關(guān)于GPS技術(shù)在工程測(cè)量中的應(yīng)用探討

■閆志港

（宿遷澤達(dá)職業(yè)技術(shù)學(xué)院　江蘇　宿遷　223800）

關(guān)于GPS技術(shù)在工程測(cè)量中的應(yīng)用探討

■閆志港

（宿遷澤達(dá)職業(yè)技術(shù)學(xué)院江蘇宿遷223800）

工程是國(guó)家的經(jīng)濟(jì)命脈，提高其工作效率、保障安全運(yùn)營(yíng)是我們的頭等大事。全球定位系統(tǒng)是以精度高、速度快、不受氣候條件及通視條件限制等的優(yōu)點(diǎn)，在工程中的應(yīng)用也是十分的廣泛。本文主要就是針對(duì)GPS在工程測(cè)量中的應(yīng)用來(lái)進(jìn)行闡述。

GPS工程工程測(cè)量

1　GPS概述

1.1GPS組成

GPS主要由三部分組成：空間衛(wèi)星群、地面監(jiān)控系統(tǒng)和用戶信號(hào)接收設(shè)備。

1.2基本定位原理

GPS的空間衛(wèi)星群由24顆衛(wèi)星組成，這些衛(wèi)星平均分布在6個(gè)軌道平面內(nèi)，各軌道平面夾角為60°，衛(wèi)星的軌道運(yùn)行周期為11h58min，這樣可以保障在地表以上任何時(shí)間和地點(diǎn)都可以接收到4顆～11顆GPS衛(wèi)星發(fā)出的信號(hào)、地面GPS控制系統(tǒng)通過(guò)對(duì)衛(wèi)星工作狀態(tài)的監(jiān)控，改正衛(wèi)星的參數(shù)，向衛(wèi)星發(fā)出指令，以保證衛(wèi)星的正常運(yùn)行、而用戶通過(guò)GPS信號(hào)接收機(jī)接收到信號(hào)后，利用數(shù)據(jù)處理軟件信號(hào)進(jìn)行處理以達(dá)到導(dǎo)航定位及其他功能。

1.3GPS系統(tǒng)的主要特點(diǎn)

（1）勞動(dòng)強(qiáng)度大大降低。首先，既要保持良好的通視條件，又要保障測(cè)量控制網(wǎng)的良好結(jié)構(gòu)，這一直是常規(guī)測(cè)量在實(shí)踐方面的難題之一。GPS測(cè)量無(wú)需通視，可以省去常規(guī)測(cè)量所需要的造價(jià)費(fèi)用。其次，GPS的觀測(cè)無(wú)需進(jìn)行邊角的觀測(cè)，只需量取天線高及簡(jiǎn)單的記錄、開機(jī)關(guān)機(jī)即可，同理，水準(zhǔn)測(cè)量也不用一個(gè)站到另一個(gè)站地連續(xù)觀測(cè)，只需在測(cè)站進(jìn)行簡(jiǎn)單的操作即可。

（2）測(cè)量精度高，全天候作業(yè)。GPS技術(shù)能為用戶提供連續(xù)，實(shí)時(shí)的三維位置、三維速度和精密時(shí)間，不受天氣的影響而全天候工作。采用差分定位，測(cè)量精度可達(dá)到mm級(jí)。目前的GPSRTK（Real Time Kinematic）技術(shù)可以保證在動(dòng)態(tài)的情況下解算的點(diǎn)位精度達(dá)cm級(jí)，這完全可以滿足水下地形點(diǎn)的平面位置精度要求。

（3）功能多、用途廣泛。GPS是軍民兩用的系統(tǒng)，其應(yīng)用范圍極其廣泛，在軍事上，GPS將成為自動(dòng)化指揮系統(tǒng)，在民用上可廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)、林業(yè)、水利、交通、航空、測(cè)繪、安全防范、軍事、電力、通訊、城市多個(gè)領(lǐng)域，尤其以地面移動(dòng)目標(biāo)監(jiān)控在GPS應(yīng)用方面最具代表性和前瞻性。

2　GPS測(cè)量的技術(shù)特點(diǎn)

（1）進(jìn)行觀測(cè)的時(shí)間較短。一般我們?cè)谶M(jìn)行工程測(cè)量采用GPS技術(shù)觀測(cè)的時(shí)間在30～40min左右，而且是采用了快速靜態(tài)的定位方法，使得觀測(cè)的時(shí)間可以更短。

（2）操作流程簡(jiǎn)便。GPS測(cè)量技術(shù)操作流程的簡(jiǎn)單主要就是由于進(jìn)行該技術(shù)的自動(dòng)化程度很高。一般就是觀測(cè)人員只需將天線對(duì)中然后整平，量取天線高。最后就是打開電源就可以進(jìn)行自動(dòng)的觀測(cè)，一般像是衛(wèi)星的捕獲以及跟蹤觀測(cè)都是該技術(shù)自動(dòng)完成，操作是非常的簡(jiǎn)單的。

（3）高精度的地面測(cè)量。GPS的出現(xiàn)給測(cè)繪領(lǐng)域帶來(lái)了根本性的變革，在大地測(cè)量方面，GPS定位技術(shù)被廣泛應(yīng)用于大地控制測(cè)量中。時(shí)至今日，可以說(shuō)GPS定位技術(shù)已完全取代了用常規(guī)測(cè)角、測(cè)距手段建立的大地控制網(wǎng)。

