GPS測量技術(shù)在工程測量中的應(yīng)用

李媛麗

摘? ? 要：要想不斷提高GPS測繪技術(shù)在測繪工程中的應(yīng)用水平，為工程質(zhì)量提供保障，就要不斷完善GPS測繪技術(shù)，掌握GPS測繪技術(shù)在測繪工程中的應(yīng)用現(xiàn)狀，找出應(yīng)用過程中存在的問題并進行解決，最終才能提高GPS測繪技術(shù)在工程測繪中的應(yīng)用水平，最終才能促進工程測繪效率、質(zhì)量的不斷提高。

關(guān)鍵詞：GPS測量技術(shù);工程測量;應(yīng)用

1? 引言

GPS測繪技術(shù)打破了傳統(tǒng)測繪技術(shù)操作復(fù)雜、耗費時間長、效率低下、精確度低等缺點，憑借著高效率、高精確度、操作簡單、耗時短等特點在測繪工程中得到了大力應(yīng)用，未來的發(fā)展前景也十分廣闊。

2? GPS定位的基本原理

GPS系統(tǒng)測量衛(wèi)星到接收機的距離是根據(jù)衛(wèi)星向地面發(fā)射的電磁波信號傳播然后反射回衛(wèi)星的時間計算得到的。電磁波信號內(nèi)加載有鋇」距碼，這種方法由于測距碼存在不足，距離測量的精度不高，對于一些對測量精度高的領(lǐng)域還是無法直接應(yīng)用。因此后面就把測量的信號直接變?yōu)檩d波，載波有自身的很多優(yōu)點，最主要的還是波長短，測量得到的距離精度高。

GPS定位的基本原始是利用空間后方距離交會的方法測定待定點的坐標(biāo)，具體是在同一時間同時有至少4顆衛(wèi)星對待測點發(fā)射載波信號，根據(jù)載波信號反射回衛(wèi)星的時間t計算出當(dāng)前時刻衛(wèi)星距待測點的距離S=c*t/2，衛(wèi)星某一時刻的具體位置三維坐標(biāo)可由衛(wèi)星導(dǎo)航電文獲取，此時，可以根據(jù)4顆衛(wèi)星距待測點的距離交會出待測點的位置。

根據(jù)測量類型的不同，GPS定位分為好幾種，分別為絕對定位、靜態(tài)相對定位和動態(tài)相對定位，每種定位方法的用途也不一樣。

（1）絕對定位也是所謂的單點定位，通過待測點直接測量，接收衛(wèi)星的信號從而得到距離，直接可以測到該點的絕對地心坐標(biāo)，數(shù)據(jù)的形式主要為大地經(jīng)緯度，在工程測量中應(yīng)用較少。

（2）靜態(tài)相對定位是指利用至少兩臺接收機測量，采用差分的方法得到待測點的坐標(biāo)，該方法在工程測量中應(yīng)用普遍，測量精度高，點位精度在毫米級

（3）動態(tài)相對定位即所謂的GPS-RTK測量，該方法主要是要設(shè)置一臺基準(zhǔn)站和一臺移動站，基準(zhǔn)站和移動站同時接收衛(wèi)星數(shù)據(jù)，通過站間差分和星間差分求二次差的形式得到移動站的數(shù)據(jù)，該方法使用簡單，測量效率高，但精度較低，僅能達到厘米級別。

3? 工程測量中的GPS測量技術(shù)

3.1? 外業(yè)測量

外業(yè)測量是工程測量工作中的一項重要測量工作，合理進行外業(yè)測量會提高工程的質(zhì)量。在應(yīng)用GPS測量技術(shù)進行外業(yè)測量時首先要制定合理的外業(yè)測量計劃，制定計劃時首先要確定GPS衛(wèi)星在測定區(qū)域的可見程度，規(guī)劃好詳細的測量區(qū)域，然后對衛(wèi)星的觀測分辨率和圖形強度進行分析，最后要保證良好的觀測時間，將可見度最大的時間段作為觀測時間段。進行GPS測量的外業(yè)觀測時要嚴(yán)格按照操作標(biāo)準(zhǔn)進行接受天線的安裝和方向等工作，觀測要進行詳細的數(shù)據(jù)記錄并進行當(dāng)場的仔細核對。觀測工作全部完成之后要進行誤差處理工作，對系統(tǒng)誤差和偶然誤差進行分別分析，并運用統(tǒng)計學(xué)方法進行誤差處理。

3.2? 工程變形程度測量

工程會出現(xiàn)變形的情況，如果變形程度過大的話則很容易會出現(xiàn)危險，而大部分工程一般都是靠近居民住宅點的，如果工程出現(xiàn)了危險則會對人民的生命安全造成嚴(yán)重的威脅。通過傳統(tǒng)測量工作較為費時費力，而將GPS技術(shù)應(yīng)用其中可以通過自動化的測量手段來進行實時測量，并且測量的精度和準(zhǔn)確度都可以得到穩(wěn)定的保證。通過GPS技術(shù)進行測量可以對不同日期不同時間段內(nèi)的工程形變進行規(guī)律測量，從而得出工程的變形數(shù)據(jù)規(guī)律。

