GPS測(cè)量技術(shù)在工程測(cè)量中的實(shí)際應(yīng)用

徐大偉

摘要：隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，GPS在各領(lǐng)域工作中使用的儀器設(shè)備也得到了良好的開發(fā)。GPS定位技術(shù)擁有全球全天候定位功能，定位精度高，被廣泛用于測(cè)繪、交通、軍事等諸多領(lǐng)域，如今它在人們的生活和工作中發(fā)揮著重要作用。筆者通過學(xué)習(xí)和實(shí)踐，以GPS測(cè)量技術(shù)在工程測(cè)量中的實(shí)際應(yīng)用為論點(diǎn)進(jìn)行闡述，旨在說明GPS應(yīng)用于工程測(cè)量中有何優(yōu)勢(shì)所在，希望使GPS測(cè)量技術(shù)得到廣泛的推廣利用，讓工程測(cè)量環(huán)節(jié)更加快速精確。

關(guān)鍵詞：GPS測(cè)量技術(shù)；RTK；工程測(cè)量；實(shí)際應(yīng)用；特點(diǎn)優(yōu)勢(shì)

在工程測(cè)量環(huán)節(jié)中，把GPS測(cè)量技術(shù)引入到測(cè)量工作中，使測(cè)量的速度和精確度大大的提升。它的科技模式不但提高了測(cè)量準(zhǔn)確度，還保障了測(cè)量的效率。GPS測(cè)量技術(shù)的應(yīng)用，為工程測(cè)量帶來了革命性的改變，GPS靜態(tài)測(cè)量已經(jīng)逐漸代替了傳統(tǒng)的大地控制網(wǎng)，RTK技術(shù)也越來越多的應(yīng)用到各種工程中。文章針對(duì)GPS測(cè)量技術(shù)在工程測(cè)量中的應(yīng)用進(jìn)行了分析和研究，指出GPS測(cè)量技術(shù)在工程測(cè)量中的優(yōu)勢(shì)，希望GPS測(cè)量技術(shù)能得到更廣泛的應(yīng)用。

1.GPS測(cè)量技術(shù)概況

1.1 GPS系統(tǒng)是如何組成的

GPS系統(tǒng)的構(gòu)成主要由監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)備、空間的衛(wèi)星設(shè)備和接收設(shè)備三個(gè)部分構(gòu)成，每一個(gè)設(shè)備都充分發(fā)揮著它的重要作用?？臻g的衛(wèi)星設(shè)備的工作目的是給GPS系統(tǒng)提供衛(wèi)星信號(hào)，監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)備和接收設(shè)備被人們稱為GPS用戶的使用部分，主要工作內(nèi)容是把收到的信號(hào)利用監(jiān)控系統(tǒng)和接收設(shè)備進(jìn)行定位，通過計(jì)算得出所在位置的經(jīng)緯度、高程等。

1.2 GPS技術(shù)的測(cè)量原理研究

GPS測(cè)量技術(shù)能夠達(dá)到精確性，主要與它的工作原理有很大的關(guān)系。GPS系統(tǒng)的測(cè)量原理是利用高軌測(cè)距的體制，把測(cè)量的地點(diǎn)位置與空間的衛(wèi)星的距離作為基礎(chǔ)位，然后再進(jìn)行測(cè)量環(huán)節(jié)。一般的情況下，人們會(huì)利用偽距的測(cè)量和載波的相位測(cè)量方法。偽距的測(cè)量方法依照的是接收的設(shè)備接收到信號(hào)以后，通過這個(gè)信號(hào)來對(duì)觀測(cè)站和空間衛(wèi)星之間的距離進(jìn)行測(cè)量計(jì)算，可以得到基本的觀測(cè)量。通過研究，偽距的測(cè)量方法存在著一些誤差，所以現(xiàn)階段，已經(jīng)很少利用此方法進(jìn)行測(cè)量工作。而載波相位測(cè)量方法與偽距測(cè)量相比，具有很高的精確性，因此，載波相位測(cè)量方法已經(jīng)被廣泛使用。

2.GPS技術(shù)含有的優(yōu)勢(shì)

2.1 具有測(cè)量速度快的優(yōu)勢(shì)

