工程測量GPS測量技術(shù)應(yīng)用探討

季鋒 趙波

摘要：近年來，科學(xué)技術(shù)迅猛發(fā)展，GPS測量技術(shù)已經(jīng)成了工程測量中的重要工具，為工程測量技術(shù)的發(fā)展提供了新方法與新技術(shù)，提升了工程測量的效率和可靠性。一般來說，GPS測量技術(shù)不但測量時間短，而且技術(shù)含量和精確度都非常高，然而GPS在工程測量實(shí)踐中依然存在一些亟待解決的問題。因此，本文首先概述了GPS測量技術(shù)，然后分析了GPS的工作原理，最后探討了GPS測量技術(shù)在工程測量中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：GPS；測量技術(shù)；工程測量

前言

目前，GPS技術(shù)是世界上最實(shí)用的一種全球?qū)Ш?、指揮和調(diào)度系統(tǒng)，且應(yīng)用十分廣泛。在我國，交通和建筑事業(yè)的發(fā)展十分迅速，從而對工程測量技術(shù)的要求也越來越高，基于高速度、高效率、高精度的測量優(yōu)勢，GPS 技術(shù)在我國工程測量中的應(yīng)用不斷擴(kuò)大。對于GPS技術(shù)而言，它主要由接收裝置和環(huán)球通訊衛(wèi)星組合而成，屬于一種無線電導(dǎo)航定位系統(tǒng)，可以為用戶提供十分精確的時間信息、導(dǎo)航及三維坐標(biāo)。因此，伴隨著數(shù)字化進(jìn)程的不斷加劇，GPS測量技術(shù)的應(yīng)用是不言而喻的，它將成為工程測量中不可缺少的重要技術(shù)，對于工程測量事業(yè)的持續(xù)發(fā)展有著深遠(yuǎn)的積極影響。

1 概述GPS測量技術(shù)

GPS定位技術(shù)的精準(zhǔn)度高，自動化程度高，且潛力很大，這種優(yōu)點(diǎn)使得它倍受各國測量人士的無比青睞。一般來說，GPS定位只具備靜態(tài)相對定位的作業(yè)模式，伴隨著研究的深入，快速靜態(tài)定位開始成了一種新的短基線測量作業(yè)，從而提高了GPS的測量效率。實(shí)踐證明，在<10千米的短邊范圍之內(nèi)，兩組GPS測量系統(tǒng)（雙頻）對4―5顆衛(wèi)星正常接收5min所獲取的基線解精度能夠達(dá)到5―10mm+1*10-6D，此數(shù)據(jù)比靜態(tài)定位的結(jié)果更精確。為此，GPS全站儀（RTK或者RTK GPS）應(yīng)運(yùn)而生，GPS測量技術(shù)的主要特點(diǎn)包括：測站間無需通視；定位精確度高；觀測時間較短；提供三維坐標(biāo)；操作相當(dāng)簡便；全天候作業(yè)等等。

當(dāng)然，在發(fā)展過程中，GPS測量設(shè)備和測量理論知識不斷成熟，逐步提升著GPS測量技術(shù)的應(yīng)用水平。也就是說，GPS測量功能在逐步完善，測量范圍在逐步擴(kuò)展，測量設(shè)備低廉又好用，所以GPS測量的自動化和實(shí)用化程度將會越來越高。自從1980年開始，GPS定位技術(shù)在不斷完善的過程中，進(jìn)一步變革著測繪定位技術(shù)，為現(xiàn)代化工程測量提供了許多先進(jìn)的技術(shù)手段，GPS測量技術(shù)正在取代傳統(tǒng)定位技術(shù)，特別是靜態(tài)定位方法也在朝動態(tài)定位方向發(fā)展，同時將大大拓展其定位的服務(wù)范圍。

2 關(guān)于GPS的工作原理

當(dāng)前，在工程測量過程中，GPS測量技術(shù)的應(yīng)用較為普遍，這就對測繪工作者提出了更高要求，而了解GPS的工作原理則是至關(guān)重要的。通常來講，GPS測量技術(shù)定位的實(shí)現(xiàn)，主要根據(jù)測量中的距離交會定點(diǎn)原理。首先，假設(shè)在待測點(diǎn)Q處，設(shè)置一個GPS 接收機(jī)，然后于某一時刻，同時接了三顆或三顆以上衛(wèi)星所發(fā)出的信號，其次，通過計算和處理數(shù)據(jù)，就可以知道此時接收機(jī)天線的中心到衛(wèi)星之間的距離。

3 GPS測量技術(shù)在工程測量中的應(yīng)用

3.1 GPS定位技術(shù)應(yīng)用

關(guān)于GPS定位技術(shù)在工程測量中的應(yīng)用，其應(yīng)用原理突出體現(xiàn)為：將物理和幾何學(xué)科的相關(guān)基本原理進(jìn)行有效結(jié)合，利于GPS系統(tǒng)的地面接收裝置和空間衛(wèi)星，多角度地定位測量對象。至今為止，在工程測量的實(shí)踐中，GPS定位技術(shù)主要包括兩個方面：一種是實(shí)時動態(tài)相對定位；另一種是靜態(tài)相對定位。具體地講，靜態(tài)相對定位主要由多臺地面接收裝置排列而成一條基線，同步觀測目標(biāo)對象，整個觀測時間大約持續(xù)45分鐘，最后由專業(yè)技術(shù)人員來統(tǒng)計和處理測量結(jié)果。具體地講，靜態(tài)相對定位的操作流程比較簡單，實(shí)時動態(tài)相對定位則要根據(jù)載波相對觀測量，然后選取比較精確的控制點(diǎn)位，以此作為工程測量的控制基站，安裝地面的連續(xù)接收裝置，連續(xù)觀測不同角度所傳送的實(shí)時動態(tài)信息。