3.3? 數(shù)據(jù)分析

GPS測量系統(tǒng)內(nèi)置數(shù)據(jù)篩選函數(shù)和計算函數(shù)，將數(shù)據(jù)輸入之后可以進行初步的數(shù)據(jù)篩選等自動處理，并且可以進行精確的平差計算，還可以便捷地將GPS測量的數(shù)據(jù)網(wǎng)和工程實際應(yīng)用的坐標(biāo)系統(tǒng)進行雙向轉(zhuǎn)換，更容易獲得工程需要的各種數(shù)據(jù)。但是要注意在應(yīng)用GPS系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)分析時要數(shù)量掌握各種函數(shù)的應(yīng)用和對誤差的理解，這樣才能使效益最大化。

3.4? GPS網(wǎng)平差

即便是GPS網(wǎng)構(gòu)建過程中也需要一定基準(zhǔn)。GPS網(wǎng)基準(zhǔn)主要是由位置、方向以及尺度基準(zhǔn)三方面構(gòu)成的。最后，通過對GPS網(wǎng)整體平差的計算確定出GPS網(wǎng)基準(zhǔn)。通常所見的GPS網(wǎng)都是二維約束的網(wǎng)平差，即就是按照基線計算出的數(shù)據(jù)根據(jù)與特定參照系轉(zhuǎn)換的特點間換算，從而得出指定點的坐標(biāo)。在進行網(wǎng)平差前需要特別注意，要將方位、邊長二者的起算點融入在計算過程中。并且在網(wǎng)平差后，對最終轉(zhuǎn)換結(jié)果進行校驗。

4? GPS在大型橋梁測量控制中的應(yīng)用

4.1? 工程介紹

本次GPS技術(shù)應(yīng)用測量的橋梁總長為8206m。其主塔高度及長度分別為306m及580m。主孔跨度達到1088m，為大型橋梁工程。此橋梁所處地勢以及橋梁周邊自然條件復(fù)雜，由于該橋梁所處位置大風(fēng)現(xiàn)象出現(xiàn)頻繁且持續(xù)時間較長，因此常規(guī)的邊角測量法無法完成此次橋梁測量，因此，在此次測量控制中主要采用GPS技術(shù)來實現(xiàn)。

4.2? 選點布網(wǎng)

GPS網(wǎng)構(gòu)建過程中，選點是影響著整個布網(wǎng)的重要關(guān)鍵點。由于GPS技術(shù)中不需要做到點與點之間的互通，因此只需要結(jié)合實際工程的需求進行選點布網(wǎng)。從而與傳統(tǒng)技術(shù)相比，減少了對傳算點、過渡點等的測量工作，更加節(jié)省了測量時間。在選點過程中最重要的就是要確保所選點能夠滿足工程要求，同時能夠方便接收機的安裝及操作，保證后期施工的正常開展。

4.3? 外業(yè)觀測

在本次工程中，根據(jù)GPS技術(shù)以及工程需求，主要設(shè)定了18個點，并相應(yīng)建立共22座觀測墩。為了對橋梁數(shù)據(jù)進行有效采集，此次數(shù)據(jù)觀測是通過8臺GPS接收機來完成的。為了確保最終采集數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，因此需要觀測滿足一定的觀測條件，每隔15s進行一次數(shù)據(jù)采集，并且將采集數(shù)據(jù)中滿足以下條件的數(shù)據(jù)進行處理。即就是，采集過程中，有效衛(wèi)星的數(shù)量在6顆以上，且高度截止角度數(shù)不小于15°。

4.4? 數(shù)據(jù)平差計算

通過三維無約束平差計算，最終基線向量X、Y、Z三個維度的改正數(shù)低于標(biāo)準(zhǔn)差3倍數(shù)值，可以確定此次外業(yè)觀測整體質(zhì)量較好。此后通過二維約束平差計算，可以發(fā)現(xiàn)基線向量改正數(shù)以及其二維無約束平差結(jié)果基線改正數(shù)與其而被標(biāo)準(zhǔn)差相比，結(jié)果偏小。

4.5? 精度指標(biāo)的分析

在對GPS網(wǎng)進行坐標(biāo)分析時，將WUHNGPS跟蹤點作為GPS網(wǎng)的固定點，其次通過對基線的計算來確定最終的結(jié)果以及坐標(biāo)。其中根據(jù)跟蹤點所建立的地心坐標(biāo)系統(tǒng)中X、Y、Z三個向量的坐標(biāo)分別為2267749.3365m、5009154.2898m以及3221290.6629m。進行網(wǎng)平差后，其點位誤差僅為±0.64cm。

5? 結(jié)語

水利水電工程必須保證測量的準(zhǔn)確性，這項工作直接關(guān)系到工程的穩(wěn)定性和完成效率，因此要通過GPS測量技術(shù)等先進技術(shù)來對水利水電工程測量工作進行優(yōu)化。GPS測量技術(shù)擁有觀測周期短、精度高、處理的智能化和自動化程度高的優(yōu)點，因此對整個工程有著極大的促進作用。本文對GPS技術(shù)的進行了概述，并對其應(yīng)用優(yōu)點和具體應(yīng)用方式進行了分析，希望能對讀者有所啟發(fā)。

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