淺談GPS技術(shù)在測(cè)量工程中的應(yīng)用

梁利靜

摘 要：隨著北斗導(dǎo)航系統(tǒng)的不斷完善，GPS技術(shù)引起了越來(lái)越多的人的注意，GPS用范圍也越來(lái)越廣泛，其中GPS測(cè)量技術(shù)更是被應(yīng)用到工程、軍事和生活等各個(gè)方面。

關(guān)鍵詞：GPS技術(shù)；測(cè)量工程；應(yīng)用；研究

引言

全球定位系統(tǒng)，簡(jiǎn)稱GPS，其是美國(guó)從20世紀(jì)70年代開(kāi)始研制的用于軍事部門(mén)的新一代衛(wèi)星導(dǎo)航與定位系統(tǒng)。GPS是以衛(wèi)星為基礎(chǔ)的無(wú)線電衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)，它具有全能性、全球性、全天候、連續(xù)性和實(shí)時(shí)性的精密三維導(dǎo)航與定位功能，而且具有良好的抗干擾性和保密性。因此，GPS技術(shù)轉(zhuǎn)入民用后，率先在測(cè)量領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。

1GPS測(cè)量技術(shù)的特點(diǎn)分析

1.1定位精度高

GPS測(cè)量技術(shù)在進(jìn)行工作時(shí)，主要依據(jù)GPS衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)，通過(guò)衛(wèi)星對(duì)所需要檢測(cè)的對(duì)象進(jìn)行檢測(cè)，衛(wèi)星在高度方面具有其自身優(yōu)勢(shì)，有利于更好的觀測(cè)，便于測(cè)量技術(shù)的展開(kāi)，同時(shí)GPS測(cè)量技術(shù)在進(jìn)行觀測(cè)時(shí)，由于其對(duì)范圍定點(diǎn)非常準(zhǔn)確，因此可以有效的提高檢測(cè)精度，確保檢測(cè)位置正確，有效的提高工程測(cè)量技術(shù)的精度，GPS測(cè)量技術(shù)具有定位精度高的顯著優(yōu)勢(shì)。

1.2全天候操作

GPS技術(shù)在進(jìn)行觀察時(shí)，不依賴于天氣的變換，不受到外界的影響，可以實(shí)現(xiàn)全天候作業(yè)，這樣就可以有效的提高工作效率，減少不必要的麻煩。而傳統(tǒng)的工程測(cè)量由于其依賴于工作人員手工操作，在進(jìn)行工程測(cè)量作業(yè)時(shí)，如果遇到惡劣天氣或者氣候發(fā)生變化時(shí)，很難正常工作，這就嚴(yán)重的阻礙了工程測(cè)量技術(shù)的發(fā)展應(yīng)用。而GPS技術(shù)具有全天候操作，極大的提高了工程測(cè)量的效率。

1.3操作簡(jiǎn)單易用

GPS技術(shù)在進(jìn)行工程測(cè)量時(shí)，主要是通過(guò)儀器設(shè)備對(duì)待測(cè)對(duì)象的分析，繼而得出數(shù)據(jù)，提供給工程測(cè)量人員，在進(jìn)行工程測(cè)量時(shí)，操作流程非常簡(jiǎn)單，不依賴于復(fù)雜的操作步驟，詳細(xì)如下：第一，找好待測(cè)對(duì)象。進(jìn)行GPS測(cè)量時(shí)，首先需要做的就是調(diào)整后測(cè)量位置，將GPS測(cè)量對(duì)象找好，這樣才有利于進(jìn)行更好的測(cè)量。通過(guò)對(duì)對(duì)象數(shù)據(jù)進(jìn)行設(shè)置，GPS測(cè)量技術(shù)可以對(duì)對(duì)象建立模糊模型，這有利于GPS技術(shù)在真正進(jìn)行測(cè)量時(shí)，更好的進(jìn)行數(shù)據(jù)分析和測(cè)量計(jì)算；第二，做好預(yù)處理工作。GPS技術(shù)因?yàn)椴皇艿綒夂虻韧饨绲挠绊懀虼嗽谶M(jìn)行測(cè)量時(shí)，可以極快的對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行操作分析，同時(shí)GPS技術(shù)在進(jìn)行測(cè)量時(shí)，利用衛(wèi)星的捕獲以及數(shù)據(jù)的分析，可以高效的記錄檢測(cè)數(shù)據(jù)，有利于快速分析數(shù)據(jù)，并依據(jù)預(yù)處理程序，對(duì)數(shù)據(jù)做好處理。

