GPS測量技術(shù)在測量工程中應(yīng)用優(yōu)勢探討

摘要：隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，GPS測量技術(shù)已發(fā)展成為包含靜態(tài)測量、快速靜態(tài)測量、實時動態(tài)測量（RTK）、連續(xù)運(yùn)行參考站（CORS系統(tǒng)）等多種作業(yè)模式的定位技術(shù)，這使得GPS測量能夠滿足各種不同精度的測量要求，并在工程測量的各個方面得到廣泛應(yīng)用。本文通過實例，對GPS測量技術(shù)的優(yōu)點及具體應(yīng)用特點進(jìn)行相關(guān)闡述。

關(guān)鍵詞：GPS測量技術(shù)；多模式作業(yè)；工程測量

一、GPS測量技術(shù)的優(yōu)點

GPS測量技術(shù)與傳統(tǒng)的測量方法相比具有的優(yōu)勢：

①GPS測量的各測站間無須通視，從而使得測站的布設(shè)更加自由、方便，省去了不必要的過渡點，能夠有效節(jié)約觀測費(fèi)用、減少必要的觀測時間；②GPS測量技術(shù)可以同時提供點位的三維坐標(biāo)（GPS測量在測定點位的平面位置同時，也能夠提供點位的大地高）；③GPS測量能夠全天時、全天候作業(yè)；④GPS測量速度快（E級GPS靜態(tài)測量單一測站的觀測時間一般為40～60min，等級越高，觀測時間越長；GPS實時動態(tài)測量（RTK）技術(shù)、連續(xù)運(yùn)行參考站（CORS系統(tǒng)）測量技術(shù)，在移動站完成基站連接并達(dá)到固定解后，幾秒鐘便能夠?qū)崿F(xiàn)點位定位）；⑤GPS測量技術(shù)能夠提供從外業(yè)測量數(shù)據(jù)采集、存儲、傳輸?shù)絻?nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理的一站式服務(wù)，可實現(xiàn)觀測的自動化。

二、GPS測量技術(shù)在工程測量中的應(yīng)用實例分析

GPS測量技術(shù)與全站儀測量技術(shù)在實際工作中都得到了廣泛的應(yīng)用，且各具優(yōu)勢：全站儀測量精度高、速度快，但各點位間需相互通視；GPS測量不要求通視，但需要保證接收機(jī)能夠接收到足夠數(shù)量、質(zhì)量足夠好的衛(wèi)星信號，對點位的環(huán)境要求高。

全站儀測量技術(shù)應(yīng)用時間長，經(jīng)歷幾十年的發(fā)展、優(yōu)化與改良，該技術(shù)已臻于成熟、完善；而GPS測量技術(shù)起步相對晚，從軍用到民用各領(lǐng)域中的技術(shù)應(yīng)用正蓬勃發(fā)展，且仍處在不斷地優(yōu)化、完善中。雖然，上述兩種測量技術(shù)在工程實際中均得到廣泛應(yīng)用，但在滿足相關(guān)規(guī)范及工程需要的前提下，兩者的測量成果在精度等方面存在些許差別。本文以下部分，將通過工程實例中不同作業(yè)模式下的GPS測量成果與常規(guī)的全站儀測量成果間的對比，對兩種技術(shù)進(jìn)行實例分析。

（一）GPS靜態(tài)測量（四等）與全站儀測量的成果對比分析

GPS靜態(tài)測量模式主要用于控制點的測量上，為與全站儀測量技術(shù)形成有效對比，本文對采用兩種測量方式下獲取的某辦公樓的竣工測量的控制測量成果數(shù)據(jù)進(jìn)行對比分析（見表1）。

表1 某辦公樓竣工控制測量成果對比

點號坐標(biāo)（m）較差

（mm）

軸系GPS靜態(tài)測量全站儀測量

A1N311713.998311713.9944

E515684.098515684.0953

高程27.81827.8126

A2N311465.977311465.982-5

E515552.087515552.0870

高程28.99628.9879

A3N310352.509310352.5054

E518655.245518655.251-6

高程27.57427.5704

A4N310556.944310556.9440

E518639.601518639.5983

高程25.53025.5237

從表1中數(shù)據(jù)可以看出，實例中的各控制點點位的GPS靜態(tài)測量（四等）成果和全站儀測量成果的平面較差和高程較差能有效控制在10mm以內(nèi)，兩種測量技術(shù)均能夠滿足四等及以下的導(dǎo)線測量和水準(zhǔn)測量（GPS高程擬合時需要額外的已知水準(zhǔn)點數(shù)據(jù)）的要求。

