GPS技術(shù)在工程測量中的應(yīng)用及精度分析

■陳青（山東省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局第三地質(zhì)大隊山東煙臺264004）

GPS技術(shù)在工程測量中的應(yīng)用及精度分析

■陳青
（山東省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局第三地質(zhì)大隊山東煙臺264004）

近年來，隨著我國城市化進程的加快，原有的傳統(tǒng)工程測量方式已經(jīng)不能適應(yīng)時代發(fā)展要求，在現(xiàn)代化高新技術(shù)的創(chuàng)新發(fā)展中，在實際工程測量中應(yīng)用到了各種科技手段，特別是GPS技術(shù)在工程測量中的廣泛應(yīng)用。文章針對工程測量中GPS技術(shù)的應(yīng)用以及如何控制其精度進行了論述。

工程測量 GPS技術(shù) 測量精度 礦山測量

1　GPS技術(shù)的組成

GPS技術(shù)是基于全球定位系統(tǒng)，通過空間衛(wèi)星群和地面的包括主控站、地面接收天線和監(jiān)測等監(jiān)控系統(tǒng)共同完成的，人們通過對衛(wèi)星導航地質(zhì)信息進行相應(yīng)的定位處理，實現(xiàn)對某一地區(qū)地理位置和有關(guān)情況進行了解，空間衛(wèi)星群能為保障GPS系統(tǒng)衛(wèi)星信號暢通，在工程測量中能實現(xiàn)隨時隨地地接收到空間衛(wèi)星信號，在高精準度定位中實現(xiàn)高質(zhì)量的工程地質(zhì)測量。隨著科學技術(shù)的不斷發(fā)展，GPS技術(shù)的組成和應(yīng)用也越來越成熟。

2　工程測量中GPS技術(shù)的應(yīng)用

在礦山測量中的應(yīng)用：

當前，我國可利用的土地資源相對來說較為短缺，尤其是一些靠近海域的城市在其發(fā)展的歷程中想要拓展城市的規(guī)模，就需要對城市進行大范圍的圍墾建設(shè)。圍墾建設(shè)不靠近海岸，但是會有在水上進行施工的作業(yè)或者在受到潮汐影響的地點施工，這就導致以往的測量技術(shù)沒有辦法進行，這時候，GPS就發(fā)揮了它的作用。在對礦區(qū)控制點進行加密的過程中，地形測量以及鉆孔剖面點、取樣鉆孔、探井、探槽、地質(zhì)點、坑口、近井點、坑口位置點的坐標放樣與求測，工程施工的調(diào)配等，GPS～RTK在這些方面都有著非常關(guān)鍵的意義。在工程測量中GPS不受自然環(huán)境的影響，在礦山測量中GPS可以起到重要的作用。在進行礦區(qū)控制點加密，地形測量以及鉆孔剖面點、探槽、探井、坑口、取樣鉆孔、地質(zhì)點、近井點、坑口位置點的坐標放樣與求測，工程作業(yè)調(diào)度，地質(zhì)填圖等方面GPS～RTK發(fā)揮了重要的作用。

3　工程測量中GPS技術(shù)精度分析

GPS技術(shù)可以在導航的過程中鎖定運動目標的三維位置和速度采用不同方法對平面與高程進行測量。因此GPS的測量精度要高于常規(guī)精度。但是受各種原因的影響，GPS測量的精度會出現(xiàn)不穩(wěn)定的情況，這些因素主要是以下幾點:

3.1GPS衛(wèi)星影響測量結(jié)果

由于GPS測量技術(shù)是依靠GPS衛(wèi)星定位來提供測量數(shù)據(jù)，因此GPS衛(wèi)星的定位精準度對GPS精度起到直接的影響。而目前采用的單點定位會使衛(wèi)星星歷給出的的測量結(jié)果與實際上衛(wèi)星所在的位置不一致，產(chǎn)生誤差。而這種誤差往往會對GPS測量精度產(chǎn)生嚴重的不良影響，因此需要利用區(qū)域性的GPS跟蹤網(wǎng)對GPS衛(wèi)星軌道進行跟蹤確定。由于單點定位的精度較低不能得到GPS測量所需的高精度結(jié)果，故而應(yīng)不再考慮衛(wèi)星軌道存在的誤差，直接以導航電文所獲得的衛(wèi)星軌道為準，同時要保持跟蹤站地心坐標的精度，因為在衛(wèi)星運行時會受到多種攝動力的影響，從而產(chǎn)生復(fù)雜多余的衛(wèi)星軌道，另外要使用加權(quán)約束基準取得5cm以上的相對坐標值。此時只要將跟蹤基站進行數(shù)據(jù)分析就能修正軌道誤差，傳送給客戶精密的星歷，從而提高GPS測量的精準度。

