淺析工程測(cè)繪中GPS的應(yīng)用

摘要：隨著信息化的發(fā)展，各項(xiàng)工程中都滲入了信息科技的應(yīng)用，其中GPS技術(shù)是當(dāng)今信息社會(huì)發(fā)展最快的技術(shù)之一廣泛應(yīng)用于很多領(lǐng)域，其中在測(cè)繪工作中以速度快，精度高，操作簡(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn)廣泛應(yīng)用，本文將就GPS系統(tǒng)在測(cè)繪工作中的應(yīng)用進(jìn)行相關(guān)探討。

關(guān)鍵詞：工程；測(cè)繪；信息化；GPS；應(yīng)用

一、GPS系統(tǒng)的概述

（一）構(gòu)成

GPS系統(tǒng)主要由GPS衛(wèi)星星座、地面監(jiān)控系統(tǒng)、GPS信號(hào)接收機(jī)等三大部分組成，其中GPS衛(wèi)星星座是由3顆軌備衛(wèi)星、21顆工作衛(wèi)星共同組成的，這24顆衛(wèi)星按照每組4顆衛(wèi)星平均分配在6條相互成60°的軌道平面上運(yùn)行，其運(yùn)行周期為24h，因此無(wú)論在地球那個(gè)方位，都能在任何時(shí)間觀測(cè)到最少有4顆屬于GPS系統(tǒng)的衛(wèi)星，GPS空間星座的主要作用是觀測(cè)目標(biāo)，并將觀測(cè)信息轉(zhuǎn)換成載波信號(hào)，傳輸?shù)降孛姹O(jiān)控系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)目標(biāo)定位。地面監(jiān)控系統(tǒng)主要由主控制站、監(jiān)測(cè)站、地面天線幾部分組成，主要負(fù)責(zé)收集空間衛(wèi)星傳輸回來(lái)的信息，然后利用這些數(shù)據(jù)計(jì)算出衛(wèi)星星歷等數(shù)據(jù)。GPS信號(hào)接收機(jī)也就是用戶端，它能搜索、捕捉衛(wèi)星，然后衛(wèi)星傳輸?shù)臄?shù)據(jù)進(jìn)行處理，計(jì)算出GPS信號(hào)接收機(jī)所在位置的經(jīng)緯度及高度。

（二）原理

在工程中，GPS測(cè)繪技術(shù)有兩種方法測(cè)量出被測(cè)對(duì)象的信息，一種是測(cè)量偽距離，另一種利用載波相位進(jìn)行測(cè)量。測(cè)量偽距離是根據(jù)接

收機(jī)接收到的GPS衛(wèi)星發(fā)出的測(cè)距碼及電文內(nèi)容，根據(jù)信號(hào)發(fā)射到用戶接收信息的時(shí)間，計(jì)算出衛(wèi)星與接收機(jī)天線之間的距離，由于用戶接收機(jī)的時(shí)鐘難以與GPS衛(wèi)星時(shí)鐘保持同步，計(jì)算出來(lái)的數(shù)據(jù)有一定的誤差，因此，稱為偽距離。其計(jì)算過(guò)程如下：

規(guī)定符號(hào)：tj（GPS）為衛(wèi)星sj發(fā)射信號(hào)時(shí)的理想GPS時(shí)刻；ti（GPS）為接收機(jī)Ti收到該衛(wèi)星信號(hào)時(shí)的理想GPS時(shí)刻；tj為衛(wèi)星sj發(fā)射信號(hào)時(shí)的衛(wèi)星鐘時(shí)刻；ti為接收機(jī)Ti收到該衛(wèi)星信號(hào)時(shí)的接收機(jī)鐘時(shí)刻；tij為衛(wèi)星信號(hào)到達(dá)觀測(cè)站的傳播時(shí)間；tj為衛(wèi)星鐘相對(duì)理想GPS時(shí)的鐘差；ti為接收機(jī)鐘相對(duì)理想GPS時(shí)的鐘差。

則有 tj= tj（GPS）+ tj，ti= ti（GPS）+ ti

信號(hào)從衛(wèi)星傳播到觀測(cè)站的時(shí)間為

tij=ti-tj= ti（GPS）- tj（GPS）+ ti- tj

假設(shè)衛(wèi)星至觀測(cè)站的幾何距離為ij，在忽略大氣影響的情況下可得相應(yīng)的偽距：

用載波相位進(jìn)行測(cè)量是測(cè)定GPS衛(wèi)星載波信號(hào)在傳播路徑上的相位變化，從而計(jì)算出信號(hào)傳播距離。

載波相位測(cè)量原理

（三）優(yōu)勢(shì)

