GPS定位技術(shù)在港口工程測量中的應(yīng)用探究

滕勝利 卞磊

摘? ? 要：港口在經(jīng)濟(jì)發(fā)展中承擔(dān)著非常重要責(zé)任，近些年我們國家對(duì)于港口工程建設(shè)也越來越重視。但是港口工程建設(shè)受到地形與地理?xiàng)l件的限制，需要做好工程測量工作，其中GPS定位技術(shù)的應(yīng)用較為廣泛。從實(shí)踐中可以了解到，GPS定位技術(shù)在工程測量中具有較高的優(yōu)勢，尤其是更加精確的GPS-RTK技術(shù)的應(yīng)用，可以為港口工程建設(shè)提供較為精確的數(shù)據(jù)信息。

關(guān)鍵詞：GPS-RTK;優(yōu)勢;港口工程;測量

1? 引言

GPS-RTK技術(shù)屬于全球定位系統(tǒng)與實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)定位技術(shù)的組合，其本質(zhì)上屬于基于載波相位觀測的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)定位技術(shù)，在數(shù)字化地形測量領(lǐng)域，GPS-RTK技術(shù)的應(yīng)用具備觀測站和觀測站之間無需通視、測量耗時(shí)短、定位精度高、可提供三維坐標(biāo)、可全天候作業(yè)等優(yōu)勢，順帶被應(yīng)用于現(xiàn)代工程建設(shè)中。

2? GPS-RTK技術(shù)的優(yōu)勢

2.1? 適應(yīng)性強(qiáng)，測量精準(zhǔn)度高

在工程測量的工作中，GPS技術(shù)能夠應(yīng)對(duì)各種環(huán)境條件，適應(yīng)性極強(qiáng)。同時(shí)在工程測量中使用GPS-RTK技術(shù)技術(shù)，可以通過精確的范圍定點(diǎn)，提高測量精準(zhǔn)度。

2.2? 應(yīng)用靈活，測量時(shí)間較短

GPS-RTK技術(shù)在工程測量的應(yīng)用中，只要保證測量之前測量站點(diǎn)之間沒有高大建筑物的干擾和阻礙，空間開闊，就可以開始對(duì)測量站點(diǎn)進(jìn)行選址，保證測量站點(diǎn)之間的通視，大大縮減了工程前期的測量時(shí)間，保障了工程施工的整體進(jìn)度。

2.3? 測量效率高，節(jié)約資源

GPS-RTK技術(shù)在工程測量中的應(yīng)用，極大地改善了測量工作的條件和環(huán)境，智能化、自動(dòng)化的測量技術(shù)和設(shè)備也極大地節(jié)約了物力、人力、財(cái)力等資源。GPS-RTK技術(shù)在工程測量中，操作簡便，工作人員勞動(dòng)強(qiáng)度降低，測量效率提升，節(jié)約了工作時(shí)間。

3? GPS-RTK技術(shù)在港口工程中的基本應(yīng)用

3.1? 測量流程

GPS-RTK技術(shù)在港口工程測量中的應(yīng)用流程可概括為：“GPS控制點(diǎn)的選點(diǎn)和埋設(shè)→GPS控制網(wǎng)的成果計(jì)算與資料整理→控制點(diǎn)的高程檢測→測區(qū)碎步測量RTK配合全站儀野外數(shù)據(jù)采集→內(nèi)業(yè)整理與編輯成圖→成果資料、圖紙打印”等幾個(gè)步驟。

3.2? ?GPS控制點(diǎn)的選點(diǎn)

作為數(shù)字化地形測繪的基礎(chǔ)，GPS控制點(diǎn)的選點(diǎn)和埋設(shè)直接影響GPS-RTK技術(shù)的應(yīng)用質(zhì)量，因此GPS控制點(diǎn)結(jié)合現(xiàn)場實(shí)際情況靈活應(yīng)用了多種埋設(shè)方式，如圖根點(diǎn)標(biāo)志采用木樁標(biāo)記，且選點(diǎn)過程重點(diǎn)關(guān)注了多路徑效應(yīng)對(duì)GPS定位造成的影響，同時(shí)遠(yuǎn)離了大功率無線電發(fā)射源與大面積信號(hào)反射物。

3.3? 圖根控制測量

為提升數(shù)字化地形測量的質(zhì)量和效率，在確定控制點(diǎn)后，即可直接越級(jí)到圖根控制測量環(huán)節(jié)，該環(huán)節(jié)屬于數(shù)字化地形測量的重點(diǎn)。為盡可能降低圖根控制測量誤差，天線的高度精確了毫秒級(jí)，并采用了架設(shè)三腳架、利用流動(dòng)站進(jìn)行數(shù)據(jù)觀測等措施。為進(jìn)一步提高圖根控制測量質(zhì)量，測量過程保證了每個(gè)圖根點(diǎn)通視方向不低于2個(gè)，且通視方向夾角控制在60°～120°區(qū)間，同時(shí)使用全站儀進(jìn)行碎步數(shù)據(jù)采集，圖根點(diǎn)之間的夾角與間距、圖根點(diǎn)的點(diǎn)位精度、圖根點(diǎn)之間的相對(duì)精度由此得到了保證。此外，在圖根點(diǎn)的布設(shè)中，測量工程還保證了圖根點(diǎn)的視野好、交通好，并利用了已知點(diǎn)開展復(fù)核和檢查，圖根控制測量質(zhì)量由此實(shí)現(xiàn)了進(jìn)一步提升。最終，測量工程共選擇了高程誤差為±0.020的散點(diǎn)40個(gè)，測量結(jié)果表明75%散點(diǎn)誤差范圍低于±0.020，圖根控制測量的精度可見一斑。

