工程測量中GPS定位技術的應用

【摘 要】測繪領域，隨著全站儀的推廣普及，傳統(tǒng)的經(jīng)緯儀、測距儀逐漸被取代。近年來，隨著GPS測量技術的發(fā)展，工程測量的作業(yè)方法更是發(fā)生了歷史性的變革。本文通過技術分析，闡述了GPS定位技術在工程測量中的優(yōu)點和缺點。

【關鍵詞】GPS；定位工程；測量探討

The engineering measure medium GPS fixed position technique of application

Yang Wei-chao

(The province coal field in Heilongjiang geology thing measure a brigade Haerbin Helongjiang 150000)

【Abstract】Survey and map realm， along with whole station instrument of expansion universality， tradition of theodolite， range finder gradual is replace.Measure a technique along with the GPS in recent years of development， engineering measure of homework method is also occurrence historic of change.This text pass a technique analysis and elaborated a GPS's fixed position's technique in the engineering the diagraph of advantage and weakness.

【Key words】GPS;The fixed position engineering;Measure study

GPS測量通過接收衛(wèi)星發(fā)射的信號并進行數(shù)據(jù)處理，從而求定測量點的空間位置，它具有全能性、全球性、全天候、連續(xù)性和實時性的精密三維導航與定位功能，而且具有良好的抗干擾性和保密性。現(xiàn)已經(jīng)成功應用于工程測量、航空攝影測量、工程變形測量、資源調(diào)查等諸多領域。

1. GPS主要由空間衛(wèi)星星座、地面監(jiān)控站及用戶設備三部分構成

1.1 GPS空間衛(wèi)星星座由21顆工作衛(wèi)星和3顆在軌備用衛(wèi)星組成。24顆衛(wèi)星均勻分布在6個軌道平而內(nèi)，軌道平而的傾角為55度，衛(wèi)星的平均高度為20200Km，運行周期為11 h 58 min。衛(wèi)星用L波段的兩個無線電載波向廣大用戶連續(xù)不斷地發(fā)送導航定位信號，導航定位信號中含有衛(wèi)星的位置信h，，使衛(wèi)星成為一個動態(tài)的己知點。在地球的任何地點、任何時刻，在高度角15度以上，平均可同時觀測到6顆衛(wèi)星，最多可達到9顆。

1.2 GPS地而監(jiān)控站主要由分布在全球的一個主控站、三個注入站和五個監(jiān)測站組成。主控站根據(jù)各監(jiān)測站對GPS衛(wèi)星的觀測數(shù)據(jù)，計算各衛(wèi)星的軌道參數(shù)、鐘差參數(shù)等，并將這些數(shù)據(jù)編制成導航電文，傳送到注入站，再由注入站將主控站發(fā)來的導航電文注入到相應衛(wèi)星的存儲器中。

1.3 GPS用戶設備由GPS接收機、數(shù)據(jù)處理軟件及其終端設備等組成。GPS接收機可捕獲到按一定衛(wèi)星高度截止角所選擇的待測衛(wèi)星的信號.跟蹤衛(wèi)星的運行.并對信號進行交換、放大和處理，再通過計算機和相應軟件，經(jīng)基線解算、網(wǎng)平差，求出GPS接收機中心的三維坐標。

2. 從工程測量的實施應用中，我們可以充分看到GPS測量的優(yōu)越性，充分顯示了這一衛(wèi)星定位技術的高精度和高效益

2.1 采用GPS技術測設方格網(wǎng)，比常規(guī)方法適應性更強。網(wǎng)形構造單一，點的疏密和邊的長短可靈活選取，即使離已知控制點較遠也可以連接，并進行控制網(wǎng)的定位和定向。另外，它解決了點位之間無法通視的困難，選點靈活，不需要高標，同時還可以保證外業(yè)施測不受人氣影響。測設大型方格網(wǎng)和通視條件特別困難時，尤其能夠顯示其優(yōu)越性。盡管GPS本身在進行測量時不受到通視條件的限制，但是，工程測量一般為小范圍測量并受到工程成本的限制。因此，在實際的工程測量中，仍然要考慮使用全站儀、經(jīng)緯儀等常用且投入較少的儀器。這些常用的儀器一般都需要點與點之間相互通視，特別是在布設控制網(wǎng)時，點與點不能通視將會給測量工作帶來較多的麻煩和困難。特別是大型橋梁控制網(wǎng)中，如果點與點不通視，勢必影響網(wǎng)的強度和精度，進而影響到橋梁本身的精度。因此，在工程測量中布設GPS控制網(wǎng)時，必要時應當盡量使較多的點互相通視。