GPS技術(shù)中擁有測(cè)量速度快的優(yōu)勢(shì)。舉例來說，如果觀測(cè)的范圍是20km內(nèi)的基線，如果利用單頻接收機(jī)需要1h左右，如果利用雙頻接收機(jī)則僅需15-20min。如果利用GPS技術(shù)建立動(dòng)態(tài)的實(shí)時(shí)的定位模式，流動(dòng)站的初始化觀測(cè)只需要1-5min后就可以定位。由此可以看出，建立GPS技術(shù)控制網(wǎng)，把觀測(cè)的時(shí)間縮短，從而提高了觀測(cè)效率和工作效率。

2.2 GPS技術(shù)具有齊全的功能優(yōu)勢(shì)

通過研究，GPS技術(shù)還含有更大的優(yōu)勢(shì)，那就是功能齊全的特點(diǎn)。它可以利用連續(xù)性的動(dòng)態(tài)三維位置，三維的速度和時(shí)間信息來進(jìn)行有效的觀測(cè)。此特點(diǎn)可以用于測(cè)繪工作，導(dǎo)航工作，還有速度測(cè)試工作等。通過調(diào)查，GPS測(cè)量技術(shù)已經(jīng)廣泛用于陸地測(cè)量工作，航空的攝影測(cè)量工作，海洋的測(cè)繪工作中。

2.3 GPS技術(shù)具有自動(dòng)化功能

GPS具有很高的自動(dòng)化能力，它采用的是智能型的接收機(jī)，設(shè)置好好儀器，觀測(cè)時(shí)測(cè)量人員只需要打開儀器電源、量取天線高、觀察儀器運(yùn)行狀況。這些完成以后，GPS會(huì)自動(dòng)完成剩下的環(huán)節(jié)，如：捕獲、跟蹤觀測(cè)、記錄等工作。觀測(cè)完畢以后，只需要關(guān)閉電源，收好接收機(jī)，至此該環(huán)節(jié)的工作就完成了。比傳統(tǒng)的全站儀導(dǎo)線測(cè)量省去了對(duì)準(zhǔn)目標(biāo)，觀測(cè)目標(biāo)，記錄數(shù)據(jù)等環(huán)節(jié)，減小了觀測(cè)誤差和人為誤差的影響，避免了因?yàn)橛涗浺鸬腻e(cuò)誤。

2.4 GPS技術(shù)擁有實(shí)時(shí)定位功能

GPS技術(shù)還擁有實(shí)時(shí)的定位功能，而且它能夠全球全天候、高精度的對(duì)目標(biāo)進(jìn)行定位，可對(duì)目標(biāo)的運(yùn)行軌跡和速度精確定位跟蹤。它可以隨時(shí)的對(duì)運(yùn)動(dòng)的載體進(jìn)行監(jiān)控工作，所以，利用此技術(shù)的定位功能，可以運(yùn)用到航海中，對(duì)預(yù)定的航線進(jìn)行確定，利用此技術(shù)還能夠選擇最佳的航海路線。這一功能對(duì)海洋和航空的導(dǎo)航要求都具有非常重要的意義。

3.GPS測(cè)量技術(shù)如何應(yīng)用于工程測(cè)量中

目前隨著GPS等高科技產(chǎn)品在工程測(cè)繪中的應(yīng)用，改變了工程技術(shù)人員在測(cè)量作業(yè)中的傳統(tǒng)工作方式。

如：采用GPS進(jìn)行靜態(tài)復(fù)測(cè)，可以靈活選點(diǎn)、點(diǎn)位之間可以不用通視、不嚴(yán)格受地形和天氣的影響等，其應(yīng)用更加靈活。GPS測(cè)量技術(shù)可以精確的測(cè)量出數(shù)據(jù)內(nèi)容，可以利用此技術(shù)成功的建立起城市與工程的控制網(wǎng)。

再比如：利用RTK（載波相位差分技術(shù)）測(cè)量可以達(dá)到厘米級(jí)甚至毫米級(jí)精度，在工程測(cè)量中運(yùn)用越來越廣泛，在一般場(chǎng)合都可以滿足測(cè)量需要的精度，可以用來放樣路基涵洞及樁基等橋梁下部結(jié)構(gòu)。在本人現(xiàn)在的工地上，架好基站進(jìn)行完點(diǎn)校正后，在基站信號(hào)幾公里范圍內(nèi)，測(cè)量人員只需拿著移動(dòng)站就可以進(jìn)行實(shí)時(shí)定位測(cè)量，一臺(tái)基站可以同時(shí)支持多臺(tái)移動(dòng)站，與全站儀相比，不需要通視的控制點(diǎn)，不需要專門人員負(fù)責(zé)前視后視，更加方便快捷。特別是在原地面地形測(cè)量時(shí)，可以把道路參數(shù)輸入到手簿，能夠?qū)崟r(shí)看到里程斷面，走到合適的位置，直接把點(diǎn)位存儲(chǔ)記錄到手簿里，導(dǎo)出數(shù)據(jù)后可以直接通過電腦處理，比常規(guī)原地面測(cè)量節(jié)約了大量的人力物力和時(shí)間。而且隨著CORS站的發(fā)展，只要在移動(dòng)站內(nèi)安裝手機(jī)卡，輸入賬號(hào)密碼等，就可以在幾十上百公里范圍內(nèi)，無需額外架設(shè)基準(zhǔn)站，只用移動(dòng)站就可以進(jìn)行測(cè)量工作，首次輸入?yún)?shù)進(jìn)行校正后，以后不用進(jìn)行參數(shù)求解、點(diǎn)位校正，更加方便快捷。

