GPS測量技術(shù)在工程測量中的運用

李童

摘 要：GPS定位系統(tǒng)的研究起源于美國，主要應用于軍事研究，而后新一代的定位系統(tǒng)建成，功能更加全面，主要涉及的領(lǐng)域是地形圖的測量。GPS定位系統(tǒng)是基于無線傳輸系統(tǒng)，借助衛(wèi)星導航儀開展的地形圖測量工作，其在應用過程中具有速度快、自動化能力、地理測量坐標準確等特點，因此其在各個領(lǐng)域中得到應用。

關(guān)鍵詞：GPS;測量技術(shù);工程測量

1 GPS測量技術(shù)的特點

1.1 測量速度快

以往的GPS定位作業(yè)模式比較單一，只有靜態(tài)相對定位，其速度和精度也存在一定的局限性。GPS測量技術(shù)是對以前定位技術(shù)的創(chuàng)新和完善，其快速靜態(tài)定位方法和方式都得到了明顯的提高，GPS測量勞動生產(chǎn)率也得到了進一步的提高，新的GPS測量技術(shù)具有測量速度快的特點。

如果所要觀測的范圍是20km以內(nèi)的基線，利用單頻接收機對其進行測量時一般需要1h，利用雙頻接收機需要15～20min。但是，如果在此過程中利用GPS技術(shù)建立相應的動態(tài)實時定位模式，其流動站的初始化觀測僅需要1～5min就可以進行定位了。因此，建立在GPS技術(shù)控制網(wǎng)基礎(chǔ)上的測量，能縮短觀測時間，提高觀測效率。

1.2 功能齊全

相關(guān)的技術(shù)研究表明，GPS技術(shù)除了具有測量速度快的優(yōu)勢，還具有功能齊全等多種優(yōu)勢，可以利用連續(xù)性的動態(tài)三維位置獲取工程中的相關(guān)信息并進行測量，合理應用三維速度和時間信息對其進行有效觀測。這種特點還可以用于測繪工作和導航工作中，從而不斷提高速度測試工作的有效性。

1.3 具備自動化功能

GPS測量技術(shù)與以前的GPS技術(shù)相比，其自動化功能有了明顯的提高，主要采用了智能型接收機對相關(guān)的儀器進行有效設(shè)置，在觀測的時候，測量人員只需要將儀器電源打開就可以觀察儀器運行狀況。此外，GPS會自動完成捕獲和記錄等工作。觀測完以后，還需要關(guān)閉電源，從而為相關(guān)設(shè)備的有效運行提供保障。

2 GPS測量技術(shù)的應用原理

在對GPS定位技術(shù)進行分析時發(fā)現(xiàn)，其中融入了物理與化學的相關(guān)知識，其涵蓋的學科范圍和基本原理都是非常廣的，將其有效應用到工程測量實踐中，可以通過GPS系統(tǒng)接收地面信息，再多角度對工程中的具體信息進行整合測量。

在目前的工程測量中，所應用的GPS定位技術(shù)主要有靜態(tài)相對定位和動態(tài)相對定位。其中，靜態(tài)相對定位技術(shù)可以通過同步觀測目標對多臺地面接收裝置進行合理應用，然后按照相關(guān)要求進行排列，發(fā)揮具體設(shè)備在工程測量中的作用。靜態(tài)相對定位技術(shù)的觀測時間需要維持在45min左右。測量完成后，需要將結(jié)果交由專業(yè)人員進行統(tǒng)計，并對其中的數(shù)據(jù)信息進行處理。與動態(tài)相對定位相比，靜態(tài)相對定位技術(shù)操作流程簡單，但是動態(tài)相對定位技術(shù)可以對工程測量中的一些位置進行精確控制，保障測量信息的準確性。

