GPS定位技術(shù)在城市測量中的應用

摘 要：隨著信息計算機科學技術(shù)的飛速發(fā)展。測繪技術(shù)也在不斷提高，GPS全球定位技術(shù)以其精度高、效率高、能全天24小時觀測以及不受空間通視條件限制等特征在城市測量領域獲得了非常廣泛的應用，本文主要研究對象便是GPS定位系統(tǒng)組成以及GPS定位系統(tǒng)在城市測量中的應用。

關 鍵 詞：GPS；城市測量；定位；RTK

中圖分類號：P228.4 文獻標識碼：A 文章編號：1674-7712 （2014） 12-0000-01

隨著信息科學技術(shù)的不斷發(fā)展，測繪科學技術(shù)也獲得了前所未有的發(fā)展空間，技術(shù)的不斷革新也在帶動著測繪技術(shù)的不斷創(chuàng)新以及突破，傳統(tǒng)的測繪技術(shù)已經(jīng)無法滿足現(xiàn)階段測繪的需求，需求的不斷變更，也使得測繪技術(shù)正在向著技術(shù)層面更高的以立體作為特征的測繪科學技術(shù)體系轉(zhuǎn)變[1]。新測繪技術(shù)的應用一定程度上從技術(shù)上、效率上以及設備性能上都得到了提升。GPS（Global Positioning System，全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)）的帶來，為新時期的測繪技術(shù)指明了方向，同時也使得一些傳統(tǒng)測繪技術(shù)所存在的技術(shù)瓶頸也得到了對應的解決方案。GPS全球定位系統(tǒng)利用其獨特的技術(shù)優(yōu)勢，使得測繪數(shù)據(jù)可以全天候的進行采集，此外還解決了空間技術(shù)等關鍵問題。

一、GPS定位系統(tǒng)組成

（一）空間部分

GPS定位系統(tǒng)的空間部分也可以理解為太空部分，其主要構(gòu)成是24顆技術(shù)先進的GPS工作衛(wèi)星，24顆GPS工作衛(wèi)星形成了一個環(huán)繞地球的空間衛(wèi)星星座[2]，每顆衛(wèi)星的傾角為55°，這24顆衛(wèi)星中的3顆是活動的備用衛(wèi)星，而其余的21顆則可以用于GPS導航。衛(wèi)星的運行周期約為12恒星時，而每個GPS工作衛(wèi)星都可以發(fā)出在導航定位中應用到的信號。GPS用戶部分則主要是利用這些信號數(shù)據(jù)進行工作，因此，GPS定位系統(tǒng)中的空間部分的主要功能是不斷的將導航電文信號發(fā)送出去。

（二）控制部分

GPS定位系統(tǒng)的控制部分可以理解為一套完善的監(jiān)控系統(tǒng)，該監(jiān)控系統(tǒng)是有跟蹤站組成的，跟蹤站分布在全球的固定地點。這些眾多的、分布廣泛的跟蹤站按照作用的不同又被劃分為主控站、監(jiān)控站和注入站三個部分。其中主控站是接收到GPS衛(wèi)星發(fā)射的數(shù)據(jù)，對接收到的數(shù)據(jù)信息進行計算處理，得到衛(wèi)星的星歷以及衛(wèi)星鐘的改正參數(shù)等等，并且把計算出來的數(shù)據(jù)借助注入站注入到衛(wèi)星中。

監(jiān)控站是另外一類跟蹤站，主要構(gòu)成包括GPS用戶接收機、原子鐘、、傳感器（主要用于收集一些當?shù)氐臄?shù)據(jù)信息）以及用戶數(shù)據(jù)初步處理的先進的計算機等。監(jiān)控站的主要作用是獲取得到衛(wèi)星觀測數(shù)據(jù)并將接收到的數(shù)據(jù)信息發(fā)送到主控站。注入站的主要功能是將計算機計算出來的衛(wèi)星的星歷以及衛(wèi)星鐘的改正參數(shù)數(shù)據(jù)信息等注入到衛(wèi)星中。

（三）用戶部分

GPS定位系統(tǒng)的用戶部分又稱之為地面接收部分，主要構(gòu)成包括GPS接收機、數(shù)據(jù)處理軟件及相應的用戶設備如計算機氣象儀器等所組成。其主要功能是隨時接收GPS工作衛(wèi)星所發(fā)送出來的信號，并用這些信號進行解析利用，為用戶提供一系列的定位導航等工作。

