GPS快速靜態(tài)法在地質(zhì)工程測(cè)量中的應(yīng)用

鐘梓敏

摘 要：改革開(kāi)放以來(lái)，我國(guó)科學(xué)技術(shù)水平的發(fā)展和進(jìn)步飛快，促進(jìn)了各項(xiàng)新技術(shù)在各領(lǐng)域的應(yīng)用。將GPS快速靜態(tài)法合理地運(yùn)用在地質(zhì)工程的測(cè)量過(guò)程中，能促進(jìn)地質(zhì)工程數(shù)據(jù)測(cè)量工作效率的有效提升。文章通過(guò)分析介紹地質(zhì)工程測(cè)量中幾種常見(jiàn)的GPS快速靜態(tài)定位方法和GPS快速靜態(tài)法，并闡述GPS快速靜態(tài)法的實(shí)際應(yīng)用，希望為日后的地質(zhì)工程測(cè)量提供借鑒和參考。

關(guān)鍵詞：地質(zhì)工程；數(shù)據(jù)測(cè)量；GPS快速靜態(tài)法；應(yīng)用

中圖分類(lèi)號(hào)：P623 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2095-2945（2018）14-0155-02

Abstract： Since the reform and opening up， the level of science and technology in China has developed rapidly， which has also promoted the application of various new technologies in various fields. The application of GPS fast static method in geological engineering survey process can promote the efficiency of geological engineering data survey. This paper introduces several GPS fast static positioning methods and GPS fast static methods in geological engineering survey， and expounds the practical application of GPS fast static method， hoping to provide reference for geological engineering survey in the future.

Keywords： geological engineering； data surveying； GPS fast static method； application

在進(jìn)行現(xiàn)代工程項(xiàng)目建設(shè)時(shí)，建筑工程項(xiàng)目的質(zhì)量控制中最為重要的內(nèi)容就是地質(zhì)工程的測(cè)量，地質(zhì)工程測(cè)量的效率和質(zhì)量是整個(gè)工程項(xiàng)目順利開(kāi)展的關(guān)鍵，所以，負(fù)責(zé)地質(zhì)工程測(cè)量工作的人員需要對(duì)測(cè)量工作進(jìn)行高質(zhì)量的管理，從而為工程項(xiàng)目的順利開(kāi)展奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。GPS快速靜態(tài)法是一種常用于地質(zhì)工程測(cè)量的技術(shù)，具有較強(qiáng)的適應(yīng)能力和較高的精準(zhǔn)度，在地質(zhì)工程測(cè)量中的使用頻率較高，其應(yīng)用效果在社會(huì)上的認(rèn)可度也相對(duì)較高。本文以此背景作為分析討論的基礎(chǔ)，在對(duì)GPS快速靜態(tài)法的原理和特征進(jìn)行分析的同時(shí)研究了該技術(shù)在地質(zhì)工程測(cè)量中的具體應(yīng)用，希望為相關(guān)人員的地質(zhì)工程測(cè)量工作提供幫助和借鑒。

1 幾種常見(jiàn)的GPS快速靜態(tài)定位方法

1.1 兩次設(shè)站法

在對(duì)短基線進(jìn)行靜態(tài)定位的過(guò)程中需要保證有相對(duì)充足的觀測(cè)時(shí)間，這是因?yàn)樵谙鄬?duì)較長(zhǎng)的觀測(cè)時(shí)間里，衛(wèi)星的幾何圖形會(huì)存在比較明顯的起伏和變化，這有利于相應(yīng)的計(jì)算方程和方法取得相對(duì)較好的狀態(tài)參數(shù)，而相關(guān)人員需要根據(jù)要求對(duì)相應(yīng)的狀態(tài)參數(shù)進(jìn)行選擇，最終確定好相應(yīng)的模糊度和基線向量。通過(guò)兩次設(shè)站法的應(yīng)用，相關(guān)人員只需要在每個(gè)特定的觀測(cè)點(diǎn)上觀測(cè)相同的時(shí)間（時(shí)間不超過(guò)10分鐘），在經(jīng)過(guò)2至3小時(shí)后，則需要在每個(gè)待定的點(diǎn)上進(jìn)行同樣時(shí)長(zhǎng)的觀測(cè)。在整個(gè)的觀測(cè)過(guò)程中，相關(guān)人員不需要對(duì)衛(wèi)星進(jìn)行連續(xù)的跟蹤和觀測(cè)，只需要對(duì)兩次的觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行整合，即能確定出模糊度和基線向量。