2GPS技術(shù)中常見(jiàn)的測(cè)量方法

2.1常規(guī)靜態(tài)測(cè)量

這種測(cè)量方法在建立國(guó)家級(jí)大地控制網(wǎng)時(shí)通常會(huì)應(yīng)用到，能夠獲得精準(zhǔn)的定位精度。另外，在地殼運(yùn)動(dòng)監(jiān)測(cè)網(wǎng)、長(zhǎng)距離檢?；€、島嶼與大陸聯(lián)測(cè)、鉆井定位及精密工程控制網(wǎng)等建立時(shí)，也會(huì)采用常規(guī)靜態(tài)測(cè)量方法，這種測(cè)量方法中要利用到至少兩臺(tái)GPS接收機(jī)，將其放置在一條或是數(shù)條基線的兩端進(jìn)行同步觀測(cè)。

2.2實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)測(cè)量

在實(shí)際應(yīng)用時(shí)會(huì)在將GPS基準(zhǔn)站接收機(jī)和數(shù)據(jù)鏈架設(shè)在一個(gè)已知測(cè)站上，對(duì)所有可見(jiàn)衛(wèi)星進(jìn)行連續(xù)跟蹤，利用數(shù)據(jù)鏈將數(shù)據(jù)發(fā)送給移動(dòng)站。通過(guò)對(duì)接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，來(lái)獲得移動(dòng)站的高精度位置。另外，DGPS和ETK的出現(xiàn)，使GPS測(cè)量技術(shù)有新突破，有效的提高了測(cè)量結(jié)果的精度，這種測(cè)量方法能夠?qū)崟r(shí)獲得高精度的測(cè)量結(jié)果。

2.3快速靜態(tài)測(cè)量

在一個(gè)已知測(cè)站上安置一臺(tái)GPS接收機(jī)作為基準(zhǔn)站，連續(xù)跟蹤所有可見(jiàn)衛(wèi)星。移動(dòng)站接收機(jī)依次到各待測(cè)測(cè)站，每測(cè)站觀測(cè)數(shù)分鐘，這種模式常用于控制網(wǎng)的建立及其加密、工程測(cè)量、地籍測(cè)量等，需要注意的是這種方法要求在觀測(cè)時(shí)段內(nèi)確保有5顆以上衛(wèi)星可供觀測(cè)；流動(dòng)點(diǎn)與基準(zhǔn)點(diǎn)相距應(yīng)不超過(guò)20km。

2.4準(zhǔn)動(dòng)態(tài)測(cè)量

在一個(gè)已知測(cè)站上安置一臺(tái)GPS接收機(jī)作為基準(zhǔn)站，連續(xù)跟蹤所有可見(jiàn)衛(wèi)星。移動(dòng)站接收機(jī)在進(jìn)行初始化后依次到各待測(cè)測(cè)站，每測(cè)站觀測(cè)幾個(gè)歷元數(shù)據(jù)，這種模式可用于開(kāi)闊地區(qū)的加密控制測(cè)量、工程定位及碎部測(cè)量、剖面測(cè)量及線路測(cè)量等，需要注意的是這種方法要求在觀測(cè)時(shí)段內(nèi)確保有5顆以上衛(wèi)星可供觀測(cè)；流動(dòng)點(diǎn)與基準(zhǔn)點(diǎn)相距應(yīng)不超過(guò)20km，另外有一種連續(xù)動(dòng)態(tài)測(cè)量，也屬于這種模式。

3GPS技術(shù)在測(cè)量工程中的應(yīng)用研究

3.1建立施工控制網(wǎng)

施工控制網(wǎng)是為工程建設(shè)，細(xì)部測(cè)量提供已知數(shù)據(jù)，其網(wǎng)型和精度要求與工程項(xiàng)目性質(zhì)、規(guī)模密切相關(guān)。一般來(lái)說(shuō)，工程控制網(wǎng)覆蓋面積小，點(diǎn)位密度大、精度要求高，用常規(guī)方法多采用邊角網(wǎng)。采用GPS定位方法建立工程控制網(wǎng)，具有點(diǎn)位選擇限制少，作業(yè)時(shí)間短，成果精度高，工程費(fèi)用低等優(yōu)點(diǎn)?？蓱?yīng)用于建立工程首級(jí)控制網(wǎng)，變形監(jiān)測(cè)控制網(wǎng)，工礦施工控制網(wǎng)，工程勘探、施工控制網(wǎng)，隧道等地下工程控制網(wǎng)等。應(yīng)用GPS技術(shù)建立控制網(wǎng)，通常采用載波相位靜態(tài)差分技術(shù)，以保證達(dá)到毫米級(jí)精度。應(yīng)用GPS技術(shù)建立道路勘探、施工控制網(wǎng)和隧道工程控制網(wǎng)等具有顯著優(yōu)勢(shì)，道路勘測(cè)、施工控制網(wǎng)，具有橫向很窄、縱向很長(zhǎng)特點(diǎn)。采用傳統(tǒng)三角鎖、導(dǎo)線方案，多數(shù)需要分段實(shí)施，以避免誤差積累過(guò)大，采用GPS技術(shù)，由于點(diǎn)與點(diǎn)之間不需要通視，可以敷設(shè)很長(zhǎng)GPS點(diǎn)構(gòu)成三角鎖，以保持長(zhǎng)距離線路坐標(biāo)控制一致性。