2.2 GPS方格網(wǎng)點位精度高、誤差分布均勻，不但能夠滿足規(guī)范要求，而且具有較大的精度儲備。

2.3 采用點位中誤差作為方格網(wǎng)測量精度指標是可行的，它比用相對中誤差表示精度指標更為合理。

3. GPS技術以其獨特而強大的功能與優(yōu)點充分顯示了它在該領域發(fā)展的優(yōu)越性，以及更大、更廣闊的發(fā)展空間。但在該領域實際施工過程中和后續(xù)工程的建設和監(jiān)測中也暴露出了一些不足

3.1 GPS系統(tǒng)精確定位的關鍵就在于對衛(wèi)星和接收機之間距離的準確計算，按照固定模式:距離=速度x時間，時間確定之后，速度按電磁波的傳播速度確定。眾所周知電磁波在真空中的傳播速度很快，但大氣層不是真空狀態(tài)，信號要受到電離層和對流層的重重干擾。GPS系統(tǒng)只能對此進行平均計算，在某些具體區(qū)域肯定存在誤差;在大城市或由區(qū)由于高層建筑物及樹本等對信號的影響，也會導致信號的非直線傳播，計算時也會引入一定的誤差。3.2 與常規(guī)儀器進行的控制測量一樣，使用GPS-RTK技術應首先復核起算基準點的精度，起算點應為高等級的控制點，并且起算基準點和觀測點之間具有較好的位置分布。當使用動態(tài)GPS-RTK進行觀測時，基準站的精度要經(jīng)過3-5個高等級控制點的連測、復核，確保基準站坐標在各個方位觀測情況下具有一致的精度。

3.3 大量的工程實例證明，雖然GPS高程測量能夠達到一定的精度，但用GPS施測的市政工程測量控制點，應進一步用常規(guī)儀器進行水準聯(lián)測，保證高程精度滿足市政工程建設的需要。

3.4 GPS測量中所選擇的控制點位置的差異直接影響到觀測點位的精度。由于G PS測量是通過接收衛(wèi)星發(fā)射的信號經(jīng)過數(shù)據(jù)處理而得到點位坐標(包括高程)的，任何可能影響信號接收的因素出現(xiàn)干擾時，所測定的點位坐標都可能產(chǎn)生誤差。為此，在選擇測量點位時應注意以下幾點:

3.4.1 點位視野開闊，向上150，視角范圍內(nèi)應盡量避免有障礙物。

3.4.2 盡量遠離大功率無線電發(fā)射源，間距應不小于400 m，遠離高壓輸電線路，間距應不小于200 m③遠離具有強烈干擾衛(wèi)星信號接收的物體，并盡量避開大而積的水域。

3.5 GPS測量更適用于視野開闊、障礙物較少的新區(qū)建設、野外勘探定位等，在老城區(qū)的建設中，使用GPS測量，或者接收不到信號，或者雖接收到信號，但一直處于浮動狀態(tài)，出現(xiàn)假固定或者不能固定，因此，所得數(shù)據(jù)往往誤差較大，既無效率，又無精度，不能顯示出G PS測量的優(yōu)越性。

3.6 GPS測量成果與常規(guī)測量成果之間，不同型號GPS測量成果之間存在差異，有時相差比較大。GPS網(wǎng)在進行平差計算時，邊長一般需要進行兩項改正:

3.6.1 歸算至大地水準而的改正。

3.6.2 歸算到高斯投影而上的改正。

一維聯(lián)合平差模型不能解決平而位置與高程位置統(tǒng)一的問題，而三維聯(lián)合平差模型是一個多功能的可實現(xiàn)平差模型轉換的高級平差系統(tǒng)，平差得到的結果是點的三維空間位置及其精度，這對于點位及其分量的全而分析和研究是極有利的。但在三維聯(lián)合平差時，需要地而點有相應精度要求的大地高觀測值，這在某些情況下是難以實現(xiàn)的。

3.7 GPS及其相關技術是一門新興起的技術，其運用的規(guī)范標準還不夠完善，目前我國還沒有頒布統(tǒng)一的地理信h，標準，導航產(chǎn)品生產(chǎn)商大多使用自己開發(fā)生產(chǎn)的電子地圖，這些電子地圖一般相互不兼容。另外，產(chǎn)品沒有統(tǒng)一的標準規(guī)范，產(chǎn)品市場沒有形成標準，特別是軟件產(chǎn)品沒有形成統(tǒng)一的規(guī)范。這還待有關部門進一步研究制定。

4. 結束語

綜上所述，在工程測量領域中，由于GPS定位技術自身獨特而強大的功能，充分顯示了它在該領域實際測量工作中比常規(guī)控制測量具有更大的優(yōu)越性和適應性，同時也存在一些不足，還有待于進一步研究改善來適應實際測量工作。隨著該技術的飛速發(fā)展和普及，以及相關技術的應用，GPS定位技術將在城市建設及工程測量中得到更加廣泛的應用。

參考文獻

［1］ 徐紹銓，GPS測量原理及應用［M］武漢:武漢大學出版社，2003.

［2］ 周建鄭，G PS測量定位技術［M］北京:化學下業(yè)出版社，2004.