3.4? 碎步測量

碎步測量同樣屬于數(shù)字化地形測量的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，因此GPS-RTK技術(shù)在其中的應(yīng)用必須得到重點(diǎn)關(guān)注，且采集碎部數(shù)據(jù)的過程不會(huì)受到天氣的影響，也無需考慮控制點(diǎn)之間的通視度，測圖精度自然能夠由此得到保障。本文研究的土地測量工程屬于典型的開闊區(qū)域，因此GPS-RTK技術(shù)的應(yīng)用需根據(jù)測量地物對(duì)其定位點(diǎn)進(jìn)行確定，并基于定位點(diǎn)安裝流動(dòng)站，為整理內(nèi)業(yè)時(shí)結(jié)合屬性編碼，必須在儀器狀態(tài)穩(wěn)定情況下將地物屬性編碼輸入之后并保存，地形測量圖中地物的針對(duì)性表示可由此實(shí)現(xiàn)。值得注意的是，本文研究測量工程中GPS-RTK技術(shù)的應(yīng)用還重點(diǎn)關(guān)注了基于實(shí)際情況的區(qū)域劃分，由此劃分建筑密集區(qū)域、廣闊區(qū)域，碎步測量中GPS-RTK技術(shù)應(yīng)用的針對(duì)性大大提升。

3.5? 接收性能檢測

值得注意的是，為驗(yàn)證GPS-RTK技術(shù)的應(yīng)用能否較好服務(wù)于土地測量工程，工程基于GPS-RTK技術(shù)應(yīng)用開展了接收性能檢測，檢測首先選擇了若干個(gè)導(dǎo)線點(diǎn)，并對(duì)比了GPS-RTK技術(shù)測量結(jié)果與已知的精確坐標(biāo)，最終檢測得出了差分最小值為-40mm，最大值為+30mm。同時(shí)，還圍繞同一個(gè)點(diǎn)的不同時(shí)間點(diǎn)坐標(biāo)差分值開展了比較，由此得出了-25mm～+30mm的變化范圍，由此GPS-RTK技術(shù)應(yīng)用具備的較優(yōu)接收性能得到了驗(yàn)證。

4? GPS-RTK技術(shù)應(yīng)用的誤差控制

4.1? 信號(hào)干擾誤差控制

在應(yīng)用GPS-RTK技術(shù)的數(shù)字化地形圖測量中，技術(shù)應(yīng)用受到的信號(hào)干擾往往無法移除干擾源，為保證GPS-RTK技術(shù)的高質(zhì)量應(yīng)用，便需要設(shè)法避開或減少信號(hào)干擾。為有效控制信號(hào)干擾誤差，GPS-RTK技術(shù)的應(yīng)用必須保證選點(diǎn)的科學(xué)化，并做好電磁波輻射與干擾的監(jiān)測，靈活應(yīng)用各類儀表進(jìn)行選點(diǎn)便能夠在一定程度上控制信號(hào)干擾誤差。值得注意的是，雖然GPS-RTK技術(shù)具備全天候作業(yè)等優(yōu)勢，但具體應(yīng)用過程應(yīng)避免天氣急劇變化或惡劣天氣條件。

4.2? 多徑誤差控制

多徑誤差一般源于周邊天線所處環(huán)境影響，這種誤差帶來的影響一般處于5cm～19cm區(qū)間，而結(jié)合多徑誤差特點(diǎn)，GPS-RTK技術(shù)的應(yīng)用可采用在開闊地帶選點(diǎn)、應(yīng)用扼流圈天線、安裝吸收電波的材料和設(shè)備、保證點(diǎn)位附近沒有反射點(diǎn)等措施控制多徑誤差，電波干擾的處理也需要同時(shí)得到關(guān)注。

4.3? 同測站誤差控制

同測站誤差多源于測量工程對(duì)天線相位變化的忽視，點(diǎn)位坐標(biāo)誤差往往因此出現(xiàn)，該誤差一般在3～5cm區(qū)間。為較好控制同測站誤差，可結(jié)合天線與基站精準(zhǔn)相位圖改進(jìn)數(shù)據(jù)，同時(shí)做好實(shí)驗(yàn)室內(nèi)的天線相位檢查，GPS-RTK技術(shù)的應(yīng)用精確度可由此得到較好保障。

4.4? 軌道誤差控制

軌道誤差同樣會(huì)影響數(shù)字化地形測量中的GPS-RTK技術(shù)應(yīng)用質(zhì)量，該誤差在20km～30km基線造成的影響較為明顯，而由于電離層誤差本身具備較強(qiáng)互補(bǔ)性、瞬變性、擴(kuò)散性，因此軌道誤差控制可采用雙頻接收機(jī)消除電離層的方式應(yīng)對(duì)，同時(shí)考慮觀測站自身誤差，也能夠?yàn)镚PS-RTK技術(shù)的更高質(zhì)量應(yīng)用提供支持。

5? 結(jié)論

綜上所述，港口工程測量離不開GPS-RTK技術(shù)，該技術(shù)可較好服務(wù)于數(shù)字化地形測量，在此基礎(chǔ)上，本文涉及的GPS控制點(diǎn)的選點(diǎn)、圖根控制測量、碎步測量、接收性能檢測、信號(hào)干擾誤差控制、多徑誤差控制等內(nèi)容，則提供了可行性較高的GPS-RTK技術(shù)應(yīng)用路徑，而為了實(shí)現(xiàn)該技術(shù)的更高質(zhì)量應(yīng)用，VRS技術(shù)的引入、數(shù)據(jù)信息過程中偏心的加入與處理、山地區(qū)域的特殊性應(yīng)對(duì)同樣需要得到重視。

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