GPS在工程應(yīng)用中的優(yōu)缺點(diǎn)探討

王小暉

中國能源建設(shè)集團(tuán)云南省電力設(shè)計(jì)院有限公司 云南 昆明 650011

目前來說，GPS技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用到土地測量、工程測量、航空攝影測量、海洋測量等領(lǐng)域，具體來說就是廣泛應(yīng)用于軍隊(duì)，交通、通信、資源、管理等領(lǐng)域，特別需要注意的是在建筑、公路、水利、電力工程行業(yè)發(fā)揮出強(qiáng)大的技術(shù)優(yōu)勢，這樣可以提高具體的工作效率，所以GPS在測繪或施工單位中廣受歡迎，數(shù)量眾多[1]。本文主要就圍繞GPS在工程應(yīng)用中的優(yōu)缺點(diǎn)探討做簡要分析。

1 工程GPS應(yīng)用模式的內(nèi)容和主要優(yōu)缺點(diǎn)

眾所周知，工程GPS應(yīng)用模式分為靜態(tài)模式和動態(tài)模式。

1.1 靜態(tài)GPS模式下的特點(diǎn)及優(yōu)缺點(diǎn)

（1）靜態(tài)GPS工程測量的特點(diǎn)。與常規(guī)測量不同的是，靜態(tài)GPS工程測量主要有以下特點(diǎn)：①測量的準(zhǔn)確度高。GPS 工程觀測的準(zhǔn)確度相對于一般常規(guī)測量明顯要高，在小于50km的基線上，其相對定位精度能夠達(dá)到1 × 10－6，在大于1000km的基線上可實(shí)際精確到1 × 10－8；②測站間可以不需要通視。GPS技術(shù)可以不要求測站間相互通視，點(diǎn)位置可以根據(jù)實(shí)際需要來確定，這樣能夠便捷化地進(jìn)行相關(guān)的工程工作；③觀測時(shí)間縮短。隨著GPS工程測量技術(shù)的不斷優(yōu)化，相關(guān)的軟件技術(shù)的不斷革新，在進(jìn)行GPS工程測量工作時(shí)，靜態(tài)相對定位每站需要的時(shí)間僅僅在20分鐘以內(nèi)；④儀器操作簡單化。當(dāng)前，GPS接收機(jī)正變得越來越自動化和智能化。觀測者只需設(shè)置其中的相關(guān)參數(shù)，調(diào)平，測量天線高度并啟動接收器就可以進(jìn)行監(jiān)測工程進(jìn)度；⑤全天候作業(yè)。GPS衛(wèi)星數(shù)量很多，且分布十分均勻，可保證隨時(shí)隨地連續(xù)觀測工程進(jìn)度，并且不太容易受到天氣因素的制約；⑥可以提供準(zhǔn)確的三維坐標(biāo)。GPS測量可同時(shí)精確測定測站點(diǎn)的三維坐標(biāo)，其高程精度經(jīng)過無數(shù)實(shí)踐證明可滿足四等水準(zhǔn)測量的要求。

（2）靜態(tài)GPS工程測量的優(yōu)點(diǎn)。靜態(tài)GPS作為工程測繪中的控制測量單元，具有十分重要的示范意義。在工程施工單位的工程測量中尤其重要，特別是在山丘或高原地區(qū)的公路或者鐵路工程施工，GPS控制技術(shù)在施工過程中有著十分關(guān)鍵的作用[2]。

（3）靜態(tài)GPS工程測量的缺點(diǎn)。雖然靜態(tài)GPS測量技術(shù)與傳統(tǒng)測量儀器相比有著無可比擬的優(yōu)點(diǎn)，但其缺點(diǎn)也是很明顯的。靜態(tài)GPS測量已經(jīng)顛覆著傳統(tǒng)的測量模式，點(diǎn)間的跨幅度大大增加，可以避免點(diǎn)點(diǎn)互通，但是在高山由于選點(diǎn)的困難，高度落差大，真正實(shí)現(xiàn)有效的施工是有著一定的困難的，因此很難達(dá)到相應(yīng)的控制等級標(biāo)準(zhǔn)，嚴(yán)重影響著工程的施工效率，而GPS點(diǎn)之間的檢測難度大，難以保證其可靠性。

1.2 動態(tài)GPS模式下的優(yōu)缺點(diǎn)

