GPS測量技術(shù)在工程測量中的應(yīng)用

吳方東　楊秀杰　韓善峰

摘要：目前，GPS測量技術(shù)已經(jīng)在工程建設(shè)領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，了解GPS測量技術(shù)的技術(shù)特點(diǎn)和應(yīng)用手段，對于工程建設(shè)發(fā)展有著積極的意義。為此，本文對于GPS測量技術(shù)的特點(diǎn)、類別和在工程測量中的應(yīng)用進(jìn)行了簡單的闡述。

關(guān)鍵詞：GPS；測量技術(shù)；工程測量；應(yīng)用

隨著我國經(jīng)濟(jì)水平的飛速發(fā)展、人民生活水平的日益提高，我國的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)水平呈現(xiàn)快速發(fā)展趨勢，越來越多大型、復(fù)雜的房屋、橋梁、道路等出現(xiàn)在人們的視野。這些建筑工程技術(shù)的實(shí)現(xiàn)與工程測量技術(shù)的發(fā)展密不可分，特別是GPS測量技術(shù)的應(yīng)用，使工程人員能夠更加快速、便捷、準(zhǔn)確的完成工程測量工作。

一、GPS測量技術(shù)的概念與特點(diǎn)

（一）GPS測量技術(shù)的概念

GPS技術(shù)的出現(xiàn)與發(fā)展，為工程測量技術(shù)帶來了革命性的變化，從根本上改變了工程測繪的工作方式。例如RTK設(shè)備以及其他利用GPS技術(shù)進(jìn)行的精密工程測量、工程變形監(jiān)測等都是GPS技術(shù)在工程測量領(lǐng)域的應(yīng)用。GPS測量技術(shù)應(yīng)用的是全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)，以此為基礎(chǔ)進(jìn)行點(diǎn)坐標(biāo)的測量和高程的測設(shè)。

（二）GPS測量技術(shù)的特點(diǎn)

首先，GPS測量技術(shù)具有操作簡便的特點(diǎn)。GPS技術(shù)集成了大量自動化，智能化的信息技術(shù)，因此使用起來簡單方便。操作時，工作人員只需要輸入簡單的指令便可以獲得測量點(diǎn)的空間信息，同樣可以通過空間信息尋找未知點(diǎn)。

然后，GPS測量技術(shù)具有快速精準(zhǔn)的特點(diǎn)。使用動態(tài)相對定位技術(shù)，如RTK技術(shù)等，測量人員最快只需幾秒鐘便可以獲得測量點(diǎn)的坐標(biāo)與高程信息，而且精度高于傳統(tǒng)的光學(xué)測量法。

最后，GPS測量技術(shù)無需測站之間通視。GPS測量技術(shù)由于使用電磁波信號作為測量手段，因此避免了傳統(tǒng)光學(xué)測量手段需要觀測者和測量點(diǎn)需要通視的缺點(diǎn)，即使多個測量目標(biāo)之間存在障礙物也不妨礙測量的進(jìn)行。

二、GPS測量技術(shù)的分類

（一）靜態(tài)相對定位

靜態(tài)定位技術(shù)指的是，對于靜態(tài)測量點(diǎn)，使用兩臺及以上接收器，通過全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)對測量點(diǎn)的位置信息進(jìn)行處理與計(jì)算，最后得到測量點(diǎn)的準(zhǔn)確空間信息，同時，通過與某已知點(diǎn)位置信息的結(jié)合處理，能夠得到其他測量點(diǎn)的位置信息。由于靜態(tài)相對定位技術(shù)具有較高的精準(zhǔn)度，因此在工程測量領(lǐng)域應(yīng)用的十分廣泛。

（二）動態(tài)相對定位技術(shù)

動態(tài)相對定位技術(shù)是指運(yùn)用GPS技術(shù)對于移動物體進(jìn)行位置、速度、加速度以及時間參數(shù)的測定。通過在運(yùn)動物體上安裝GPS信號收發(fā)裝置，便能夠通過全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)在該物體移動時獲得其運(yùn)動數(shù)據(jù)。與靜態(tài)相對定位技術(shù)的區(qū)別是，動態(tài)相對定位技術(shù)需要在測量對象上安裝GPS信號收發(fā)裝置。

（三）RTK技術(shù)

RTK技術(shù)中文全稱載波相位差分技術(shù)，是目前在我國建設(shè)工程領(lǐng)域測量工程中應(yīng)用最多的GPS相關(guān)技術(shù)，已經(jīng)被普遍運(yùn)用到地圖測繪、工程點(diǎn)測設(shè)等領(lǐng)域。RTK技術(shù)具有操作簡單、設(shè)備輕便的特點(diǎn)，只需一人便可完成操作。通過手持地面終端，既可以測量被測點(diǎn)的空間信息數(shù)據(jù)，又可以通過坐標(biāo)信息測設(shè)目標(biāo)點(diǎn)，同時還可以使用計(jì)算機(jī)軟件將測得的空間信息形成地形圖。

