會經(jīng)濟(jì)技術(shù)的迅猛發(fā)展提供了可靠的科學(xué)技術(shù)保障，各行各業(yè)在如此的良好環(huán)境與條件下遍地開花，尤其是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的普及更是迅速。信息全球化的趨勢日漸突出，而全球定位系統(tǒng)（簡稱GPS）可以為全球范圍內(nèi)的信息傳遞與流通提供過硬的技術(shù)支持，在工程測繪工作方面扮演著重要的角色。基于此，筆者將GPS定位測量技術(shù)的特點(diǎn)與優(yōu)勢及其在工程測繪中的應(yīng)用原理進(jìn)行結(jié)合，在工程測繪中的定位測量技術(shù)的具體應(yīng)用及其重要作用提出了一些自己的見解，并展望了其在工程測繪方面的發(fā)展前景。

關(guān)鍵詞：GPS技術(shù)；工程測量；組成；應(yīng)用；

一、GPS組成概述

全球定位系統(tǒng)（Global Positioning System簡稱GPS），是利用GPS定位衛(wèi)星，在全球范圍內(nèi)實(shí)時進(jìn)行定位、導(dǎo)航的系統(tǒng)。GPS起始于美國軍方的一個項(xiàng)目，主要目的是為陸?？杖箢I(lǐng)域提供實(shí)時、全天候和全球性的導(dǎo)航服務(wù)，并用于情報收集、核爆監(jiān)測和應(yīng)急通訊等一些軍事目的，后來，GPS逐漸擴(kuò)展到工程測量的領(lǐng)域，完成從軍事應(yīng)用到民用整個過程的轉(zhuǎn)變。GPS是全球范圍內(nèi)的定位和導(dǎo)航，為了更加準(zhǔn)確的進(jìn)行定位，我國就開始了全球定位系統(tǒng)接收設(shè)備的研制工作，國家進(jìn)行了很大的投入。隨著我國航天技術(shù)的逐漸成熟，在軌衛(wèi)星的數(shù)量也越來越多，全球定位系統(tǒng)信號的接收工作也變得相對容易起來。全球定位系統(tǒng)的研究進(jìn)入到了一個新的階段。

1.1 空間衛(wèi)星部分

全球定位系統(tǒng)的空間部分主體是空間衛(wèi)星，定位系統(tǒng)全面建成之后一共有24顆衛(wèi)星，這24顆衛(wèi)星分布在不同的軌道平面上，每個軌道平面都有三顆以上的軌道衛(wèi)星。軌道平面與赤道平面的夾角為五十五度。這樣就保證了能夠時刻對地球的任何一個地點(diǎn)進(jìn)行實(shí)時探測定位。

1.2 地面控制部分

全球定位系統(tǒng)第二個重要組成部分就是地面控制系統(tǒng)，地面控制系統(tǒng)又可以分為三部分：分別是主控系統(tǒng)、注入系統(tǒng)和監(jiān)測系統(tǒng)。地面控制系統(tǒng)的主要作用是保證空間衛(wèi)星的正常運(yùn)行，并且對空間衛(wèi)星運(yùn)行狀況進(jìn)行調(diào)整。在調(diào)整結(jié)束之后，將衛(wèi)星的最新運(yùn)行參數(shù)匯總反饋到與衛(wèi)星相關(guān)的設(shè)備中去，保證定位的精確。

1.3 用戶

這里所說的用戶并不是我們理解的通常意義上的用戶，這個用戶的概念是針對于全球定位系統(tǒng)來說的。沒有具體的指向，闡述的是一個服務(wù)的整體。簡而言之就是全球定位系統(tǒng)提供的授時和定位服務(wù)。具體指向某一設(shè)備的話就是地面接收機(jī)。接收機(jī)的主體是天線、電源和主機(jī)。最重要的部分是主機(jī)，主機(jī)的主要作用就是對空間衛(wèi)星發(fā)送的信息進(jìn)行接收處理并進(jìn)行相關(guān)的設(shè)備檢查。主要工作原理就是在接收到衛(wèi)星的相關(guān)信號之后，就進(jìn)行內(nèi)部的數(shù)據(jù)處理，然后得出相關(guān)的導(dǎo)航數(shù)據(jù)，最后根據(jù)得出的數(shù)據(jù)得出有用的信息。

