GPS技術(shù)在工程測(cè)量中的應(yīng)用

摘 要：GPS測(cè)量較之傳統(tǒng)的測(cè)量技術(shù)有著十分明顯的優(yōu)點(diǎn)，并在工程測(cè)量中占據(jù)著越來(lái)越重要的地位。本文根據(jù)筆者多年來(lái)的實(shí)踐工作經(jīng)驗(yàn)，就GPS技術(shù)在工程測(cè)量中的有效應(yīng)用展開(kāi)探討。

關(guān)鍵詞：GPS技術(shù)；工程測(cè)量；外業(yè)測(cè)量

1.GPS技術(shù)的特點(diǎn)

1.1適用性強(qiáng)

傳統(tǒng)的測(cè)量方法會(huì)受到外界因素的影響，難以做到全天候的測(cè)量活動(dòng)，利用GPS技術(shù)進(jìn)行測(cè)量進(jìn)，對(duì)觀測(cè)點(diǎn)之間通視情況沒(méi)有要求，即可靈活選擇觀測(cè)點(diǎn)，可不間斷地進(jìn)行測(cè)量活動(dòng)， 不必考慮工程條件及觀測(cè)點(diǎn)間的阻礙，測(cè)站之間不需相互通視即能夠完成測(cè)量任務(wù)，極大提升了工作的效率，且測(cè)量精度還能夠得到有效的保障。GPS的衛(wèi)星數(shù)日比較多、分布均勻，能有效保障在任何時(shí)間、任何地點(diǎn)實(shí)現(xiàn)連續(xù)觀測(cè)，并不會(huì)受到天氣變化的影響。

1.2測(cè)量精度高

在GPS技術(shù)測(cè)量的同時(shí)，能精準(zhǔn)確定測(cè)站點(diǎn)的三維坐標(biāo)，其高度精確度完全可以滿足現(xiàn)代化工程的測(cè)量要求，且利用GPS測(cè)量過(guò)程中，共測(cè)量精度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)的測(cè)量精度。通常雙頻GPS接收機(jī)的基線解精度是5mm+1ppm，紅外儀標(biāo)稱的精度是5mm+5ppm。

1.3自動(dòng)化程度高

當(dāng)前GPS設(shè)備向操作簡(jiǎn)單化、體積小型化方向發(fā)展，且操作更為簡(jiǎn)單，通過(guò)自動(dòng)觀測(cè)并對(duì)數(shù)據(jù)處理軟件進(jìn)行處理后，即可獲得觀測(cè)點(diǎn)三維坐標(biāo)，自動(dòng)完成觀測(cè)工作，操作方法也更加便捷化。

1.4測(cè)量效率高

使自動(dòng)化、智能化GPS測(cè)量設(shè)備，只需要進(jìn)行簡(jiǎn)單的操作便可獲取到有效的數(shù)據(jù)信息，提高觀測(cè)的效率，降低工作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度。和傳統(tǒng)測(cè)量技術(shù)比，GPS技術(shù)改善了工作的環(huán)境條件，節(jié)省了財(cái)力、物力與人力，并能快速完成測(cè)量工作，且GPS技術(shù)還可以減少觀測(cè)的時(shí)間，有些工程工期長(zhǎng)。

1.5削弱系統(tǒng)誤差影響

利用GPS技術(shù)進(jìn)行變形監(jiān)測(cè)時(shí)，能有效消弱系統(tǒng)誤差的影響，只需在監(jiān)測(cè)過(guò)程中保持天線固定不變，確保操作的科學(xué)性和規(guī)范性即能有效的降低誤差，提高監(jiān)測(cè)結(jié)果的精準(zhǔn)度。在傳統(tǒng)測(cè)量過(guò)程中，在變形監(jiān)測(cè)中系統(tǒng)誤差所帶來(lái)的影響會(huì)對(duì)變形監(jiān)測(cè)結(jié)果帶來(lái)較大的影響。

2.GPS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)距離檢校基線、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，以此來(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)有了新的突破，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。

3.GPS技術(shù)在工程測(cè)量中的應(yīng)用

3.1GPS在布網(wǎng)方面的應(yīng)用

GPS布網(wǎng)工作，通常采用點(diǎn)連式、邊連式組成連續(xù)發(fā)展的三角鎖同步圖形，或采用邊連式、網(wǎng)連式布設(shè)增強(qiáng)圖形幾何強(qiáng)度，從而提高 GPS 控制網(wǎng)的可靠性和數(shù)據(jù)精確度。在布網(wǎng)前，對(duì)已有資料進(jìn)行了分析，選取測(cè)區(qū)首級(jí)GPS控制網(wǎng)坐標(biāo)起算點(diǎn)和布網(wǎng)設(shè)計(jì)、選點(diǎn)踏勘、分幅及測(cè)繪范圍參考。選點(diǎn)、埋石要滿足如下要求：為便于安置儀器和今后利用，GPS網(wǎng)點(diǎn)均選在視野開(kāi)闊、地勢(shì)平坦、基礎(chǔ)穩(wěn)固、易于保存的地方；遠(yuǎn)離無(wú)線電的發(fā)射源及高壓電線路；并避開(kāi)大面積水面，以防對(duì)信號(hào)的干擾、反射；所有GPS點(diǎn)均埋石，標(biāo)石均壓?。逃。┚幪?hào)，字頭朝北，并填涂紅漆；標(biāo)石頂面的點(diǎn)位標(biāo)志用刻有“+”字的Ф=1cm的鋼筋代替，露出頂面1cm；每?jī)牲c(diǎn)GPS為一組確保方向相互通視，便于下一級(jí)控制網(wǎng)的布設(shè)和聯(lián)測(cè)；GPS點(diǎn)均進(jìn)行了直接水準(zhǔn)聯(lián)測(cè)。

