淺談GPS技術(shù)在工程測量中的應(yīng)用

徐城輝

摘要：隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，帶動著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，GPS技術(shù)的出現(xiàn)和應(yīng)用，無疑是推動著工程測量的發(fā)展。以下內(nèi)容則是關(guān)于GPS的定義以及發(fā)展現(xiàn)狀進(jìn)行分析，隨后闡述了GPS技術(shù)在工程測量中的應(yīng)用，最終提出了GPS技術(shù)與與傳統(tǒng)測量方式的結(jié)合方案。

關(guān)鍵詞：科學(xué)技術(shù);GPS;工程測量;測量方法RTK

一、GPS簡介及GPS技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

GPS的全稱是全球定位系統(tǒng)，產(chǎn)自于二十世紀(jì)七十年代的美國，起初是作為美國軍方的一種衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，隨著相關(guān)技術(shù)的不斷成熟，二十年后的系統(tǒng)建設(shè)達(dá)到了第二代衛(wèi)星導(dǎo)航與定位的目標(biāo)，并且在全球范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)覆蓋的范圍高達(dá)百分之九十八。關(guān)于GPS系統(tǒng)的組成，主要包括以下三點(diǎn)內(nèi)容：第一是系統(tǒng)的衛(wèi)星空間星座，其對應(yīng)著是GPS的系統(tǒng)外部空間部分;第二是地面控制系統(tǒng)，主要是對系統(tǒng)的信息進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測，對應(yīng)著的地面控制部分;第三是信息接收系統(tǒng)，系統(tǒng)中的信息幾經(jīng)周折最終抵達(dá)該系統(tǒng)當(dāng)中，主要對應(yīng)著大多數(shù)的用戶設(shè)備。GPS技術(shù)本身是一種測量技術(shù)，并且是獨(dú)立存在的系統(tǒng)，其與傳統(tǒng)測量技術(shù)比較起來，優(yōu)勢較為明顯，主要包括了功能多樣化、準(zhǔn)確性高、觀測效率高、有效建立三維坐標(biāo)、測量操作難度系數(shù)較低以及不受任何環(huán)境因素的影響等。在GPS技術(shù)為出現(xiàn)之前，工程測量工作的技術(shù)方面收到了一定的限制，由于傳統(tǒng)的測量技術(shù)的弊端，出現(xiàn)了不少問題，但是GPS技術(shù)的出現(xiàn)就明顯改善了這些問題，并且充分發(fā)揮出其自身的優(yōu)勢。

二、GPS系統(tǒng)由以下三個(gè)部分組成

2.1空間星座

首先對衛(wèi)星空間星座進(jìn)行介紹，衛(wèi)星空間星座由工作衛(wèi)星和正在在軌道上運(yùn)行的備用衛(wèi)星組成，其中工作衛(wèi)星占有二十一顆，備用衛(wèi)星占有三顆，它們在運(yùn)行的過程中，總共分成六組進(jìn)行工作，平均每組占有四顆衛(wèi)星，并且這六組衛(wèi)星都會在成六十度的軌道平面上運(yùn)行，工作周期為十二個(gè)小時(shí)。因此，在地球上的任何地方或者區(qū)域，都可以隨時(shí)觀測到四顆GPS系統(tǒng)的衛(wèi)星。衛(wèi)星的空間星座所對應(yīng)的空間部分，主要的工作就是對目標(biāo)進(jìn)行勘測，并且實(shí)時(shí)對信號數(shù)據(jù)進(jìn)行接收，隨后再講所接收到的各項(xiàng)數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)質(zhì)性的轉(zhuǎn)化，最終形成地面監(jiān)控系統(tǒng)和用戶設(shè)備所能接受的信號，因此，衛(wèi)星的全球定位和控制得以實(shí)現(xiàn)。

2.2地面監(jiān)控系統(tǒng)

其次是GPS的地面監(jiān)控系統(tǒng)，主要分為三部分：監(jiān)測站、主控制站和地面天線。該系統(tǒng)當(dāng)中的主控制站，建立在美國的科羅拉多州，主要是通過地面放置的天線來接受來自于衛(wèi)星傳來的信息，隨后主控制站再對這些信息進(jìn)行處理和計(jì)算，最終形成衛(wèi)星運(yùn)行可利用的數(shù)據(jù)，從而起到協(xié)調(diào)和控制衛(wèi)星運(yùn)行的作用。

2.3 GPS信號接收機(jī)

最后就是GPS的信號接收系統(tǒng)，它主要連接的是用戶設(shè)備，通過對GPS衛(wèi)星進(jìn)行搜索，從而根據(jù)衛(wèi)星所提供的信號源進(jìn)行追蹤，再講所接收到的信號進(jìn)行轉(zhuǎn)化和處理，通過計(jì)算求出該接收機(jī)所在的具體地理位置，主要包括經(jīng)度、緯度和高度三方面內(nèi)容。