一般情況下，GPS接收器在對其觀測對象進行定位時，主要通過二維定位系統(tǒng)對其進行有效定位，在此過程中，操作人員應結(jié)合具體的要求設(shè)置水平角度和觀測點，將其角度控制在10°以上。但是，如果在此過程中存在一些建筑物，或是其他的遮擋物阻礙了接收器，則會嚴重影響工程測量的有效性。因此，在科學技術(shù)不斷發(fā)展的背景下，不僅需要對GPS系統(tǒng)進行有效應用，發(fā)揮虛擬現(xiàn)實技術(shù)在其中的作用，還要結(jié)合工程測量中的不足，對實際的測量方案進行調(diào)整，從而為GPS測量技術(shù)在工程測量實踐中的科學應用提供條件。

3GPS技術(shù)在工程測量中的應用

3.1 外業(yè)測量

在外業(yè)測量環(huán)節(jié)，不同GPS作業(yè)模式的操作要點不同，工作人員應注意以下事項：（1）在采取經(jīng)典靜態(tài)定位方式時，需要同時在基線兩端部位設(shè)置信號接收機，同步對4顆及以上的GPS衛(wèi)星進行跟蹤觀測，要求將1km范圍內(nèi)的相對定位誤差控制在5mm以下。隨后，對基線觀測封閉圖形進行平差處理，減小測量誤差。（2）在采取快速靜態(tài)定位方式時，在測區(qū)內(nèi)設(shè)置1處基準站、1處流動站，各站點內(nèi)均安裝信號接收機，基準站負責對GPS衛(wèi)星進行持續(xù)跟蹤。流動站負責依次在各點位對GPS衛(wèi)星開展，觀測作業(yè)。這項技術(shù)主要適用于建立工程控制網(wǎng)，需要將基準站與流動站間距控制在20km以下，將GPS衛(wèi)星數(shù)量穩(wěn)定控制在5顆及以上。（3）在采取準動態(tài)定位方式時，提前在測區(qū)設(shè)置1處基準點，安裝信號接收機持續(xù)對GPS信號進行跟蹤觀測。同時，將一處流動信號接收機依次在各站開展短時間觀測作業(yè)，對衛(wèi)星信號進行連續(xù)跟蹤，避免出現(xiàn)信號失鎖問題。當出現(xiàn)失鎖問題時，需要將失鎖流動點的觀測時間延長2min。

3.2 數(shù)據(jù)采集及處理

（1）數(shù)據(jù)采集環(huán)節(jié)。工作人員首先對測量數(shù)據(jù)備份處理，開展一系列預處理操作，最大程度上減小人為、環(huán)境等因素對測量精度造成的影響，消除測量誤差，然后結(jié)合三維坐標、已知高程點數(shù)量等信息，準確評估所采集測量數(shù)據(jù)的質(zhì)量與精確度，最后將測量數(shù)據(jù)導入相關(guān)軟件中。

（2）數(shù)據(jù)處理環(huán)節(jié)。根據(jù)測量需求，工作人員靈活運用網(wǎng)平差結(jié)算法與基線解算法開展數(shù)據(jù)處理操作。與傳統(tǒng)數(shù)據(jù)處理技術(shù)相比，可以輔助或替代人工進行自動化計算，提高數(shù)據(jù)處理效率，減小人為因素對數(shù)據(jù)精確度造成的影響。同時，能夠減小計算誤差、降低計算錯誤等問題的出現(xiàn)概率?？蛇x擇組合采取靜態(tài)測量、快速靜態(tài)測量技術(shù)，當兩項技術(shù)所獲取測量值相似、測量精度符合相關(guān)標準時，則表明數(shù)據(jù)準確度得到保障，直接對GPS信號進行解譯處理即可。如果二者測量值偏差較大，那么表明測量精度受到點位位置影響，需要對測量數(shù)據(jù)進行優(yōu)化處理，適當調(diào)整觀測時段，以此減小數(shù)據(jù)處理誤差。

3.3建立工程控制網(wǎng)