3.2GPS-RTK碎部測(cè)量與放樣

RTK技術(shù)，即載波相位差分技術(shù)，是實(shí)時(shí)處理兩個(gè)測(cè)站載波相位觀測(cè)量差分方法。RTK系統(tǒng)由兩部分組成，即基準(zhǔn)站（坐標(biāo)已知）和移動(dòng)站（用戶接收）。其本原理是將基準(zhǔn)站采集載波相位發(fā)送給用戶，用戶根據(jù)基準(zhǔn)站差分信息進(jìn)行求差解算用戶位置坐標(biāo)。RTK技術(shù)可以應(yīng)用于測(cè)繪地形圖、地籍圖，測(cè)繪房地產(chǎn)界址點(diǎn)，平面位置施工放樣等。采用RTK技術(shù)測(cè)圖時(shí)僅需一人進(jìn)行。將GPS接收機(jī)放在待定特征點(diǎn)上1-2s，同時(shí)輸入該特征點(diǎn)編碼即可。把一個(gè)小區(qū)域內(nèi)地形、地物特征點(diǎn)測(cè)定后傳入計(jì)算機(jī)，由專業(yè)成圖軟件、在人工適當(dāng)干預(yù)下，形成所要成果圖。采用RIK技術(shù)進(jìn)行放樣，標(biāo)定界標(biāo)點(diǎn)，是坐標(biāo)直接標(biāo)定，不象常規(guī)放樣那樣，需要后視方向、用解析法標(biāo)定，因而簡(jiǎn)捷易行。

3.3GPS變形監(jiān)測(cè)

變形監(jiān)測(cè)主要對(duì)象是高層建筑物，水庫(kù)大壩、構(gòu)筑物地基沉降、位移以及整體傾斜等狀況。常規(guī)監(jiān)測(cè)技術(shù)是應(yīng)用水準(zhǔn)測(cè)量方法，監(jiān)測(cè)地基沉降；應(yīng)用三角測(cè)量（或角度交會(huì)）方法監(jiān)測(cè)地基位移和整體傾斜，由于被監(jiān)測(cè)物體通常都是幾何尺寸比較大，監(jiān)測(cè)環(huán)境復(fù)雜，監(jiān)測(cè)技術(shù)要求較高，因此應(yīng)用常規(guī)技術(shù)不僅觀測(cè)時(shí)間長(zhǎng)、勞動(dòng)強(qiáng)度大，而且難以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化監(jiān)測(cè)。而GPS定位技術(shù)由于定位精度高，不需要通視、可全天候工作等特點(diǎn)。研究表明，利用GPS進(jìn)行水平位移觀測(cè)可獲得小于2mm精度位移矢量，高程測(cè)量也可獲得不大于10mm精度，因此GPS在變形監(jiān)測(cè)中越來(lái)越受到廣泛應(yīng)用，尤其是大型工程。

結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，在整個(gè)測(cè)繪工程當(dāng)中廣泛的使用GPS技術(shù)，不僅可以大大的提高整個(gè)測(cè)繪工作的效率，也可以提升測(cè)繪數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。GPS技術(shù)有很多優(yōu)點(diǎn)，即全天候、高效率、低成本，所以在越來(lái)越多的測(cè)繪工作中它已經(jīng)得到了十分廣泛的應(yīng)用。就目前來(lái)說(shuō)，隨著GPS技術(shù)的進(jìn)一步提高，關(guān)于此項(xiàng)技術(shù)的一系列配套設(shè)施也同樣會(huì)得到不斷的改進(jìn)與創(chuàng)新，這也必將為測(cè)繪工程的進(jìn)一步發(fā)展提供更好的條件，并為人類提供更加精確的測(cè)量數(shù)據(jù)，且隨著測(cè)繪科技的發(fā)展，由CORS、似大地水準(zhǔn)面等組成的新一代現(xiàn)代測(cè)繪基準(zhǔn)體系，將在工程測(cè)量工作中發(fā)揮更大的作用。

參考文獻(xiàn)

[1]江順.工程測(cè)量中GPS控制測(cè)量平面與高程精度分析[J].四川水泥.

（作者單位：興隆縣興隆熱力有限公司）