1.2 go and stop法

go and stop法（走走停停法）于20世紀(jì)80年代由著名學(xué)者Renzondi提出，此方法的主要思想即：在對(duì)衛(wèi)星保持持續(xù)的跟蹤后所確定出的載波相位觀測(cè)值中都包含相同的未知數(shù)，這就需要在進(jìn)行數(shù)據(jù)處理時(shí)先確定好整個(gè)周期的未知數(shù)，并在后續(xù)的研究中要對(duì)這些未知數(shù)的判斷和研究進(jìn)行更明確的重視，通過(guò)對(duì)衛(wèi)星的持續(xù)跟蹤，當(dāng)接收機(jī)到達(dá)新的觀測(cè)站或觀測(cè)點(diǎn)以后，就可以取消對(duì)整個(gè)周期未知數(shù)的確定。這種方法的作用非常明顯，在觀測(cè)人員到達(dá)新的觀測(cè)點(diǎn)后，只需要對(duì)整個(gè)點(diǎn)進(jìn)行2至3分鐘的觀測(cè)，就能將基線的向量進(jìn)行精準(zhǔn)地確定。

但是，在對(duì)go and stop法（走走停停法）使用中需要注意的是，在遷站過(guò)程中能對(duì)衛(wèi)星進(jìn)行實(shí)時(shí)觀測(cè)是此方法的關(guān)鍵，而想要做到這一點(diǎn)，就必須要在沙漠、草原等等相對(duì)比較開(kāi)闊的地區(qū)。正常的工程在進(jìn)行的過(guò)程中，往往會(huì)涉及建筑物、森林等多種地形和事物，這也就會(huì)使遷站過(guò)程中的衛(wèi)星信號(hào)被干擾或者遮擋，所以，這種方法存在一定的局限性。

1.3 GPS快速靜態(tài)法

GPS快速靜態(tài)定位技術(shù)，即全球定位系統(tǒng)，是一種新型的導(dǎo)航系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)全天不間斷、衛(wèi)星覆蓋全區(qū)域的導(dǎo)航，且能為目標(biāo)地區(qū)提供實(shí)時(shí)的定位信息，并實(shí)現(xiàn)及時(shí)的數(shù)據(jù)傳輸，確保了數(shù)據(jù)采集的實(shí)時(shí)性和同步性。在進(jìn)行傳統(tǒng)技術(shù)的應(yīng)用時(shí)，常規(guī)的GPS靜態(tài)定位技術(shù)一般都需要較長(zhǎng)時(shí)間的同步觀測(cè)才能確保定位數(shù)據(jù)結(jié)果的準(zhǔn)確性有所提升。但是，近幾年我國(guó)航空航天技術(shù)的進(jìn)步和發(fā)展速度加快，GPS快速靜態(tài)法的應(yīng)用范圍在逐漸擴(kuò)大。結(jié)合目前的項(xiàng)目施工情況可以看出，在GPS技術(shù)不能到達(dá)的地區(qū)，相關(guān)人員均采用了GPS靜態(tài)測(cè)量的方法，這樣不但能讓互相之間形成互補(bǔ)，也在最大程度上滿(mǎn)足了我國(guó)工程項(xiàng)目對(duì)于地質(zhì)工程測(cè)量的需要和需求。如圖1顯示某個(gè)測(cè)定區(qū)域單基點(diǎn)觀測(cè)解算網(wǎng)圖和解算的最終結(jié)果，運(yùn)用GPSPro Ver4.0軟件對(duì)其進(jìn)行平差處理，結(jié)果顯示經(jīng)檢驗(yàn)存在較大差異。

2 GPS快速靜態(tài)法在地質(zhì)工程測(cè)量中具體應(yīng)用分析

2.1 GPS快速靜態(tài)法的優(yōu)勢(shì)

和地質(zhì)工程測(cè)量過(guò)程中傳統(tǒng)的GPS測(cè)量技術(shù)進(jìn)行比較可以看出，GPS快速靜態(tài)法具有很明顯的優(yōu)勢(shì)，其能在最大程度上將地質(zhì)工程測(cè)量所需要的時(shí)間進(jìn)行有效縮短。當(dāng)然，使用GPS快速靜態(tài)法時(shí)，只需要對(duì)每個(gè)地質(zhì)工程的測(cè)量點(diǎn)進(jìn)行幾十分鐘的觀測(cè)，就能獲取所需的數(shù)據(jù)信息，此數(shù)據(jù)信息具有很高的準(zhǔn)確性和可靠性，這不僅能將測(cè)量時(shí)間縮短，還能對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確度進(jìn)行保證，促進(jìn)了地質(zhì)工程測(cè)量數(shù)據(jù)工作效率的有效提升。

2.2 GPS快速靜態(tài)法的不同類(lèi)別及其存在的缺陷

地質(zhì)測(cè)量過(guò)程中所使用的GPS快速靜態(tài)法主要分成單基點(diǎn)法和雙基點(diǎn)法兩種類(lèi)別。單基點(diǎn)法就是指設(shè)置好一個(gè)固定站后配備兩臺(tái)儀器以便更快捷、更高效地促進(jìn)測(cè)量工作的完成，但是，單基點(diǎn)的測(cè)量方法具有一定的弊端，這種方法測(cè)得的數(shù)據(jù)信息不夠準(zhǔn)確，而且具有很大的誤差。雙基點(diǎn)的測(cè)量方法需要設(shè)置好兩個(gè)固定站后配置三臺(tái)以上的測(cè)量?jī)x器才能順利完成地質(zhì)測(cè)量的工作，雙基點(diǎn)法測(cè)量得到的地質(zhì)工程數(shù)據(jù)和信息具有較高的準(zhǔn)確度和可靠度，但是，其弊端就在于整個(gè)測(cè)量過(guò)程中涉及到的儀器比較多，會(huì)讓整體工作效率低下且無(wú)法有效提升。

