GPS在工程測(cè)量中的精度分析

張昊

摘 要：隨著現(xiàn)代科技的進(jìn)步與發(fā)展，施工現(xiàn)代化的高端設(shè)備得到普遍推廣和應(yīng)用。在各類(lèi)工程測(cè)量操作中，GPS技術(shù)也有了較廣泛的使用，不斷發(fā)揮著重要的作用。GPS雖然是高科技技術(shù)，但其操作簡(jiǎn)便、應(yīng)用廣泛、高精度的特點(diǎn)，受到各行各業(yè)歡迎和使用，特別是在實(shí)際測(cè)量中，受到測(cè)量人員的重點(diǎn)青睞。文章主要就是通過(guò)對(duì)GPS工程測(cè)量精度分析，進(jìn)一步提出應(yīng)用方法，以此提高測(cè)量精度與準(zhǔn)度。

關(guān)鍵詞：GPS；工程測(cè)量；精度

1 GPS組成簡(jiǎn)介

GPS是一個(gè)系統(tǒng)，其主要由三大部分構(gòu)成，簡(jiǎn)單說(shuō)就是天空中的衛(wèi)星、地面控制系統(tǒng)和使用系統(tǒng)中的用戶。近些年來(lái)，我國(guó)科技不斷進(jìn)步，特別是在航天領(lǐng)域有了突飛猛進(jìn)的發(fā)展，對(duì)外太空的探索有了新的突破，航天技術(shù)的進(jìn)步，推動(dòng)了民用技術(shù)發(fā)展，許多航天衛(wèi)星的成功發(fā)射，也在民用上有了較良好的開(kāi)發(fā)與利用，GPS定位系統(tǒng)信號(hào)很就能被地面接收、轉(zhuǎn)換，形成我們需要的數(shù)字與影像，滿足人們各種需求。

（1）空間系統(tǒng)主要就是指衛(wèi)星部分，要想完全實(shí)現(xiàn)全球定位，這個(gè)系統(tǒng)就需要利用天空中的衛(wèi)星來(lái)實(shí)現(xiàn)，全球定位需要地球以外的衛(wèi)星來(lái)支撐，也就是說(shuō)，GPS支撐系統(tǒng)中，繞地衛(wèi)星是其中一個(gè)重要組成部分，盡管不是獨(dú)立部分，但卻是離不開(kāi)的重要內(nèi)容之一，是構(gòu)成系統(tǒng)的三大塊之一，是GPS系統(tǒng)主體，GPS系統(tǒng)如果全部實(shí)現(xiàn)定位，則需要對(duì)24顆衛(wèi)星進(jìn)行整合利用。地球有許多的平面，衛(wèi)星被發(fā)射到地球不同的軌道平面上，也就是說(shuō)地球周?chē)骄總€(gè)軌道平面有3顆軌道衛(wèi)星。而軌道平面和赤道平面之間的夾角為五十五度，這樣就保證了定位系統(tǒng)能夠?qū)θ虻娜魏我粋€(gè)地方進(jìn)行定位監(jiān)測(cè)，這是一項(xiàng)綜合性的技術(shù)應(yīng)用，只有掌握多項(xiàng)學(xué)科，才能開(kāi)發(fā)應(yīng)用、建立完善此套系統(tǒng)，生成應(yīng)用終端。

（2）地面控制部分是GPS的第二大部分，地面控制系統(tǒng)的建立，能夠有效對(duì)信號(hào)進(jìn)行分析轉(zhuǎn)化，這部分在全球定位系統(tǒng)當(dāng)中屬于第二重要的內(nèi)容，沒(méi)有這部分接收，就無(wú)法形成信號(hào)，更不能對(duì)空中衛(wèi)星進(jìn)行有效控制，通過(guò)地面系統(tǒng)的操作，使空中衛(wèi)星都能正常工作，通過(guò)無(wú)線技術(shù)，還能同步實(shí)現(xiàn)空中調(diào)整，并進(jìn)行可控制系數(shù)的更改與變動(dòng)，調(diào)整完成以后，能對(duì)系統(tǒng)中的相應(yīng)參數(shù)進(jìn)行重新設(shè)置，確保定位系統(tǒng)準(zhǔn)確運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)精確的定位。

