GPS在工程測量中的應用與發展

寧波市交通規劃設計研究院有限公司 趙立新

GPS在工程測量中的應用與發展

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目前,GPS在工程測量中的運用極為普遍,但是GPS由于某些原因在工程測量中也會出現誤差。本文就GPS在工程測量中的應用于發展問題進行分析,分析誤差以及闡述如何來減少誤差,以達到精度控制。

GPS工程測量

一、GPS簡介

全球衛星定位系統,英文叫做GlobalPositioning System(縮寫是GPS),是一種具有全球性、全能性(陸地、海洋、航天與航空)、可以全天候優勢的導航定位、定時和測速系統,實質就是一個中距離圓形軌道衛星導航系統。它匯集了當代最先進的空間技術、通信技術以及微電子技術,以其定位精度高、全天候獲取信息、用戶接受設備輕巧、價格比較低廉等諸多優點而備受世人矚目,在很多的領域都獲得了廣泛應用,它被稱作是“第四代導航系統”,是繼阿波羅登月、航天飛機之后的第三大航天工程。

GPS定位的基本原來是根據高速運動的衛星瞬間位置來作為已知的起算數據,然后采用空間距離后方交會的這種方法來確定需要測量點的具體位置。

GPS測量有這樣幾個特點:測量精度高、測站間不需要通視、觀測的時間段、儀器操作方便、全天候作業、可以提供三維坐標等等。

二、GPS在工程測量中的應用

目前,GPS在工程測量中有以下幾個應用:

第一,建立工程的控制網。工程控制網絡是整個工程建設、管理和日常維護的基礎工作,它的精度要求與工程項目的性質和規模有很大的關系。一般而言,工程控制網絡有這樣的特點:覆蓋面積較小、點位密度大、精度要求高等。用常態的方法,一般是采用邊角網。但是采用GPS定位的方法來監理工程控制網,就具有很多優點,比如說,點位選擇的限制少、作業時間段、成果精度高、費用點等。可以應用于建立工程首級控制網,工礦施工控制網、隧道等地下這種工程的控制網中。應用GPS技術來建立控制網,一般采用的是載波相位靜態差分技術,來保證能達到毫米級的精度;應用GPS技術來建立道路勘探、施工控制網和隧道工程中就具有顯著的優勢了,這些工程一般是橫向很窄、縱向很長,采用傳統的三角鎖導線方法的誤差累計過大。采用GPS技術,因為點與點之間不需要通視,就可以鋪設很長的GPS點來構成三角鎖,用來保持長距離線路坐標控制的一致性。

第二,變形監測。變形監測主要是用在監測像大橋、水壩、高層建筑等這些建筑物、構筑物的地基沉位移和整體的傾斜情況如何。這種監測的工作特點是被測體的尺寸非常巨大,而且監測的環境十分復雜,相對于監測的技術就很高。常規的檢測技術主要是應用水準測量的方法,監測地基的沉降;對于地基的位移和整體的傾斜度是采用三角測量的方法。GPS技術在這個領域中有廣泛的應用。比如說,為了要監測大壩和邊坡的形變,就可以在院里大壩或辯駁的適當位置選擇若干個幾點,同時在變形區選擇若干監測點。然后在基準點和監測點上分別安裝GPS接收機,進行連續的自動觀測,同時要采用適當的數據傳輸技術實時將數據自動傳輸到數據處理中心來分析和處理。

第三,RTK的碎部測量和放樣。RTK(Real-TimeKinematic)技術,就是一種載波相位差分技術,屬于是實時處理兩個或者多個測站載波相位觀測量的差分方法。這種RTK系統主要是由兩部分組成:基準站(坐標已知)和移動站(用戶接收機)。它的基本原理是將基準站采集的載波相位發送給用戶,用戶根據基準站的差分信息進行求差解算用戶位置坐標。

RTK技術通常可以應用于測繪地形圖、地籍圖,測繪房地產的界址點,平面位置的施工放樣等。采用RTK技術測圖時僅需一人進行。將GPS接收機放在待定的特征點上1、2s,同時輸入該特征點的編碼即可。把一個小區域內的地形、地物特征點測定后傳入計算機,由專業成圖軟件在人工適當的干預下,形成所要的成果圖。RTK技術進行放樣,標定界標點,是坐標的直接標定,不象常規放樣那樣,需要后視方向用解析法標定,因而簡捷易行。

三、GPS的發展前景

縱觀GPS的歷史我們可以清楚的看出,美國在1994年就全面建成和利用GPS導航衛星進行測試和測距的工作,經過15年的飛速發展,GPS已經可以為地球表面絕大部分地區提供準確的定位、測速和高精度的時間標準。由此可見,GPS的技術在工程測量這些測繪領域得到了很充分的應用,而且這項技術還在軍事、交通、通信、資源、管理等領域展開了研究并得到了相應的發展。

所以,全球定位系統(GPS)的地面測量這種先進技術的發展,使得工程測量的手段和方法產生了深刻的變化。然而,工程技術的不斷發展也對測量工作,尤其是測量工具提出了新的要求和挑戰,基于這種情況,工程測量的服務領域也在進一步擴展,而且正向測量數據采集和處理自動化、數字化方向不斷地發展。

四、結語

GPS技術已經廣泛地應用于工程測量控制網、RTK下的碎部測量與放樣、區域差分系統下碎部測量等的各個領域中,隨著科學不斷發展,GPS技術將會具有更廣闊的應用和發展前景。

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