3.2接收設(shè)備對GPS測量精確度的影響

接受設(shè)備在對信號進行接收時，信號的輸入方向與輸入強度的變化會對相位中心位置產(chǎn)生影響，從而產(chǎn)生實際的相位中心位置與理論的相位中心位置不符合的現(xiàn)象，故而GPS測量精確度會被接受設(shè)備的接收機位置與接收天線相位中心位置影響。因此在進行GPS測量之前要檢測接收設(shè)備的天線相位中心的穩(wěn)定性，確定接收設(shè)備的天線相位中心達到了可進行測量的穩(wěn)定值，才能實施測量，得到有效的測量結(jié)果。還要檢驗接收設(shè)備的野外作業(yè)性能，確保接收設(shè)備能適應(yīng)野外實地測量的環(huán)境狀況。還需要考慮到如果測程不同，那么精度是否會發(fā)生變化?假如測量地點在測量時間之內(nèi)的環(huán)境溫度產(chǎn)生了變化，或者是幾臺同時作業(yè)的接受設(shè)備所處的環(huán)境溫度不同，那么精度是否也會發(fā)生變化?甚至還需考慮頻標的穩(wěn)定性對精度的影響。只有在充分了解接收設(shè)備的這些問題后才能制定出比較完善且符合實際的GPS測量計劃，以保證GPS測量的順利完成，使接收設(shè)備對GPS測量精度的影響降到最低，得到所需的高精度測量結(jié)果。

3.3GPS測量精確度受衛(wèi)星信號傳播影響

電離層的彌散特性、大氣層對信號的折射、測站周圍聚集大量的反射物產(chǎn)生折射等，這些因素都可能在衛(wèi)星信號傳播過程中對傳播路徑造成影響，是傳播路徑發(fā)生偏差，傳播速度發(fā)生變化，從而對GPS測量精度造成嚴重的影響。因此要采取降低電離層或?qū)崿F(xiàn)多路徑的方式來減小誤差，控制精度。首先，電離層模型是進行GPS測量修正的有效手段。由導航電文提供的電離層模型可對單頻GPS接收機進行修正，當然也可采用其他適合的電離層模型進行修正;其次，同步觀測值求差法也是提高GPS精確度的良方。由于衛(wèi)星信號到達各觀測站的過程中具有介質(zhì)狀況相似和路徑相近的特點，可利用兩臺接收機進行同步觀測，取其差，從而降低電離層折射。再次，可使用雙頻觀測，對兩個偽距進行測量，依據(jù)信號頻率與電離層折射的特性，在測量結(jié)果中求出電離層改正數(shù)，提高GPS測量精度。另外，也可從站點的布置入手，選擇合適的站點。如避開山谷、山坡以及盆地，可設(shè)在距大面積平靜水面一段距離的地方。設(shè)置站點最好選在反射能力較差的地方，例如翻耕之后的土地，因為它與其他粗糙不平的地面之間的反射能力較差。如果設(shè)置站點需要進行長時間觀測任務(wù)，則需要考慮接收機天線是否具有良好的屏蔽性，天線造型是否合適，截止高度角是否合理。從這些方面進行考慮，最終的結(jié)果就是提高GPS測量的精度。

4　結(jié)束語

作為當前工程測量中最重要的技術(shù)手段之一的GPS技術(shù)，在當前各類型的工程測量得到了廣泛的應(yīng)用，甚至發(fā)展出了新技術(shù)如GPS～RTK，可見GPS測量技術(shù)以其獨具的精準性、高效性、易操作的特點在現(xiàn)代工程測量中具有可觀的發(fā)展前景。雖然在GPS測量中其精度會因GPS衛(wèi)星、接收設(shè)備、衛(wèi)星信號傳播等因素產(chǎn)生誤差，但是通過選擇有效的精度控制方法，也可改進GPS測量技術(shù)在工程測量中的不穩(wěn)定現(xiàn)象，提高GPS精度，保證并提高工程建設(shè)質(zhì)量。

［1］劉葉明.GPS技術(shù)在工程測量中的應(yīng)用［J］.科技風，2010， (7):259～260.

［2］張莉.GPS技術(shù)在工程測量中的應(yīng)用探討［J］.科協(xié)論壇:下半月，2011， ( 9):64～65.

TB22[文獻碼]B

1000～405X（2016）～4～175～1