3.2施工放樣測(cè)量

在施工放樣測(cè)量過(guò)程中，傳統(tǒng)的測(cè)量方式，例如經(jīng)緯儀交會(huì)放樣，全站儀的邊角放樣等，通常需要先人為的設(shè)計(jì)好點(diǎn)位，在實(shí)地標(biāo)識(shí)出來(lái)，至少需要2人-3人共同操作，來(lái)回的去移動(dòng)目標(biāo)，如果碰上困難，還需要想其他很多方法才能成功的放樣，這樣做不僅費(fèi)時(shí)而且費(fèi)力。但是，采用RTK技術(shù)，只需要一人操作，把放樣點(diǎn)的坐標(biāo)輸入終端，按照提示走到放樣點(diǎn)即可，而且這種放樣形式，不需要點(diǎn)間通信，直接通過(guò)坐標(biāo)放樣，大大提升了放樣均度。

3.3圖根測(cè)量中的應(yīng)用

圖根測(cè)量主要是利用GPS接收器接收來(lái)自衛(wèi)星的信號(hào)，一般接收的是4顆以上衛(wèi)星的信號(hào)。通過(guò)接收多顆衛(wèi)星的信號(hào)，GPS能夠算出衛(wèi)星與接收機(jī)之間的距離，最后利用衛(wèi)星的坐標(biāo)系分析、確認(rèn)接收機(jī)的坐標(biāo)系，找出接收機(jī)之間的距離和位置，從而實(shí)現(xiàn)GPS定位測(cè)量。在進(jìn)行圖根測(cè)量時(shí)，應(yīng)該使用4臺(tái)或4臺(tái)以上的接收機(jī)，且采用雙參考站的方式測(cè)量。在此過(guò)程中，同一時(shí)間段觀測(cè)的衛(wèi)星顆數(shù)不能少于4顆，每隔15s收集1次衛(wèi)星傳送數(shù)據(jù)，對(duì)正在觀測(cè)的衛(wèi)星高度角不小于16°，POOP應(yīng)該≥5，每條觀測(cè)基線的模糊倍率不能低于1.5，觀測(cè)人員每隔15min就要觀測(cè)一次流動(dòng)站，用最精確的參數(shù)保證圖根的準(zhǔn)確性。為了滿足測(cè)圖需要，測(cè)區(qū)在一、二級(jí)導(dǎo)線的基礎(chǔ)上，進(jìn)行圖根點(diǎn)加密，其主要布設(shè)形式為支導(dǎo)線。依據(jù)《城市測(cè)量規(guī)范》和《規(guī)程》要求，支導(dǎo)線邊數(shù)不超過(guò)4條，最長(zhǎng)不超過(guò)250m，全測(cè)區(qū)共布設(shè)圖根點(diǎn)384個(gè)。測(cè)圖過(guò)程中，進(jìn)行站站檢核，并作記錄，以防粗差。GPS中的定位測(cè)量技術(shù)是GPS在測(cè)量圖根中主要運(yùn)用的技術(shù)。

3.4 GPS技術(shù)與傳統(tǒng)測(cè)量方式的結(jié)合

在工程建設(shè)過(guò)程中，有些地帶常是GPS衛(wèi)星信號(hào)遮蔽帶，這時(shí)候GPS技術(shù)就發(fā)揮不了作用了。這些地區(qū)，就需要用解析法或圖解法，通過(guò)全站儀、測(cè)距儀、經(jīng)緯儀等進(jìn)行細(xì)部測(cè)量，與GPS技術(shù)做一個(gè)互補(bǔ)。GPS技術(shù)定位的關(guān)鍵和基礎(chǔ)便是接受器與信號(hào)衛(wèi)星之間的距離計(jì)算結(jié)果，這一計(jì)算過(guò)程是基于電磁波的直線傳播，用距離=速度×?xí)r間得到的，如果電磁波傳播的路程中存在不均勻的介質(zhì)，那么計(jì)算出來(lái)的數(shù)據(jù)就只是GPS技術(shù)調(diào)整過(guò)的平均數(shù)據(jù)，并不精確。還有一些遮蔽物，也會(huì)導(dǎo)致電磁波的非直線傳播，影響測(cè)量精度，那么，這時(shí)候就需要傳統(tǒng)測(cè)量方式來(lái)彌補(bǔ)。

4.結(jié)束語(yǔ)

當(dāng)前在GPS測(cè)量技術(shù)應(yīng)用不斷深入的情況下，有效的推動(dòng)了測(cè)繪技術(shù)的發(fā)展步伐，這對(duì)工程測(cè)量水平和質(zhì)量的提升起到了重要的意義。GPS測(cè)量技術(shù)在工程測(cè)繪中得到廣泛應(yīng)用，一方面提高了測(cè)繪自動(dòng)化的能力，另一方面GPS成為工程測(cè)繪的基礎(chǔ)技術(shù)，融合其他測(cè)量技術(shù)，共同推進(jìn)工程測(cè)繪的發(fā)展，提供優(yōu)質(zhì)的測(cè)繪服務(wù)。

參考文獻(xiàn)：

[1]陳大勇.GPS技術(shù)在工程測(cè)繪中的應(yīng)用分析[J].黑龍江科學(xué)，2014

作者簡(jiǎn)介：

崔倫寶（1981.01-）男，漢族，大學(xué)本科，高級(jí)工程師，從事測(cè)繪工程技術(shù)工作。