GPS定位技術(shù)在精密工程測(cè)量中的應(yīng)用研究

蒲正川

【摘要】在精密工程測(cè)量中，因?yàn)槠漤?xiàng)目縱多，對(duì)精度要求的變化也比較大，而且精密工程測(cè)量的工程規(guī)模以及方法也是多樣的，對(duì)測(cè)量的要求較高。GPS定位技術(shù)在精密工程測(cè)量中的使用從其設(shè)計(jì)的方案上看有這獨(dú)特的性質(zhì)。從最近幾年的科研和單位實(shí)踐中可以看出，GPS定位技術(shù)在精密工程測(cè)量中的應(yīng)用也較為廣泛。本文基于精密工程控制網(wǎng)的技術(shù)特點(diǎn)對(duì)GPS定位技術(shù)在精密工程測(cè)量中的應(yīng)用加以研究。

【關(guān)鍵詞】GPS定位技術(shù)；精密工程測(cè)量；應(yīng)用研究

引言

GPS技術(shù)是在美國(guó)研制開發(fā)的衛(wèi)星定位系統(tǒng)，GPS系統(tǒng)有著全球性、全天候和連續(xù)性的定位功能，能夠?yàn)橛脩籼峁┚艿淖鴺?biāo)[1]。當(dāng)前，在工程測(cè)量中，施工部門應(yīng)該使用全站儀進(jìn)行施工測(cè)量和檢測(cè)，這是確保工程測(cè)量和放樣進(jìn)度，實(shí)現(xiàn)工程質(zhì)量目標(biāo)的重要保證。因?yàn)镚PS因?yàn)槠鋼碛械膬?yōu)勢(shì)，在精密工程測(cè)量中也得到了重視。GPS在精密工程測(cè)量中的一般使用的是雙頻接收機(jī)載波進(jìn)行定位測(cè)量。對(duì)于GPS在定位上的精確性是在其設(shè)計(jì)以及數(shù)據(jù)處理等方面上來決定的。而GPS設(shè)計(jì)的好壞在其中也發(fā)揮著關(guān)鍵性的作用。文章對(duì)于精密工程控制網(wǎng)的技術(shù)特點(diǎn)以及其應(yīng)用進(jìn)行了討論。

1、精密工程控制網(wǎng)的技術(shù)特點(diǎn)

1.1 高精度特性

可以說，精密工程測(cè)量在工程測(cè)量時(shí)的精度能夠到毫米級(jí)，而且其相對(duì)測(cè)量也能夠達(dá)到10Lm。而且，一般在特殊的情況之下，精密工程測(cè)量一般是使用先進(jìn)的儀器和設(shè)備進(jìn)行測(cè)量的工作?？梢哉f，高精度是精密工程測(cè)量的一個(gè)最基本的特點(diǎn)。

1.2 不均勻的起算點(diǎn)分布

對(duì)于起算數(shù)據(jù)的誤差，精密工程測(cè)量對(duì)其的要求是最大限度的要小。在選擇方案時(shí)，一般都是先建立工程的坐標(biāo)系統(tǒng)。同其他控制網(wǎng)相比，精密工程測(cè)量對(duì)于原來坐標(biāo)上的控制點(diǎn)一般都不能把其作為開始計(jì)算的點(diǎn)。因而，精密工程測(cè)量網(wǎng)的起算點(diǎn)是不均勻分布的。

1.3 靈活的起算數(shù)據(jù)

對(duì)于國(guó)家以及地方的測(cè)量控制網(wǎng)來說，通常其布置的區(qū)域是比較大的，無論是什么等級(jí)的控制點(diǎn)其絕對(duì)的定位精度也不能確保精密工程測(cè)量的定位能夠達(dá)到毫米量級(jí)的要求。因此，精密工程控制網(wǎng)中沒有上下級(jí)控制網(wǎng)，其所謂的高精度要求是指項(xiàng)目的相對(duì)精度。精密工程測(cè)量對(duì)于起始數(shù)據(jù)的要求是基于點(diǎn)位以及相對(duì)精度的條件能否滿足工程需求的，有著一定的靈活性。