二、GPS在工程測量中的應(yīng)用

2.1 GPS在建立工程的控制網(wǎng)中的應(yīng)用

測繪控制網(wǎng)是工程建設(shè)的基礎(chǔ)性工作，項(xiàng)目規(guī)模不同，對控制網(wǎng)的精度要求也不相同。一級測繪控制網(wǎng)的精度要求往往比較高，因?yàn)樽鳛闇y繪的參照點(diǎn)，位置坐標(biāo)必須要精確。在工程中常用的控制網(wǎng)的確定是采用邊角法，即用測量儀器確定控制導(dǎo)線，在測量范圍比較小時，這種方法比較方便和實(shí)用，但是在測量范圍比較大時，比如像大型的公路、隧道工程，這種方法就非常受限。這時候全球定位系統(tǒng)的優(yōu)勢就顯現(xiàn)出來了。全球定位系統(tǒng)具有很多優(yōu)點(diǎn)，它在選擇控制點(diǎn)的時候受到的限制比較少，而且精度比較高，費(fèi)用比較低。用全球定位系統(tǒng)建立控制網(wǎng)采用的是載波相位靜態(tài)差分技術(shù)，采用這種技術(shù)精度比較高，精度能達(dá)到毫米級。公路工程和隧道工程都具有縱向距離很長，橫向距離很小的特點(diǎn)。因?yàn)閷?dǎo)線法測量的范圍有限，采用常規(guī)的導(dǎo)線定測點(diǎn)的方法要測量好多次，會造成很大的誤差積累。采用上述技術(shù)就可以很好地解決這個問題。因?yàn)镚PS技術(shù)不需要地面的相互通視，可以在很遠(yuǎn)的距離設(shè)置控制點(diǎn)構(gòu)成測量三角鎖，大大節(jié)省了人力物力，提高了測量的精確度。

2.2 GPS在變形監(jiān)測中的應(yīng)用

這里指的變形監(jiān)測指的是大型建筑設(shè)施的變形監(jiān)測，比如高層建筑、水壩和大橋等。測量的主要項(xiàng)目是地基沉降位移和建筑物的傾斜位移等。這些大型設(shè)施的體積非常巨大，所處的環(huán)境也非常的復(fù)雜，對監(jiān)測的要求非常高。在測量這些大型設(shè)施的地基沉降時通常采用的方法是用水準(zhǔn)測量，對于建筑的傾斜度測量采用的是三角測量的方法。這幾種方法都比較費(fèi)時費(fèi)力。應(yīng)用GPS技術(shù)則會比較方便，比如要測量一個大壩的變形，就可以在大壩上選取幾個控制點(diǎn)，然后在控制點(diǎn)上布設(shè)GPS接收機(jī)，這樣就可以對大壩的變形進(jìn)行實(shí)時不間斷地監(jiān)測，要想遠(yuǎn)程獲取數(shù)據(jù)，還需要采用無線傳輸技術(shù)將數(shù)據(jù)傳輸?shù)綌?shù)據(jù)中心進(jìn)行處理，這樣就可以實(shí)現(xiàn)對大壩變形的實(shí)時監(jiān)測。對路面沉降的監(jiān)測也可以采用GPS技術(shù)，實(shí)施方法和大壩變形方法類似，只是沉降監(jiān)測只需要高程數(shù)據(jù)就可以。