3.1對(duì)GPS測(cè)量出的靜態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理

利用GPS測(cè)量技術(shù)測(cè)量出的精確數(shù)據(jù)要進(jìn)行處理工作，它的處理過程如下：首先把GPS觀測(cè)的數(shù)據(jù)傳輸?shù)酱鎯?chǔ)設(shè)置里，然后進(jìn)行分流環(huán)節(jié)的工作，也就是在原始的記錄內(nèi)容下，利用解碼的作用把數(shù)據(jù)進(jìn)行分類的處理，把無效的數(shù)據(jù)內(nèi)容處理掉。、再把有用的數(shù)據(jù)形成統(tǒng)一的文件格式。對(duì)于相位的觀測(cè)值，需要進(jìn)行探索和測(cè)量環(huán)節(jié)的工作，需要對(duì)周跳和修正恢復(fù)載波進(jìn)行測(cè)量工作。對(duì)于觀測(cè)值的處理還需要修改的環(huán)節(jié)，此環(huán)節(jié)中需要對(duì)流層進(jìn)行改正，單頻的接收觀測(cè)值中要加入電離層的改正。預(yù)處理工作環(huán)節(jié)中，此舉措的目的是要達(dá)到凈化觀測(cè)值的要求，從而提高精確度。

3.2 GPS測(cè)量技術(shù)應(yīng)用時(shí)需要注意的問題

3.2.1 選點(diǎn)環(huán)節(jié)

在進(jìn)行選點(diǎn)工作時(shí)，要選擇可以容易架設(shè)儀器的位置，所選位置的高度截止角要大于15度，并且周圍不能有大的障礙物，不能有大面積水域，避免多路徑效應(yīng)，選定的位置不能接近大功率的無線電發(fā)射源，距離高壓電線的距離要大于50米。

3.2.2 觀測(cè)環(huán)節(jié)

觀測(cè)環(huán)節(jié)中，需要多臺(tái)儀器同時(shí)開機(jī)進(jìn)行觀測(cè)，記錄下測(cè)量時(shí)間、儀器高等。觀測(cè)完畢后需要同時(shí)關(guān)機(jī)。避免觀測(cè)時(shí)在儀器五米范圍內(nèi)使用對(duì)講機(jī)。每天所測(cè)數(shù)據(jù)要及時(shí)導(dǎo)出備份，改名存盤，避免意外情況使得數(shù)據(jù)丟失。

3.2.3 使用RTK需要注意的問題

要注意測(cè)量時(shí)要注意所測(cè)數(shù)據(jù)是否為固定解，注意經(jīng)常校準(zhǔn)已知控制點(diǎn)，檢查測(cè)量的精度，避免因基站被人為移動(dòng)造成的錯(cuò)誤。避免在電磁干擾，高大建筑物等影響接受信號(hào)的地方使用。

結(jié)束語：

綜上所述，GPS測(cè)量技術(shù)應(yīng)用于工程測(cè)量中，精度達(dá)到了要求。在有些方面具有傳統(tǒng)全站儀經(jīng)緯儀不能比擬的優(yōu)勢(shì)。利用GPS測(cè)量技術(shù)也需要注意一些問題，從而使GPS測(cè)量技術(shù)達(dá)到更有效的利用。通過對(duì)GPS測(cè)量技術(shù)的研究，讓很多領(lǐng)域都發(fā)現(xiàn)了GPS系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)，在以后的發(fā)展中，可以讓GPS系統(tǒng)在其他領(lǐng)域中能更好的發(fā)揮出它的作用。

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（作者單位：中鐵二十三局一公司）