GPS測量技術及其在工程測量中的應用

韋曉勇

寧夏煤炭基本建設有限公司 寧夏回族自治區(qū) 750000

摘要：GPS（Global Position System，全球定位系統(tǒng)）是由接收裝置和環(huán)球通訊衛(wèi)星所組成的無線電導航定位系統(tǒng)，能夠為用戶提供精確的時間信息、導航與三維坐標。GPS 作為新一代衛(wèi)星導航與定位系統(tǒng)，不僅具有全球性、全天候、連續(xù)的精密三維導航與定位能力，而且具有良好的抗干擾性和保密性。隨著數(shù)字化進程的不斷加劇，全球定位系統(tǒng)的迅速發(fā)展，GPS 技術已經(jīng)成為了工程測量中不可或缺的重要技術，對工程測量有著深遠的影響。本文對GPS 測量技術的特點進行了分析，論述了GPS 測量技術在工程測量中的應用。

關鍵詞：GPS 測量技術；工程測量；應用

工程測量事業(yè)已經(jīng)成為了我國采礦事業(yè)中的重要組成部分，這已經(jīng)引起了相關部門的極度重視。加快工程測量事業(yè)的發(fā)展，已經(jīng)成為了適應社會發(fā)展的必然趨勢。在工程測量中，GPS 測量技術的應用至關重要。GPS 測量技術操作起來比較簡單，而且本身該技術的自動化程度很高，應用該技術于工程測量中，不僅提高了工程測量的工作效率，同時也提高了測量的精度，整個測量的范圍相比以前也擴大了很多。因此充分地掌握GPS 測量技術，才能更好地將其應用于工程測量中。

一、GPS 測量技術簡述

GPS 測量技術是新發(fā)展不久的高新技術，正是由于它本身的特點鮮明，精度高、自動化程度高、潛力大等優(yōu)勢，才使得它的應用范圍逐漸拓寬。在十九世紀八十年代的時候，GPS 定位系統(tǒng)開始慢慢地出現(xiàn)，當時它的應用并不廣泛，而且功能也不全面。隨著經(jīng)濟的不斷發(fā)展，科技水平也在不斷提高，因而GPS 測量系統(tǒng)也在不斷地發(fā)展、完善。尤其是GPS定位技術的發(fā)展，極大地改善了GPS測量技術的性能。也正是這一進步，讓更多的科研之士對這一塊更加關注。運用GPS定位技術作為工程測量技術的基礎和手段，進一步加快了GPS測量技術的發(fā)展。

二、GPS 測量技術的特點分析

1.定位精度高。GPS 測量技術定位精度高是所有人的共識，只要人們一說到GPS 測量技術，自然而然地就會想到它的定位技術，由此可見GPS 定位技術已經(jīng)深入人心，這也是它比較成功的一點。相關數(shù)據(jù)表明，GPS 測量精度與紅外儀的測量精度有一定的可比之處，但是隨著距離的增加，GPS測量的優(yōu)越性越加凸顯出來。

2.觀測時間短。運用GPS 測量技術進行工程測量時，整個過程需要花費的時間是比較短的。如果是采用布設控制網(wǎng)的方法，在每個控制點上觀測花費的時間在30-40min左右，而如果此時采用快速靜態(tài)定位法的話，觀測的時間可以大大縮短。

3.操作簡單、自動化程度高。GPS 測量技術操作簡單、自動化程度高的特點已經(jīng)成為了公認的優(yōu)勢。正是因為GPS測量技術綜合了多種現(xiàn)代的高新科技，將其綜合應用于GPS測量技術中，才使得它本身的性能更加突出。對于操作GPS 測量技術的操作人員，需要負責的內(nèi)容并不多，操作者只需要負責對測量的內(nèi)容進行數(shù)據(jù)的采集，并且安裝一下開關儀器、量取測量時所用儀器的高度即可，整個測量工作極其簡單。

三、GPS 測量技術在工程測量中的應用

1.控制測量。采用GPS 靜態(tài)測量的方法。建立控制網(wǎng)極具精密性，同時對大型建筑物的控制測量也盡量采用靜態(tài)測量的方法，比如隧道、特大橋梁、互通式立交等，然而對普通公路工程的控制測量最好選用GPS 動態(tài)測量，以實時獲取定位精度，注意待點位精度達到既定要求后，應隨即停止觀測，如此提升控制測量的效率，此外GPS 測量過程測站間無需通視，因此測量操作相當簡單。若對道路的設計線路進行控制測量，那么所選的數(shù)據(jù)鏈方案必須適宜，以提高長邊靜態(tài)測量過程RTK 的測量效果，注意若邊長>20km，對流動站進行15-30min 的觀測，便可知曉基線解逐步呈穩(wěn)定狀態(tài)；若基線解穩(wěn)定狀態(tài)的持續(xù)時間<10min，那么三維坐標分量的最大變動≤5μmD，同時最后5min 內(nèi)的互差<2μmD，此時應結合實際情況，判斷測量工作是否繼續(xù)推進。