通常情況下，對于一個GPS接收機(jī)而言，需要準(zhǔn)確的三維定位，且要同時接收四顆或四顆以上的衛(wèi)星信號。不過，如果將定位精度設(shè)在厘米級，這時就需要接收五顆及五顆以上的衛(wèi)星信號。大體上講，一般GPS系統(tǒng)都擁有24顆環(huán)繞地球運(yùn)動的衛(wèi)星（如圖1所示），而且在十度以上的水平角觀測點(diǎn)時，可以接收到7顆衛(wèi)星信號。然而，如果接收站附近存在遮擋物時，接收裝置觀測到的衛(wèi)星就會變少，這時的接收機(jī)很難定位。因此，在必要的條件下，GPS定位技術(shù)結(jié)合慣性導(dǎo)航技術(shù)，這樣有利于實(shí)現(xiàn)更好的測量效果。

3.2 施工水準(zhǔn)點(diǎn)的測定

GPS測量技術(shù)在工程測量中的應(yīng)用，關(guān)于施工水準(zhǔn)點(diǎn)的測定。一般來說，用傳統(tǒng)技術(shù)進(jìn)行工程水準(zhǔn)測量時，設(shè)計單位幾乎都沒有進(jìn)行實(shí)地考察和嚴(yán)密預(yù)算，以至于水準(zhǔn)點(diǎn)的距離普遍較大，比如：設(shè)計單位會給出距離在500-100m范圍內(nèi)的水準(zhǔn)點(diǎn)，因距離偏大，所以不便于施工。而利用GPS接受機(jī)收集衛(wèi)星信號，進(jìn)而測量和確定臨時的水準(zhǔn)點(diǎn)，可以更加地協(xié)調(diào)工程觀測的進(jìn)程，確保測量結(jié)果的精確度，而且能夠提高工程測量的工作效率，大致的作業(yè)步驟表現(xiàn)為：安置天線――操作接收機(jī)――觀測記錄。進(jìn)行測量時，需要嚴(yán)格按照技術(shù)設(shè)計制定的觀測計劃來觀測，比如在大型公路項目中，進(jìn)行實(shí)地測量時，可以采用GPS測量技術(shù)，然后觀察衛(wèi)星同步圖片，全面分析路基高度，再根據(jù)地貌和地形，沿公路線每隔200m左右，設(shè)置一個施工臨時水準(zhǔn)點(diǎn)。實(shí)際上，臨時水準(zhǔn)點(diǎn)可以設(shè)置于附近的機(jī)井臺、房基等，這些地方一定要堅固；埋設(shè)過程中，需要詳細(xì)記錄每一個加密的臨時水準(zhǔn)點(diǎn)位置。

3.3 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用

在工程測量中，關(guān)于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用。對于傳統(tǒng)的工程測量而言，需要工作人員進(jìn)行實(shí)地測量，一旦遇到較差的地質(zhì)條件，極容易發(fā)生安全事故；而利于GPS虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)測量時，可以有效解決這一問題，它能夠測繪地質(zhì)條件相對復(fù)雜的地區(qū)，由GPS虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)創(chuàng)建的測繪環(huán)境，常常具有交互作用、逼真等優(yōu)點(diǎn)。同時，在GPS系統(tǒng)中，不只是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，還有計算機(jī)繪圖技術(shù)，都可以高效率地描繪出清晰的三維圖像，從而建立科學(xué)的工程測繪流程，準(zhǔn)確地指出重點(diǎn)測量項目，以及需要注意的安全事項。除此以外，采用工程測繪合理地分析模擬流程，可以有效地解決傳統(tǒng)測繪技術(shù)應(yīng)用效率低的問題，而且可以增強(qiáng)測量方案的安全性、技術(shù)性和可操作性。比如：現(xiàn)階段，在我國礦井工程測繪工作中，應(yīng)用較廣泛測量技術(shù)就是GPS系統(tǒng)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，通過運(yùn)用GPS虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，可以及時地監(jiān)測出測繪方案中存在的問題與弊端，以便盡快組織相關(guān)人員進(jìn)行修改與完善，最大限度地確保工程測繪中GPS測量技術(shù)的合理運(yùn)用。

4 結(jié)束語

綜上所述，在現(xiàn)代工程測量中，研究GPS技術(shù)至關(guān)重要，它與傳統(tǒng)測量技術(shù)截然不同，不但提高了工程測量的效率和可靠性，而且降低了作業(yè)強(qiáng)度。不過，應(yīng)用GPS測量技術(shù)時，同樣避免不了錯誤，且難以察覺，這就要求從事工程測量的技術(shù)人員不斷摸索和總結(jié)GPS技術(shù)的運(yùn)用方法，從而充分發(fā)揮GPS測量技術(shù)的應(yīng)用價值。毫無疑問，通過上文探討GPS測量技術(shù)及其應(yīng)用，足以發(fā)現(xiàn)GPS測量技術(shù)在工程測量中的重要作用，甚至在工程測量領(lǐng)域內(nèi)有著一定的發(fā)展前景。

參考文獻(xiàn)

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（1.作者身份證號碼：210624198912112435；2.作者身份證號碼：210623197105171892）