3　GPS在工程測(cè)量中存在的問(wèn)題

盡管GPS在工程測(cè)量方面具有巨大的優(yōu)點(diǎn)，并且已經(jīng)得到廣泛的應(yīng)用，但目前依然存在一些問(wèn)題。

3.1GPS在測(cè)量中的存在的誤差

隨著社會(huì)的不斷發(fā)展，工程質(zhì)量要求的不斷提高，工程測(cè)量要求的精度也不斷提高。盡管GPS技術(shù)通常情況下能夠提供比較高的精度，但是在特殊情況下，當(dāng)遇到障礙物影響衛(wèi)星信號(hào)時(shí)，會(huì)造成一定的誤差。特別是在工程測(cè)量實(shí)際運(yùn)用過(guò)程中，各種原因?qū)е聦?shí)際誤差比理論分析誤差大。

3.2相關(guān)測(cè)量人員技能不足

與傳統(tǒng)測(cè)量技術(shù)相比，GPS技術(shù)在測(cè)量上運(yùn)用時(shí)間較為短暫，許多測(cè)量技術(shù)人員并未能夠完全掌握其操作技能。因此導(dǎo)致GPS無(wú)法發(fā)揮其擁有的各種優(yōu)點(diǎn)，導(dǎo)致測(cè)量效率低下，甚至出現(xiàn)測(cè)量錯(cuò)誤，極大的影響工程建設(shè)的順利進(jìn)行。

4　GPS的應(yīng)用前景

4.1提高災(zāi)害預(yù)警能力

建立GPS變形監(jiān)控在線實(shí)時(shí)的進(jìn)行分析系統(tǒng)來(lái)對(duì)大壩進(jìn)行一個(gè)變形的監(jiān)測(cè)，可以有效地使監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)得到一個(gè)及時(shí)的分析與處理，從而實(shí)時(shí)地評(píng)價(jià)變形的現(xiàn)狀和預(yù)測(cè)其發(fā)展趨勢(shì)，為災(zāi)害發(fā)生的可能性分析與預(yù)報(bào)提供科學(xué)依據(jù)，這對(duì)處于活躍階段的滑坡體及大壩變形監(jiān)測(cè)具有特別重要的意義。

4.2建立GPS與其它變形監(jiān)測(cè)技術(shù)集成組合的綜合變形監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

為克服GPS技術(shù)用于變形監(jiān)測(cè)的不足和局限性，根據(jù)變形監(jiān)測(cè)的對(duì)象和目的，將GPS與其它變形監(jiān)測(cè)技術(shù)集成組合形成綜合變形監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)不同監(jiān)測(cè)技術(shù)之間的優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)。

4.3建立誤差改正模型

誤差改正模型是通過(guò)對(duì)誤差的特性、機(jī)制及產(chǎn)生的原因進(jìn)行研究分析、推導(dǎo)建立起來(lái)的理論公式也可以是對(duì)大量觀測(cè)數(shù)據(jù)的分析、擬合建立起來(lái)的經(jīng)驗(yàn)公式，經(jīng)過(guò)誤差改正模型的處理可以提高GPS定位的精度。

4.4加強(qiáng)測(cè)量技術(shù)人員的培訓(xùn)力度，提高測(cè)量的技能

只有掌握了GPS測(cè)量的操作技能，才能夠利用GPS順利展開工程測(cè)量工作。這就要求相關(guān)技術(shù)人員具備以下素質(zhì)：首先是操作速度快，這就要求操作人員在上崗之前多加練習(xí)，直到達(dá)到要求才能上崗；其次，操作準(zhǔn)確無(wú)誤，在操作速度的基礎(chǔ)上，操作員要注重操作質(zhì)量，不能因?yàn)槿藶樵驅(qū)е聹y(cè)量錯(cuò)誤，進(jìn)而導(dǎo)致工程出現(xiàn)大的失誤；再次，知識(shí)面廣，當(dāng)出現(xiàn)一些小問(wèn)題時(shí)，不能總是尋找技術(shù)人員去解決，以至于降低了測(cè)量速度；同時(shí)，GPS測(cè)量中的一些事項(xiàng)工作人員更應(yīng)注意，例如，觀測(cè)中在接收機(jī)10m內(nèi)禁止使用對(duì)講機(jī)和手機(jī)，每個(gè)時(shí)段觀測(cè)結(jié)束后，重新安置儀器，將基座轉(zhuǎn)動(dòng)120°或者升降三腳架，然后重新對(duì)中、整平，進(jìn)行下一時(shí)段的觀測(cè)。

綜上所述，GPS技術(shù)不論是在控制測(cè)量還是施工放樣中，都能大大提高測(cè)量的可靠性和作業(yè)效率，降低作業(yè)強(qiáng)度，適應(yīng)現(xiàn)代“快節(jié)奏”的要求，也使技術(shù)人員能從繁重的測(cè)量放樣工作中解放出來(lái)。但是，畢竟GPS測(cè)量有別于常規(guī)測(cè)量，有些錯(cuò)誤或者說(shuō)是粗差不容易被發(fā)現(xiàn)，還需要廣大技術(shù)人員在工程實(shí)踐中認(rèn)真去摸索和總結(jié)。

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TB22[文獻(xiàn)碼]B

1000-405X（2016）-9-168-1