隨著科技的不斷進(jìn)步，GPS測(cè)量精度也在不斷的提高，GPS測(cè)繪技術(shù)的測(cè)量精度十分高，在100km以外、500km以內(nèi)，其測(cè)量精度能達(dá)到

106-107，對(duì)于500km的基線范圍，其測(cè)量精度能達(dá)到1-2×106。

GPS測(cè)繪技術(shù)的觀測(cè)時(shí)間很短，新興的GPS技術(shù)只需要在幾分鐘，甚至是幾秒鐘就能完成觀測(cè)。觀測(cè)站之間不需要通視。它不需要各觀測(cè)站之間通視，能靈活的選用觀測(cè)點(diǎn)，極大的提高了觀測(cè)效率。在傳統(tǒng)的工程測(cè)繪中，需要通過(guò)觀測(cè)、計(jì)算得出高程及平面坐標(biāo)，采用GPS測(cè)繪技術(shù)能同時(shí)獲得高程以及平面坐標(biāo)，直接提供三維坐標(biāo)。

二、GPS技術(shù)在測(cè)繪工作中的應(yīng)用

GPS測(cè)繪技術(shù)的應(yīng)用過(guò)程主要分為選擇測(cè)量點(diǎn)、建立測(cè)量標(biāo)志、實(shí)施外業(yè)觀測(cè)和處理數(shù)據(jù)結(jié)果四個(gè)環(huán)節(jié)。

（一）測(cè)量點(diǎn)

與常規(guī)測(cè)量點(diǎn)選擇不同，GPS測(cè)繪技術(shù)在應(yīng)用過(guò)程中，首先要保證相關(guān)設(shè)備安裝的便捷性，視野也要開(kāi)闊，選擇的地位信號(hào)必須好，能夠有效保證測(cè)繪技術(shù)不受電磁信號(hào)的干擾，然后還要完成相關(guān)的繪圖工作。