二、GPS測量在城市中的應用

（一）測量控制

技術(shù)的不斷發(fā)展以及進步，也使得城市管線建設網(wǎng)絡也變得異常復雜，目前城市的控制網(wǎng)絡存在著精度需要高、控制區(qū)域大、使用頻率較高等特征，而城市的一級、二級以及三級導線基本上都存在于地面。伴隨著人們物質(zhì)生活水平的不斷提高，城市建設也變得更加繁榮、更加復雜，加劇了工程測量的難度，一定程度上影響了城市工程建設的進度，如何快速準確的提供控制點將直接影響到城市建設工作的效率。傳統(tǒng)的測量方案比如導線測量要求點間通視，測量起來耗費工費時，并且造成測量經(jīng)度非常的不均勻[3]。GPS技術(shù)的出現(xiàn)解決了這個難題，利用GPS靜態(tài)測量便可以解決此類問題，因此GPS靜態(tài)測量并不需要通視，并且具備極高的精度。但是缺點是不能實時的知道確切的定位結(jié)果，測量之后需要進行一定的計算，如果計算數(shù)據(jù)出現(xiàn)任何偏差則必須進行返工重新測量。 GPS全球定位系統(tǒng)再加上RTK技術(shù)在測量控制中的應用能夠從作業(yè)精度以及作業(yè)效率上得到非常明顯的改善。

（二）規(guī)劃道路中線放線

中線放樣工作是城市建設測繪中必不可少的測量，先進的RTK測量技術(shù)則在市政道路的中線放樣工作中發(fā)揮著巨大的作用，一個人便可以順利的完成放樣工作，工作人員僅僅需要將線路參數(shù)準確的錄入RTK的外業(yè)控制器，便可以成功實現(xiàn)放樣工作。

（三）用地測量

用地測量也是城市建設測量中必不可少的測量之一，需要對建設用地進行精確的勘測定界測量，GPS與RTK技術(shù)的結(jié)合可以快速的實時的測定界址點坐標，進而確定建設土地的使用界限以及范圍等，此外還可以快速的計算出土地面積，在進行土地分類以及權(quán)屬關系調(diào)查的時候也可以應用，并且能夠提升測量的精度以及速度。

（四）變形監(jiān)測

變形監(jiān)測是城市測量中的又一大應用領域，具體指的是借助一些技術(shù)可以監(jiān)測大橋、高層大樓、水壩等構(gòu)筑物或者建筑物等的位移、地基沉降以及傾斜度等。監(jiān)測存在著諸多的難點，比如監(jiān)測目標尺寸巨大、條件復雜、對監(jiān)測技術(shù)要求高等。傳統(tǒng)的測量技術(shù)主要是三角測量方法去監(jiān)測傾斜度以及建筑物等的位移，而地基沉降則用水準測量方案，測量難度大，精度不夠。但是GPS全球定位系統(tǒng)的出現(xiàn)，為這些測量帶來了全新的技術(shù)方案，不僅可以脫離環(huán)境的限制，還可以提供全自動的監(jiān)測模式，在提高監(jiān)測精度的同時，大大的提升了監(jiān)測效率。

三、結(jié)束語

隨著城市化建設的腳步不斷加快，城市測量也變得越來越重要，GPS全球定位系統(tǒng)也在城市測量中發(fā)揮著舉足輕重的作用，GPS以其省工時費、精度高、操作簡單以及速度高等特點已經(jīng)在城市測量中獲得了非常廣泛的應用，已經(jīng)逐漸滲透到地籍測量、勘界測量、工程測量等多個重要領域。隨著城市建設規(guī)模的加大，GPS全球定位系統(tǒng)必將在城市測量中發(fā)揮出更大的作用。

參考文獻：

[1]楊蔭奎，李景衛(wèi)，周光永.GPS RTK控制測量在地籍測量中的應用[J].山東冶金，2005（03）.

[2]王良民，李保平.全球定位系統(tǒng)在控制測量中的應用研究[J].科技資訊，2009（07）.

[3]郭建平，曲金章.GPS在土地測繪中的應用及前景[J].三晉測繪，2003（03）：46-48.

[作者簡介]陸泳舟（1984-），男，山東郯城人，助理工程師，本科，主要研究方向：遙感衛(wèi)星圖像處理。