2.3 解決GPS快速靜態(tài)法缺陷問(wèn)題的有效方法

將GPS快速靜態(tài)法應(yīng)用于地質(zhì)工程測(cè)量的過(guò)程中，雖然能夠?qū)PS動(dòng)態(tài)測(cè)量方式存在的不足問(wèn)題進(jìn)行一定程度的改善，在完成高效測(cè)量的基礎(chǔ)上提升所測(cè)量地質(zhì)工程數(shù)據(jù)信息的精確度，確保數(shù)據(jù)的可靠性，但是，事物都具有兩面性，GPS快速靜態(tài)法有許多優(yōu)點(diǎn)的同時(shí)也存在一些弊端。想要有效解決GPS快速靜態(tài)法在地質(zhì)工程測(cè)量過(guò)程中凸顯出來(lái)的問(wèn)題和一些潛在的弊端，可以從以下六個(gè)方面入手：

第一，在對(duì)地質(zhì)工程的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行測(cè)量的過(guò)程中，選取同一個(gè)區(qū)域、相同測(cè)量時(shí)間段內(nèi)所有的地質(zhì)工程中任意一個(gè)固定的測(cè)量點(diǎn)，并將其設(shè)置為基準(zhǔn)站，但是在基準(zhǔn)站選擇的過(guò)程中，測(cè)量方面還是最基本、最基礎(chǔ)的出發(fā)點(diǎn)，這樣做的目的是為了方便基準(zhǔn)站和其他工程測(cè)量點(diǎn)之間更好的進(jìn)行連接。

第二，在整個(gè)地質(zhì)工程的測(cè)量點(diǎn)中，需要通過(guò)雙基點(diǎn)的測(cè)量方式選擇至少一個(gè)工程點(diǎn)并對(duì)其進(jìn)行觀測(cè)，并且，一定要根據(jù)地質(zhì)工程周?chē)h(huán)境的相關(guān)需求或現(xiàn)場(chǎng)的其他實(shí)際情況對(duì)點(diǎn)數(shù)進(jìn)行控制。

第三，在完成整個(gè)地質(zhì)測(cè)量工程中所有觀測(cè)點(diǎn)采集及觀測(cè)數(shù)據(jù)收集后，需要對(duì)使用單基點(diǎn)和雙基點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量取得的數(shù)據(jù)結(jié)果進(jìn)行分類(lèi)并集中，然后再用基線解算或者平差處理的方法來(lái)進(jìn)行室內(nèi)的平差計(jì)算。

第四，運(yùn)用GPS快速靜態(tài)定位技術(shù)最關(guān)鍵就是設(shè)站，要遵照GB/T18314-2009《GPS全球定位系統(tǒng)規(guī)范》中的有關(guān)要求和內(nèi)容進(jìn)行操作，布點(diǎn)時(shí)要盡量避開(kāi)輻射較強(qiáng)的微波源和電磁波源，以免對(duì)GPS信號(hào)產(chǎn)生影響；同時(shí)，布點(diǎn)時(shí)要注意對(duì)較大的障礙物進(jìn)行避讓?zhuān)悦庥绊懙叫l(wèi)星信號(hào)。通過(guò)以上措施的應(yīng)用，GPS快速靜態(tài)定位技術(shù)定能被相關(guān)技術(shù)人員更好地掌握和使用，這樣也能為確保工程項(xiàng)目的順利開(kāi)展提供充足的資料。

3 結(jié)束語(yǔ)

在進(jìn)行地質(zhì)工程測(cè)量時(shí)，使用GPS快速靜態(tài)法具有非常獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，而且在實(shí)際運(yùn)用的過(guò)程中，GPS快速靜態(tài)法不僅能夠?qū)鹘y(tǒng)動(dòng)態(tài)測(cè)量法存在的局限很好地化解，還能有效促進(jìn)測(cè)量精準(zhǔn)度和測(cè)量效率的大幅度提升；GPS快速靜態(tài)法不但有著很廣泛的應(yīng)用范圍，還能讓整個(gè)地質(zhì)工程工作的測(cè)量效率提升，縮短工程的時(shí)間，更加契合現(xiàn)代地質(zhì)工程測(cè)量的相關(guān)需求，這些都能促進(jìn)GPS快速靜態(tài)法更好地服務(wù)于地質(zhì)工程的礦產(chǎn)勘察。

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