三、工程測量的特點(diǎn)與需求

所謂工程測量工作，主要是在工程建設(shè)的過程中，運(yùn)用各項(xiàng)技術(shù)對工程進(jìn)行必要的測繪工作，該項(xiàng)工作對于工程建設(shè)來說尤為關(guān)鍵，特別是對于工程開工之前的勘測設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)、工程建設(shè)過程中、完成工程建筑工作之后還有管理關(guān)節(jié)都是不可或缺的一項(xiàng)工作。在工程測量的過程中，可以根據(jù)測量對象的不同分為多種類型，其中包括建筑工程測量、水利工程測量、海洋工程測量等等。除此之外，工程測量的需求還重點(diǎn)體現(xiàn)在國防建設(shè)和國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)方面。雖然工程測量的工作只是為工程提供必要的數(shù)據(jù)和圖紙，但是其價(jià)值是不可估量的，沒有工程測量的工作，那么該工程的建設(shè)工作就無法有效的開展。工程在完成之后，也是需要進(jìn)行測量的，通過工程測量可以判斷出該項(xiàng)工程的安全指標(biāo)，能夠有效的規(guī)避一些安全問題，畢竟工程建設(shè)牽扯到大部分民眾的生命財(cái)產(chǎn)安全，所以就更加容易的體現(xiàn)出工程測量工作的重要性。對此，要嚴(yán)格要求工程測量的工作質(zhì)量，保障所測量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，簡化操作的同時(shí)要盡量的控制觀測時(shí)間，必要時(shí)可做到實(shí)時(shí)監(jiān)控。

四、GPS技術(shù)在工程測量中的應(yīng)用

GPS技術(shù)的應(yīng)用，在一定程度上限制了其他技術(shù)的發(fā)展，也就是說GPS技術(shù)能夠有效的發(fā)揮出其自身優(yōu)勢，并且在工程測量中起到無法替代的作用。GPS技術(shù)的優(yōu)越性在某些大型工程當(dāng)中可以明顯的體現(xiàn)出來，比如說鐵路、水壩等工程，任何細(xì)節(jié)都不能出現(xiàn)問題，也就是說需要在工程實(shí)施之前就應(yīng)該有效的掌握全局的情況，所以，傳統(tǒng)的測量技術(shù)面對如此浩大的工程量是無法做到全面的勘察，GPS技術(shù)的應(yīng)用就可以有效的彌補(bǔ)上述問題，GPS技術(shù)應(yīng)用起來比較靈活，可以根據(jù)實(shí)際的現(xiàn)場情況構(gòu)建出三維數(shù)據(jù)，為后面要進(jìn)行的勘探提供了便利的條件。

GPS技術(shù)還具備一定的適應(yīng)性的特點(diǎn)，打破了常規(guī)的局限性，主要在測設(shè)方格網(wǎng)的過程中體現(xiàn)出來。傳統(tǒng)的測量方式，基站之間需要進(jìn)行相互的通信，所以需要面臨更多的操作步驟，然后GPS技術(shù)所應(yīng)用的基站不需要進(jìn)行通信，所以大大簡化了操作過程，同時(shí)也有效的減少了成本費(fèi)用的支出。特別注意的是，在此過程中運(yùn)用到的GPS技術(shù)有一定的要求，因?yàn)槠渥陨淼奶攸c(diǎn)，所有受電磁波干擾的情況時(shí)有發(fā)生，所以進(jìn)行點(diǎn)位選擇時(shí)，要盡可能的挑選事業(yè)開闊的地方，避免周圍存在金屬物，方便快速到達(dá)該點(diǎn)位。

五、GPS技術(shù)與傳統(tǒng)測量方式的結(jié)合

就現(xiàn)階段的GPS技術(shù)的應(yīng)用水平而言，仍存在部分缺陷，在工程測量的過程中也容易暴露出一些問題，比如說部分地區(qū)的GPS衛(wèi)星信號覆蓋不到，這樣就會影響GPS技術(shù)優(yōu)勢的凸顯。對此，需要相關(guān)技術(shù)人員要根據(jù)實(shí)際情況和相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，必要時(shí)可采用解析法和圖解法等方式來對各項(xiàng)設(shè)備進(jìn)行細(xì)節(jié)測量，同時(shí)結(jié)合GPS技術(shù)的優(yōu)勢來實(shí)現(xiàn)工程測量。

在進(jìn)行GPS技術(shù)定位和控制之前，需要通過相關(guān)的公式對接收器和GPS之間距離進(jìn)行計(jì)算，其原理是電磁波的直線傳播。但是在電磁波傳播的過程中，由于不均勻介質(zhì)的影響，計(jì)算出來的數(shù)值并不可以直接拿來運(yùn)用，只是平均數(shù)值，可以用來作參考，所以需要用到傳統(tǒng)測量方式來對缺陷進(jìn)行彌補(bǔ)。

六、結(jié)束語

綜上所述，雖然GPS技術(shù)功能多樣化以及準(zhǔn)確度高等優(yōu)勢，但是也存在一定的不足，需要巧妙的運(yùn)用傳統(tǒng)測量方式來對GPS技術(shù)測量過程中出現(xiàn)的不足進(jìn)行彌補(bǔ)，兩者有效的結(jié)合才能夠更好的實(shí)現(xiàn)工程的測量工作。

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