三、GPS測量技術(shù)在工程測量領(lǐng)域的應(yīng)用

（一）GPS測量技術(shù)的外業(yè)操作

GPS測量技術(shù)的外業(yè)操作包含選點(diǎn)和觀測兩個主要內(nèi)容，通過正確的選點(diǎn)和準(zhǔn)確的觀測，便能夠獲得有效的測量結(jié)果。

1.選點(diǎn)的要求

前文提到，使用GPS靜態(tài)相對定位系統(tǒng)時，需要設(shè)置兩個及以上數(shù)量的觀測點(diǎn)，選點(diǎn)的位置對于測量的準(zhǔn)確性有著較大的影響。

進(jìn)行選點(diǎn)操作時，首先要保證GPS測量設(shè)備的位置正確，通過了解GPS測量設(shè)備的使用要求可知，在室外空間使用GPS測量設(shè)備時，設(shè)備上部15度角范圍內(nèi)不應(yīng)存在任何遮擋物體，以免影響GPS設(shè)備對于衛(wèi)星和基站信號的接收。放置GPS測量設(shè)備的點(diǎn)位應(yīng)為工程關(guān)鍵點(diǎn)，不應(yīng)選擇次要工程點(diǎn)，更不應(yīng)隨意放置設(shè)備。在選點(diǎn)過程中，最好能夠保證兩個測量點(diǎn)之間連通無障礙，以便于之后測量工作使用，但是即使不能滿足也要求對于測量結(jié)果不會產(chǎn)生影響。

由于GPS測量技術(shù)使用的是電磁波信號作為測量載體，因此最好避免測量過程中在測量區(qū)域內(nèi)使用大功率電器，同時需要注意的是，高壓輸電線路以及變電站等設(shè)施也會對GPS測量設(shè)備的信號產(chǎn)生影響，降低測量精度和準(zhǔn)確度，因此使用CPS測量設(shè)備進(jìn)行測量時，需要注意避免設(shè)備受到高強(qiáng)度電磁輻射干擾。

觀測點(diǎn)的選擇還應(yīng)遵循交通便利、地面基礎(chǔ)穩(wěn)固的原則，這樣既方便測量人員的操作，也避免了放置在觀測點(diǎn)上的設(shè)備因?yàn)槭艿降孛嫠?、震動等情況影響測量精度。

需要注意的是，在觀測點(diǎn)設(shè)置完成后，需要對其進(jìn)行明確的標(biāo)注，使得具有相同標(biāo)注的設(shè)備能夠做到互相對應(yīng)。同時，要在圖紙上標(biāo)出測量點(diǎn)的位置，便于之后的測量和數(shù)據(jù)處理。

2.觀測的要求

觀測過程中，首先需要將信號接收天線進(jìn)行合理的放置，然后打開儀器進(jìn)行測量工作。由于GPS測量設(shè)備在工作過程中容易收到天氣的影響，因此在使用GPS測量設(shè)備時需要注意觀測天氣，并做好氣象觀測記錄，一邊在數(shù)據(jù)處理時能夠修正天氣因素對測量數(shù)據(jù)的影響。為保證測量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確，每一測量點(diǎn)的測量時間不應(yīng)太短，必須保證測量數(shù)據(jù)結(jié)果的可靠性。測量的數(shù)據(jù)結(jié)果應(yīng)及時保存，以免丟失。

（二）數(shù)據(jù)處理

GPS測量技術(shù)的數(shù)據(jù)處理過程為：①將獲得的數(shù)據(jù)輸入計(jì)算機(jī)；②數(shù)據(jù)預(yù)處理；③基線計(jì)算和GPS消差；④獲得最終結(jié)果。

需要注意的是，首先，將數(shù)據(jù)輸入計(jì)算機(jī)之前需要人工進(jìn)行數(shù)據(jù)分類，篩選出本次數(shù)據(jù)處理不需要的數(shù)據(jù)，避免多余數(shù)據(jù)對計(jì)算結(jié)果產(chǎn)生影響。然后，輸入計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)需要進(jìn)行格式的統(tǒng)一化，保證輸入計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)具有統(tǒng)一的、計(jì)算機(jī)能夠識別的數(shù)據(jù)。最后，需要將調(diào)整好格式的數(shù)據(jù)進(jìn)行二次篩選，剔除誤差較大的數(shù)據(jù)，避免其對計(jì)算結(jié)果產(chǎn)生影響。

結(jié)束語

目前我國的工程呈現(xiàn)巨大化、復(fù)雜化的趨勢，因此對工程測量的精度和準(zhǔn)確性有著越來越高的要求。GPS測量技術(shù)的出現(xiàn)克服了傳統(tǒng)工程測量技術(shù)的種種缺陷，為我國的工程建設(shè)領(lǐng)域提供了非常優(yōu)越的技術(shù)支持。提高GPS測量技術(shù)的測量精度和測量效率，能夠?yàn)槲覈こ探ㄔO(shè)的發(fā)展起到更加積極的推動作用。

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