（二）建立測(cè)量標(biāo)志主要是為埋置標(biāo)石等后續(xù)工作提供更為便捷的服務(wù)。

GPS測(cè)繪技術(shù)應(yīng)用的關(guān)鍵環(huán)節(jié)就是外業(yè)測(cè)繪，通過(guò)空間衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，搜集測(cè)繪工作所需要的信號(hào)來(lái)觀察測(cè)量工作，達(dá)到精準(zhǔn)定位安裝天線的目的，在觀測(cè)過(guò)程中，GPS測(cè)繪技術(shù)主要是依靠開(kāi)機(jī)觀測(cè)和無(wú)線安置兩種方式來(lái)完成作業(yè)，與傳統(tǒng)測(cè)試最大的不同也主要體現(xiàn)在這里，外業(yè)觀測(cè)必須要事先完成好相關(guān)的技術(shù)規(guī)范工作，按照具體步驟來(lái)實(shí)施工作流程。針對(duì)GPS技術(shù)在工程測(cè)繪中的應(yīng)用現(xiàn)狀，測(cè)繪人員應(yīng)該在熟練掌握GPS技術(shù)的將基礎(chǔ)上，充分的利用科學(xué)技術(shù)，對(duì)GPS技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化與升級(jí)，使其能夠進(jìn)行動(dòng)態(tài)的實(shí)時(shí)測(cè)繪，進(jìn)一步的對(duì)工程測(cè)量的速度進(jìn)行提高，簡(jiǎn)化GPS技術(shù)的應(yīng)用操作，從而提高工程測(cè)繪的工作效率。提高GPS技術(shù)在控制城市建設(shè)中的應(yīng)用提高GPS技術(shù)在房地產(chǎn)工程與地籍測(cè)繪中RTK技術(shù)的應(yīng)用。在城市建設(shè)的控制中，提高GPS技術(shù)的應(yīng)用效率，對(duì)滿足城市的規(guī)劃具有積極的意義。由于城市規(guī)劃要求精度高使用頻繁控制面積大，所以要對(duì)城市的區(qū)域之間進(jìn)行界限的劃分。城市控制的測(cè)量有較高的要求，其測(cè)量水平直接影響著工程施工的質(zhì)量與進(jìn)度。GPS技術(shù)的引入提高了城市控制測(cè)量的準(zhǔn)確度以及速度，其能夠?qū)Τ鞘械男畔⑦M(jìn)行隨時(shí)動(dòng)態(tài)化的采集，并依據(jù)相關(guān)要求對(duì)城市控制進(jìn)行調(diào)整。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展與進(jìn)步，GPS技術(shù)不斷融入新的技術(shù)進(jìn)入，使得GPS技術(shù)徹底的戰(zhàn)勝傳統(tǒng)的測(cè)量方式，在工程了測(cè)量的領(lǐng)域中具有顯著的優(yōu)勢(shì)，于此同時(shí)，GPS技術(shù)的發(fā)展也提高了城市測(cè)量的技術(shù)水平。隨著GPS技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域的逐漸擴(kuò)大，其簡(jiǎn)單的操作數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性較高的優(yōu)勢(shì)使GPS技術(shù)受到測(cè)繪各界的高度贊賞與推廣其中融入PTK技術(shù)的GPS廣泛的應(yīng)用與地籍與房地產(chǎn)的測(cè)量過(guò)程中，其具體使用與對(duì)土地的界限之間的測(cè)繪，其準(zhǔn)確性較高，可以達(dá)到厘米的級(jí)別，相關(guān)的測(cè)繪人員通過(guò)GIS系統(tǒng)對(duì)GPS測(cè)繪技術(shù)數(shù)據(jù)進(jìn)行科學(xué)的處理，能夠快速直接的得到地籍圖與房地產(chǎn)PTK技術(shù)在建筑工程施工過(guò)程中還可以應(yīng)用在勘測(cè)定界之后中，能夠?qū)鐦兜奈恢眠M(jìn)行準(zhǔn)確的定位，從而確定土地的適用范圍，并對(duì)其的占地面積進(jìn)行計(jì)算。PTK技術(shù)是GPS技術(shù)在土地實(shí)際面積測(cè)量中的功能延伸，并且能夠在面積計(jì)算的同時(shí)對(duì)其進(jìn)行檢驗(yàn)與審核。PTK不但對(duì)傳統(tǒng)的操作方法進(jìn)行了簡(jiǎn)化，而且對(duì)其檢測(cè)的準(zhǔn)確性進(jìn)行了相應(yīng)的提高，對(duì)于建筑工程中的測(cè)繪具有極其中重要的積極意義。應(yīng)用與土地的動(dòng)態(tài)檢測(cè)中，以現(xiàn)代化的檢測(cè)方法代替了傳統(tǒng)的簡(jiǎn)易補(bǔ)測(cè)與平板儀補(bǔ)測(cè)法，解決了傳統(tǒng)方法效率低速度慢等測(cè)繪問(wèn)題，而且在最大程度上提高了檢測(cè)的速度以及測(cè)量數(shù)據(jù)的精確度，提高了效率。

（三）處理數(shù)據(jù)結(jié)果

處理數(shù)據(jù)結(jié)果是GPS測(cè)繪技術(shù)應(yīng)用的最后一個(gè)環(huán)節(jié)，這項(xiàng)工作要通過(guò)計(jì)算機(jī)來(lái)完成，對(duì)觀測(cè)結(jié)果還要進(jìn)行檢測(cè)，以確保測(cè)量的質(zhì)量

和精準(zhǔn)度。

三、GPS在測(cè)繪工作中的發(fā)展

與傳統(tǒng)測(cè)繪技術(shù)相比，GPS技術(shù)具有高效率、高精度、多功能、易于操作等優(yōu)勢(shì)，GPS測(cè)繪技術(shù)在工程測(cè)繪領(lǐng)域的應(yīng)用相當(dāng)于是一次技術(shù)革命，其在充分利用已有測(cè)量理論的同時(shí)，又能夠突破傳統(tǒng)測(cè)量方法的局限，從而在現(xiàn)代工程測(cè)繪工作中被廣泛應(yīng)用，從現(xiàn)階段的應(yīng)用情況來(lái)看，隨著GPS技術(shù)的不斷改進(jìn)和進(jìn)步，在今后的工程測(cè)繪中，該技術(shù)一定會(huì)朝智能化、全面化的方向發(fā)展，勢(shì)必會(huì)有更強(qiáng)大的應(yīng)用空間和良好的發(fā)展前景。

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