（3）用戶從字面上理解通常是說(shuō)使用的客戶，但是這里的用戶并不是這些客戶，這里的用戶沒(méi)有具體所指，更沒(méi)有一個(gè)具體的形象，這里的用戶主要就是指需要使用到GPS服務(wù)的一個(gè)社會(huì)整體，可以是一個(gè)組織、一個(gè)單位、一部分人群，不同的場(chǎng)合用戶就有不同的解釋。如果非要給一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的答案和解釋?zhuān)覀兛梢园延脩衾斫獬蔀槿蚨ㄎ幌到y(tǒng)提供的定位服務(wù)對(duì)象，就是一部分地面接收設(shè)備或接收機(jī)。

2 工程測(cè)量中使用GPS時(shí)的精度體現(xiàn)

GPS在各類(lèi)工程測(cè)量使用中，不能為了技術(shù)而偏離工程實(shí)際情況，一定要結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)與實(shí)際，通過(guò)對(duì)周邊環(huán)境的研究，確定使用技術(shù)，只有與實(shí)際結(jié)合精確，才能充分發(fā)揮GPS作用工程周?chē)煌?、工程?guī)模是采用此項(xiàng)技術(shù)的關(guān)鍵著眼點(diǎn)，需要依據(jù)建設(shè)地的實(shí)際需要做好各方面的工程測(cè)量，這樣得到的數(shù)據(jù)才是準(zhǔn)確的，高精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)參數(shù)，能夠有利于工程建設(shè)與施工，既節(jié)約了工程測(cè)量浪費(fèi)的時(shí)間，又能從根本上減少不必要的成本投入。要想科學(xué)合理的建設(shè)好GPS網(wǎng)，就需要有一定的條件，通過(guò)實(shí)際研究發(fā)現(xiàn)，要想建立一個(gè)良好可操作的網(wǎng)絡(luò)，就要符合相關(guān)條件要素。一個(gè)是最初搭建GPS網(wǎng)的時(shí)候，一定要全面考慮到布網(wǎng)等級(jí)，保證整個(gè)GPS網(wǎng)運(yùn)行精確，只有建立高效精準(zhǔn)的網(wǎng)絡(luò)，才能在應(yīng)用中起到事半功倍的效果，達(dá)到使用目標(biāo)，有效避免因?yàn)榫群兔芏炔粶?zhǔn)確而影響工程測(cè)量精度的情況發(fā)生。二是GPS測(cè)量不同以往的測(cè)量技術(shù)，也就是說(shuō)GPS與其他的測(cè)量方式是有區(qū)別的，GPS布置一定要有明確的控制點(diǎn)，這樣當(dāng)GPS網(wǎng)絡(luò)建成后，才能得到應(yīng)用，收到實(shí)際效果。光符合條件還是不夠的，一定要掌握好兩個(gè)重點(diǎn)，重點(diǎn)就是GPS中兩個(gè)必備的內(nèi)容，這兩點(diǎn)在GPS網(wǎng)中起著決定性的作用，一個(gè)是約束點(diǎn)，另一個(gè)是校核點(diǎn)，只有充分發(fā)揮兩個(gè)點(diǎn)的作用，才能有效的保證數(shù)值準(zhǔn)確度，完全避免對(duì)工程四周測(cè)量時(shí)所產(chǎn)生的計(jì)算誤差。三是要想很好的設(shè)置網(wǎng)絡(luò)，就需要在還沒(méi)有應(yīng)用GPS之前，進(jìn)行有效的調(diào)研，形成布網(wǎng)方案，通過(guò)一系列有益的活動(dòng)，從算點(diǎn)開(kāi)始搭建既具有邊連又具有點(diǎn)連的混合整體網(wǎng)。這樣建立起來(lái)的網(wǎng)絡(luò)，形成立體交叉功能，當(dāng)一切有機(jī)連接后，就會(huì)顯現(xiàn)出巨大的威力，通過(guò)同步環(huán)、異步環(huán)及復(fù)測(cè)基線，達(dá)到GPS網(wǎng)幾何強(qiáng)度，這種網(wǎng)絡(luò)形態(tài)，能夠?qū)崿F(xiàn)多余測(cè)量和重復(fù)設(shè)站，從根本上能夠大大提升GPS的測(cè)量精度和準(zhǔn)度，形成有效的利用空間。