2.GPS 定位技術應用。GPS 定位技術在工程測量實踐中的應用原理是把物理和幾何學科的相關基本原理進行結合，通過GPS 系統(tǒng)的地面接收裝置和空間衛(wèi)星對測量對象進行多角度定位。目前，工程測量實踐中所應用的GPS 定位技術主要有：實時動態(tài)相對定位和靜態(tài)相對定位。靜態(tài)相對定位是由多臺地面接收裝置排成一條基線，對目標對象進行同步觀測，觀測時間可達45 分鐘左右，最后由專業(yè)的技術人員對測量結果進行統(tǒng)計與處理。靜態(tài)相對定位具有操作流程相對簡單的優(yōu)點。實時動態(tài)相對定位根據(jù)載波相對觀測量，選取較為精確的控制點位當作工程測量的控制基站，安裝地面連續(xù)接收裝置對不同角度傳送的實時動態(tài)信息進行連續(xù)的觀測。一般GPS 系統(tǒng)擁有24 顆環(huán)繞地球運動的衛(wèi)星，在10°以上的水平角觀測點能夠接收到七顆衛(wèi)星信號。但如果接收站附近有建筑物

等遮擋物，會因為接收裝置觀測到的衛(wèi)星數(shù)量變少導致接收機難以定位。因此，在必要時GPS定位技術可以和慣性導航技術相結合以發(fā)揮更好的測量效果。

3.施工水準點的測定。設計單位采用傳統(tǒng)的測量技術進行工程水準測量時，往往不能夠進行實的考察和嚴密的預算，導致得到的水準點距離普遍較大。通常設計單位會給出距離在500-100m 之間的水準點，由于水準點的距離過大而導致施工不便。利用GPS接受機收集衛(wèi)星信號來測量和確定臨時的水準點能夠協(xié)調(diào)好工程觀測的進程，確保工程測量結果的精度，提高工作效率。其大致的作業(yè)步驟是安置天線、操作接收機、觀測記錄。在測量時應嚴格按照技術設計制定的觀測計劃進行觀測。

4.道路中線放樣。從大比例尺帶狀地圖定線以后，設計人員需從地面標定出公路中線。若采用GPS 實時測量來實現(xiàn)此操作，設計人員僅需把中樁點坐標輸入GPS電子手簿，此時放樣點的點位便會被系統(tǒng)軟件自動定出來。各點要求被獨立完成測量，因此累計誤差難以產(chǎn)生，如此便可確保各點的放樣精度相當。眾所周知，道路路線包括緩和曲線、直線、圓曲線三部分，因此道路中線放樣過程，應該依次輸入各主控點樁號、起終點的方位角、緩和曲線距離、直線段距離、圓曲線半徑，外加GPS 電子手薄能夠完成所有工作，如此便可降低放樣操作的難度，實踐表明，上述方法具有簡單實用的優(yōu)點，同時若各曲線段或者直線段間需要加樁，僅需輸入目標點的樁號即可。

5.虛擬現(xiàn)實技術應用。傳統(tǒng)的工程測量工作需要測量人員進行實地測量，在地質(zhì)條件惡劣的地區(qū)測量時容易發(fā)生安全事故。GPS 虛擬現(xiàn)實技術所創(chuàng)建的測繪環(huán)境具有交互作用、逼真等特點可以有效的解決這一問題。利用GPS 系統(tǒng)中的虛擬現(xiàn)實技術和計算機繪圖技術能夠有效、快速地在計算機描繪出清晰的三維圖像，建立科學工程測繪的流程，能夠準確指出重點的測量項目和應當注意的安全事項。工程測繪進行合理的模擬流程分析能夠有效地解決工程測繪中傳統(tǒng)測繪技術應用效率不高的問題，有效地增強測量方案的安全性、技術性和可操作性。

GPS 測量技術是科學發(fā)展應運而生的現(xiàn)代高新技術，它的應用也促進了時代的發(fā)展，將GPS 測量技術應用于工程測量中，不僅提高了工程測量的準確性和可靠性，而且極大地降低了人們的工作強度。相信在技術人員的不斷探索下，GPS測量技術的功能將會更加完善，從而它的應用范圍也會逐步拓寬。

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