GPS靜態(tài)定位技術(shù)相比于全站儀測量有很多優(yōu)勢（詳情見第一節(jié)中內(nèi)容）——它定位快速、高效、無需通視、節(jié)省人力、物力、作業(yè)范圍大，所以在滿足工程需要的前提下，GPS靜態(tài)測量技術(shù)的經(jīng)濟(jì)效益較突出，在市場競爭激烈的大環(huán)境下具有廣闊的市場前景。

（二）GPS實時動態(tài)測量（RTK）與全站儀測量的成果對比分析

GPS實時動態(tài)測量（RTK）操作方便，測量速度快，但定位精度相對較低，一般用于勘察定位、地形測量等對精度要求較低的工程測量項目中。本文對兩種測量方式下獲取的某客運(yùn)專線勘察定位項目的測量成果進(jìn)行對比分析（見表2）。

表 2 某客運(yùn)專線勘察鉆孔定位測量成果對比

點號坐標(biāo)（m）較差

（mm）

軸系GPS動態(tài)測量（RTK）全站儀

3700N4449036.8234449036.81013

E421627.440421627.42119

高程9.5839.603-20

3730N4449111.4074449111.427-20

E421664.187421664.206-19

高程9.5629.600-38

3736N4449257.4804449257.520-40

E421736.406421736.457-51

高程5.5375.580-43

3739N4449287.1564449287.14115

E421751.235421751.16273

高程6.4096.38029

從表2中數(shù)據(jù)可以看出，GPS實時動態(tài)測量（RTK）和全站儀測量成果的平面較差能有效的控制在0.25m之內(nèi)，且點位高程較差均小于50mm。由此可知，GPS實時動態(tài)測量（RTK）成果能夠滿足工程勘察中初勘平面允許誤差0.50m，高程允許誤差50mm，及詳勘平面允許誤差0.25m，高程允許誤差50mm的要求。

由于，GPS實時動態(tài)測量（RTK）作業(yè)時，無需頻繁地移動基準(zhǔn)站、具有較大的作業(yè)半徑，且避免了全站儀測量時需要通視的要求和分級布設(shè)控制網(wǎng)的復(fù)雜過程，故該測量技術(shù)能夠大幅節(jié)約人力和時間，提高測量效率。實際工程中，我們需視各工程的具體技術(shù)要求，對GPS測量模式進(jìn)行合理地選擇。

三、GPS測量技術(shù)工程實際中的優(yōu)化思路

上述兩個工程實例對GPS測量優(yōu)勢和多種模式下的測量精度等做出了直觀說明，實際中我們可以根據(jù)工程的實際情況和技術(shù)要求，在保證工程質(zhì)量的前提下，對GPS測量技術(shù)的各種作業(yè)模式的進(jìn)行必要地優(yōu)化組合，必要時加入其他測量技術(shù)（例如導(dǎo)線測量技術(shù)等）來綜合制定具體的施工方案，以實現(xiàn)節(jié)約生產(chǎn)成本、提高項目經(jīng)濟(jì)效益的目的。

四、結(jié)束語

GPS測量的內(nèi)部符合精度高、無需通視、測量時間短、能夠長距離、全天候作業(yè)等特點使得其在工程測量中具有明顯的優(yōu)勢；GPS測量對點位的環(huán)境要求高的特點，需要我們在點位踏勘時考慮得更為周全，比如，測站布設(shè)時要選擇空曠且無信號干擾的地方等；GPS測量時為得到高精度解，作業(yè)前首先要做好測區(qū)的星歷分析，選擇最佳的觀測時段來保證外業(yè)測量成果的精度和可靠性，內(nèi)業(yè)解算時可參考精密星歷數(shù)據(jù)進(jìn)行基線解算；GPS實時動態(tài)測量（RTK）、連續(xù)運(yùn)行參考站（CORS系統(tǒng)）等動態(tài)模式作業(yè)時，移動端需在完成初始化并取得固定解后，再進(jìn)行現(xiàn)場作業(yè)。在實際工程中，我們除利用能多模式作業(yè)的GPS測量技術(shù)外，可根據(jù)工程的實際需要，適當(dāng)?shù)亟Y(jié)合全站儀測量等傳統(tǒng)測繪技術(shù)，對工程項目進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計，以達(dá)到高效、低成本完成工程目標(biāo)的目的。

目前，昂貴的設(shè)備采購成本（特別是高精度的雙頻接收機(jī)）、不完善的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)（例如CORS基站等）、難以建立高精度的高程異常改正模型等成為了GPS測量技術(shù)推廣、利用的限制條件，今后，價格低廉的高精度GPS信號接收設(shè)備的研發(fā)、單機(jī)多天線作業(yè)模式信號接收設(shè)備及配套軟件的研發(fā)、高精度高程異常改正模型的建立等將成為未來GPS測量技術(shù)發(fā)展、推廣的新方向。