2.、GPS在精密工程測(cè)量中的應(yīng)用

2.1 應(yīng)用

精度設(shè)計(jì)：從工程需要出發(fā)，選擇城市GPS網(wǎng)為控制網(wǎng)。平均邊長(zhǎng)一般要低于1千米，最弱變差一般要低于 1/10 000，固定誤差要低于15毫米，b比例誤差一般要低于20×10-6

基準(zhǔn)、網(wǎng)形設(shè)計(jì)：12個(gè)控制網(wǎng)點(diǎn)，使用3臺(tái)接收機(jī)，布設(shè)網(wǎng)形時(shí)呈邊連式。

觀測(cè)時(shí)段選擇：一般而言，對(duì)于觀測(cè)時(shí)段的確定主要根據(jù)天氣來。如果衛(wèi)星的分布越好，那么測(cè)量時(shí)的精度也就越好。通常來說是以衛(wèi)星顆數(shù)以及分布為依據(jù)，4顆以上以及分布比較均勻時(shí)可安排作業(yè)。

選點(diǎn)：站點(diǎn)間可不通視，選點(diǎn)靈活，方便布網(wǎng)。

觀測(cè)：從其作業(yè)調(diào)度出發(fā)安排觀測(cè)，采用靜態(tài)相對(duì)定位。3點(diǎn)上需要安置3臺(tái)接收機(jī)天線來測(cè)量氣象，指標(biāo)達(dá)到要求以后，根據(jù)接收機(jī)的知識(shí)輸入數(shù)據(jù)，其會(huì)自動(dòng)記錄。根據(jù)外業(yè)數(shù)據(jù)加以處理，解算基線的向量，并且合格的向量構(gòu)成的基線加以解算，得出網(wǎng)點(diǎn)坐標(biāo)。在測(cè)量的過程中要避免誤差可通過限制無線電波實(shí)現(xiàn)。具體的避免誤差的措施下文將進(jìn)行分析。

2.2 減少誤差的措施

2.2.1 建立觀測(cè)值改正模型，修正誤差

采用觀測(cè)值改正模型一般有四種，一種是表征微信軌道偏差模型，該模型能夠在較短的時(shí)間內(nèi)把偏差作為常量[2]。一種是電離層模型，該模型主要提供導(dǎo)航電文，改正率為75%。一種是對(duì)流層模型，該模型是通過大氣資料解算的。最后一種是接收機(jī)鐘差模型。

2.2.2 雙頻觀測(cè)

電離層對(duì)于GPS信號(hào)的影響主要體現(xiàn)在其信號(hào)的頻率上，通過不同的頻率的電測(cè)波觀測(cè)可以確定該影響，進(jìn)而修正觀測(cè)值。

2.2.3 精密衛(wèi)星歷

可通過選擇觀測(cè)方案和時(shí)段，最大程度的降低GDOP值和PDOP值，而且還可以減少電離的折射和信號(hào)等誤差的影響[3]。

2.2.4 多時(shí)段、長(zhǎng)時(shí)間觀測(cè)

為了減少或者是削弱路徑效應(yīng)以及信號(hào)的誤差和載波相位周跳，可以通過使用相對(duì)靜態(tài)定位來對(duì)一條基線上的定位，因精度不同其觀測(cè)的時(shí)間一般在一個(gè)小時(shí)到三個(gè)小時(shí)間，通過2個(gè)時(shí)段來加以觀測(cè)。

3、結(jié)論

采用GPS進(jìn)行精密工程測(cè)量，對(duì)于誤差的消除有著積極的意義。本文基于其在工程測(cè)量中的具體應(yīng)用進(jìn)行了探討，發(fā)現(xiàn)其前景較好，且具有低成本、高效率的優(yōu)勢(shì)。

【參考文獻(xiàn)】

[1]鄭因志，徐嘉漢，馬風(fēng)山，等.GPS在露天礦邊坡變形監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用[J].人民長(zhǎng)江， 2008， （4）：4-5

[1]楊光. GPS和偽衛(wèi)星組合定位技術(shù)及其在形變監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用研究[D].河海大學(xué)，2009，7（6）：36-37

[2]柳光魁，杜明成，王進(jìn)，李鳳斌. GPS定位技術(shù)在核電站精密工程水平控制網(wǎng)測(cè)量中的應(yīng)用、研究[J]. 現(xiàn)代測(cè)繪，2008，01：3-7.endprint