2.3 GPS系統(tǒng)在工程測量中的外業(yè)工作

在GPS的外業(yè)測量中，最重要的是選點(diǎn)。結(jié)合工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，對于測量選點(diǎn)應(yīng)當(dāng)選取設(shè)備便于安裝，而且視野開闊的地方，包括在已有建筑物和在建高層建筑操作層上的適當(dāng)位置。為了有效地確保GPS信號不受到周圍建筑物的干擾，在測點(diǎn)應(yīng)當(dāng)選取在視場周圍沒有障礙物的地方（包括已有建筑物）。同時為了便于測點(diǎn)的擴(kuò)展觀測等用途，測點(diǎn)也適宜選取在交通便捷的地方。結(jié)合工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，我認(rèn)為，為了更準(zhǔn)確地選取合理的測點(diǎn)，選點(diǎn)人員應(yīng)當(dāng)?shù)浆F(xiàn)場采取實(shí)地勘察，根據(jù)實(shí)地情況而選取合理點(diǎn)位。同時選取的測量點(diǎn)應(yīng)當(dāng)能形成網(wǎng)狀，有利于采取點(diǎn)連接方式，測點(diǎn)選取完成后可對其采取埋設(shè)標(biāo)志，但應(yīng)當(dāng)精確地定取測點(diǎn)，同時應(yīng)確保埋設(shè)測量點(diǎn)的標(biāo)石能永久穩(wěn)定，尤其是對于施工場區(qū)外的點(diǎn)，更應(yīng)當(dāng)對測量點(diǎn)采取有效的保護(hù)措施，對于測量點(diǎn)的定名應(yīng)當(dāng)與建筑工程施工單位協(xié)商后確定。鑒于工程施工期間有較多施工人員，同時施工工序交叉多樣，這給標(biāo)石的保護(hù)增加難度。為了便于標(biāo)石的保護(hù)，應(yīng)當(dāng)采取專人保護(hù)。對于測量點(diǎn)的測量作業(yè)，通過獲取GPS信號，然后采取測量以及跟蹤處理，以獲得建筑施工所需要的定位信息和觀測數(shù)據(jù)。在天線安置工作完成后，則可以在合理的位置設(shè)置GPS接收機(jī)開始觀測。

2.4 GPS技術(shù)在圖根測量中的應(yīng)用

GPS快速靜態(tài)定位的工作原理是通過GPS接收機(jī)接收4顆以上通訊衛(wèi)星信號，解算出衛(wèi)星到GPS接收機(jī)的距離，通過衛(wèi)星在地心坐標(biāo)系的位置確定GPS接收機(jī)在該坐標(biāo)系中的位置，從而解算出多個GPS接收機(jī)的相對位置，達(dá)到相對定位的目的。在圖根控制測量中，圖根控制網(wǎng)使用4臺以上的GPS接收機(jī)，采用雙參考站，以快速靜態(tài)定位測量方式進(jìn)行觀測。每一時段同步觀測衛(wèi)星有效顆數(shù)均大于4顆，衛(wèi)星數(shù)據(jù)采樣率為15s，衛(wèi)星高度角均大于15°，PDOP值小于6，各條觀測基線的整周模糊度倍率因子在1.5以上，保證了衛(wèi)星與接收機(jī)之間具有較強(qiáng)的圖形強(qiáng)度；流動站觀測時間為15min。觀測單元間流動站的重合點(diǎn)數(shù)為2個。觀測前后使用專用GPS量高尺測量儀器高度，取中數(shù)作為該站最終站高。通過數(shù)據(jù)質(zhì)量檢核，按單基線雙差固定解作為最終結(jié)果。同步環(huán)、異步閉合環(huán)、復(fù)測基線的長度較差等均滿足規(guī)范之規(guī)定，精度很高，在觀測條件較好的情況下，滿足E級GPS的精度要求。

結(jié)束語

綜上所述，GPS定位測量技術(shù)以其獨(dú)具優(yōu)勢的高精度、經(jīng)濟(jì)高效等特點(diǎn)，在工程測繪中的應(yīng)用相當(dāng)廣泛，為促進(jìn)工程測繪的良好發(fā)展提供了有力的技術(shù)保障，也為現(xiàn)代化城市建設(shè)及工程控制網(wǎng)建設(shè)奠定了扎實(shí)的技術(shù)基礎(chǔ)，為提高工程測繪的測量精度，確保測繪結(jié)果的科學(xué)、可靠創(chuàng)造了良好條件，大大加快了信息全球化趨勢的發(fā)展及社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展與進(jìn)步。

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