為滿足建筑工程測量要求，必須根據(jù)項目情況合理選擇工程控制網(wǎng)的網(wǎng)型、明確控制網(wǎng)精度要求。在測量項目中，工程控制網(wǎng)起到基礎(chǔ)保護作用，可為工程測量、安全監(jiān)測等活動的開展提供基礎(chǔ)條件與準確參照。在建立工程控制網(wǎng)時，需要遵循分級布網(wǎng)、逐級控制原則，要求工程控制網(wǎng)具有良好精度、充足密度。因此，工作人員在應用GPS技術(shù)時，應做好選位與埋石作業(yè)，在適當位置埋設(shè)若干數(shù)量標石，應用載波相位靜態(tài)差分技術(shù)，按預定方案完成觀測作業(yè)，對觀測數(shù)據(jù)進行概算處理、控制網(wǎng)平差處理，將精度控制在毫米級。

3.4 工程突發(fā)狀況的應急處理

進行過測繪實訓的人都知道，在作業(yè)過程中，需要面對十分復雜的環(huán)境，各個方面都要很好的配合才能完成整個測繪工作，其中如果某一方面出現(xiàn)問題，就有可能導致十分棘手的突發(fā)情況出現(xiàn)，所以在建筑測繪工程當中，如果遇到突發(fā)情況，我們要知道如何應對，因此測繪信息和數(shù)據(jù)的重要性不言而喻，是整個測繪工程中最核心所在。在應急處理上，一般都會有幾種應對方法，首先是在獲取數(shù)據(jù)信息上，依靠GPS系統(tǒng)的準確性，分析數(shù)據(jù)并整合出編碼系統(tǒng)，減少失真情況的出現(xiàn);其次，要對測繪所得的數(shù)據(jù)進行保護，依據(jù)GPS測繪技術(shù)自身的調(diào)節(jié)功能，實時制定出數(shù)據(jù)標準，保證精確性，減少人員操作失誤的發(fā)生。

4提高GPS測量精確度的基本方法

首先，對于城市空曠區(qū)域，對在建的建筑工程進行大比例尺地形圖的測量過程中，對于能夠充分的滿足GPS接收機數(shù)據(jù)采集要求的相關(guān)區(qū)域，利用GPS技術(shù)進行快速的完成碎步測量控制作業(yè);但是在建筑物相對密集的區(qū)域，或者樹林密集的區(qū)域，會導致GPS技術(shù)應用過程中的初始化速度大大降低，不僅會影響到采集到的圖根點無法實現(xiàn)野外作業(yè)，同時全站儀測量GPS不能夠作用于基本的測區(qū)范圍。其次，GPS測量技術(shù)在應用的過程中，針對圖根控制點的測量過程，應充分考慮GPS高程的測量技術(shù)控制質(zhì)量，同時，由于外業(yè)測量技術(shù)實施的過程中，不同的觀測條件下碎步點的控制測量質(zhì)量要求相對較低，因此在已知高程的校核過程中，應采取科學合理的處理方式，以滿足GPS測量技術(shù)對精確度的要求。再者，對于不同型號的GPS地形數(shù)據(jù)測量產(chǎn)品或者設(shè)備來說，GPS信號會受到一定程度的影響，因此在使用的過程中容易造成初始化，這樣會大大降低地形圖中數(shù)據(jù)測量的精度，同時也會降低整個地形圖測量過程中的生產(chǎn)效率。

5結(jié)語

GPS技術(shù)測量的過程中具有眾多優(yōu)勢，是目前建筑工程大比例尺地形圖測量中應用最多的技術(shù)類型，同時由于GPS接收機智能化和數(shù)字化技術(shù)的實現(xiàn)，其觀測質(zhì)量主要受到衛(wèi)星空間分布與衛(wèi)星信號質(zhì)量的影響。隨著GPS、GIS和RS等技術(shù)的開發(fā)與融合，GPS技術(shù)在建筑工程測量中應用將更為寬廣。

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