3 GPS數(shù)據(jù)處理

GPS網(wǎng)需要使用到專(zhuān)用結(jié)算軟件，通過(guò)這種軟件進(jìn)行GPS數(shù)據(jù)處理，形成網(wǎng)解方式，體現(xiàn)應(yīng)用功能。為了檢核GPS基線閉合環(huán)的閉合差精度，又根據(jù)基線兩端坐標(biāo)分別推算了觀測(cè)基線所組成的同步環(huán)、異步環(huán)閉合差。經(jīng)解算其閉合差均滿足相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)《規(guī)范》要求。通常情況下，專(zhuān)業(yè)人員所使用到的均為隨機(jī)配置的GPS后處理軟件，利用可見(jiàn)的II4參考點(diǎn)，進(jìn)行多項(xiàng)操作，進(jìn)行三維無(wú)約束平差、二維約束平差，順利通過(guò)后，經(jīng)解算軟件采用網(wǎng)基線處理方式，用II4，II5為已知點(diǎn)，以II3為校核點(diǎn)，解算出GPS控制網(wǎng)三維空間坐標(biāo)成果，形成人們可利用的可參照數(shù)值，體現(xiàn)測(cè)算結(jié)果。

各環(huán)節(jié)測(cè)量人員一定要做好數(shù)據(jù)結(jié)算，特別是后期處理一定要精確到位，通過(guò)人工觀測(cè)，確保數(shù)值正確，使每天得到的數(shù)據(jù)精確度高、誤差率小。當(dāng)出現(xiàn)大差錯(cuò)的時(shí)候，一定要具體問(wèn)題具體分析，形成分析結(jié)果，做好及時(shí)修正。GPS網(wǎng)平差如果設(shè)置在大地坐標(biāo)系中，則體現(xiàn)出了三維無(wú)約束的平差，當(dāng)對(duì)這項(xiàng)數(shù)值進(jìn)行測(cè)量計(jì)算時(shí)，要全面顧及到GPS網(wǎng)的實(shí)際坐標(biāo)是多少，特別是對(duì)實(shí)際觀測(cè)值，需要進(jìn)行專(zhuān)業(yè)分析與計(jì)算，由專(zhuān)業(yè)人員進(jìn)行三維無(wú)約束平差。利用WGS技術(shù)，找到大地坐標(biāo)和地心坐標(biāo)點(diǎn)，然后再利用精度分析方法確定GPS網(wǎng)內(nèi)部是否符合精度要求，對(duì)不符合要求的，需要進(jìn)行復(fù)測(cè)，直至達(dá)到精準(zhǔn)。

4 提高GPS觀測(cè)精度的方法

雖然GPS在全球得到普遍推廣，但是在我國(guó)還依然有一些問(wèn)題，這就需要在實(shí)際操作中，克服困難，找到根本原因，不斷形成改進(jìn)方案，進(jìn)一步提高GPS的工程測(cè)量精度。

（1）在使用GPS進(jìn)行外業(yè)測(cè)量定位前，要做好事前調(diào)研，特別是需要掌握建設(shè)工程周邊情況、收集相關(guān)資料、準(zhǔn)備好工程測(cè)量所需要的器材、調(diào)配使用專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員、制定好觀測(cè)計(jì)劃、檢查GPS設(shè)施、編寫(xiě)好技術(shù)設(shè)計(jì)書(shū)等，只有各個(gè)方面準(zhǔn)備好以后，才能進(jìn)行測(cè)量與定位。在操作中，人員的問(wèn)題是關(guān)鍵，只有充分保證操作人員技術(shù)能力強(qiáng)、熟練程度高，才能正確使用儀器設(shè)備，熟悉應(yīng)用各部分測(cè)量技術(shù)，按標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范執(zhí)行測(cè)量步驟。觀測(cè)時(shí)機(jī)也是一個(gè)決定因素，時(shí)機(jī)的把握與選擇一定要準(zhǔn)確，通過(guò)實(shí)踐，我們認(rèn)為晴天的上午是測(cè)量的最佳時(shí)間，這時(shí)候衛(wèi)星信號(hào)是最強(qiáng)大的，GPS網(wǎng)能夠有效搜索并進(jìn)行靈活多樣的選點(diǎn)、布網(wǎng)，不受天空與地面任何限制，特別是通視和網(wǎng)形的影響能夠減少到最低點(diǎn)，一定要避開(kāi)短邊，保證觀測(cè)時(shí)間夠用，數(shù)值觀測(cè)充足。

（2）對(duì)大范圍測(cè)量，可以進(jìn)行分區(qū)觀測(cè)。建立分區(qū)公共觀測(cè)點(diǎn)，提升網(wǎng)絡(luò)精度，可以進(jìn)行多次觀測(cè)。

5 結(jié)束語(yǔ)

技術(shù)進(jìn)步，使GPS在工程測(cè)量當(dāng)中得到普遍應(yīng)用，為了提高GPS測(cè)量精度，就需要選擇優(yōu)質(zhì)測(cè)量?jī)x器，提高操作能力，通過(guò)有效的觀測(cè)滿足工程測(cè)量要求。

參考文獻(xiàn)

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