（1）動態(tài)GPS工程測量的特點(diǎn)。隨著GPS技術(shù)的飛速發(fā)展，動態(tài)測量技術(shù)也逐漸趨于成熟。實(shí)時(shí)動態(tài)定位技術(shù)是一種基于載波相位觀測的實(shí)時(shí)差分GPS技術(shù)，動態(tài)測量技術(shù)在工程測繪中已經(jīng)逐漸開始普及。由于動態(tài)GPS測量技術(shù)精度更高、實(shí)時(shí)性更好、效率更高，在城市和山區(qū)的工程測量中有著十分突出的優(yōu)勢。實(shí)時(shí)動態(tài)測量系統(tǒng)是GPS測量技術(shù)與數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)的融合體，是GPS測量技術(shù)的新的發(fā)展空間[3]。

（2）動態(tài)GPS工程測量的優(yōu)點(diǎn)。①在實(shí)際操作過程中能夠便捷地加密相關(guān)控制點(diǎn)，從而能夠突破原先加密點(diǎn)的局限性。在實(shí)際操作過程中，只要在動態(tài)GPS的技術(shù)支持下，在一定的作業(yè)半徑范圍內(nèi)（正常來說是5km），還能夠用GPRS 手機(jī)網(wǎng)絡(luò)來進(jìn)行大比例尺的地形測量工作[4]。②實(shí)時(shí)獲得三維坐標(biāo)，極大地優(yōu)化其工作效率。動態(tài)GPS在工程放線方面可以控制在很短的時(shí)間內(nèi)而且有著很高的精準(zhǔn)度，其平面精度和高程精度都可以控制在厘米級，而且其中的累積誤差基本為零，這樣最大限度地提高著工程的施工效率。

（3）動態(tài)GPS工程測量的缺點(diǎn)。動態(tài)GPS 雖然優(yōu)點(diǎn)是十分明顯的，但根據(jù)近期的實(shí)際工程來看，仍有著不少的問題：①受衛(wèi)星狀況的制約。GPS衛(wèi)星信號覆蓋不夠，衛(wèi)星鎖的數(shù)量少，鎖定時(shí)間短；②受數(shù)據(jù)鏈電臺傳輸距離的控制。操作半徑受山區(qū)或森林和建筑物以及高頻信號的影響，這也會影響著無線電傳輸?shù)木嚯x，造成操作半徑的縮短，工程效率的降低；③技術(shù)人員受限。在人員操作方面，移動站要求較高，要求必須是專業(yè)的技術(shù)人員或受過專業(yè)培訓(xùn)的測量人員。

2 工程GPS應(yīng)用模式的可改進(jìn)策略分析

①技術(shù)設(shè)計(jì)必須切合實(shí)際，事前踏勘清楚，設(shè)計(jì)要充分考慮施工方便并達(dá)到相應(yīng)精度等級要求；②選埋點(diǎn)盡量往高不往低、往寬不往窄；③互通點(diǎn)應(yīng)考慮觀測方便利于加密展開；④布點(diǎn)盡量超過兩點(diǎn)通視，盡量讓通視邊長更長，GPS 網(wǎng)更優(yōu)化和合理，能夠直接用第三點(diǎn)檢測；⑤高程約束點(diǎn)盡量多，其應(yīng)分布起伏點(diǎn)高差大的點(diǎn)；⑥必須進(jìn)行邊緣長度約束，即將GPS邊緣長度與高精度全站儀測量的邊緣長度進(jìn)行對比，以校正比例尺。

3 結(jié)束語

總而言之，根據(jù)GPS的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)，施工或是項(xiàng)目單位需要重視專業(yè)技術(shù)人員的培訓(xùn)和學(xué)習(xí)工作，這樣能夠了解到GPS測繪工作的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)，在充分考慮現(xiàn)場的實(shí)際應(yīng)用條件，制定處合理的工程測繪規(guī)劃，使得最終的測繪成果能夠符合相關(guān)工程規(guī)定。尤其在工程測繪實(shí)際應(yīng)用中，利用GPS與全站儀的有效配合，完成控制、測繪、布設(shè)、標(biāo)定等工作，這樣將最大限度地提高工程施工的工作效率，從而使得GPS在工程建設(shè)中能夠發(fā)揮出更大的作用。