淺析工程測量中的GPS技術(shù)工程測量

上海千年城市規(guī)劃工程設(shè)計股份有限公司 201108

摘要：隨著我國社會的進步，經(jīng)濟的發(fā)展，工程規(guī)模的增大，工程測量的工作量越來越大，這就要求人們加快工程測量的進度、速度，同時工程規(guī)模的增大和重要性的突顯，要求工程質(zhì)量的提高，這就要求工程測量速度加快的同時要確保工程測量的質(zhì)量。本文主要分析了工程測量中的GPS技術(shù)工程測量。

關(guān)鍵詞：工程測量；GPS技術(shù)工程測量；優(yōu)勢；應(yīng)用

1 GPS技術(shù)在工程測量中的特點及優(yōu)勢

1.1 GPS技術(shù)特點

（1）可以全天候作業(yè)，在任何時候、任何氣候、任何場合下都能不間斷地進行工程測量作業(yè)。

（2）測站之間無需通視，測站之間可以是高山阻隔、可以是大江大海阻斷，只要是測量上空開闊便于信號的接收，則不會影響工程測量的進行和精度。

（3）定位的精度極高。一般雙頻GPS接收機基線解精度為5mm+1×10-6D，而紅外儀標稱精度為5mm+5×10-6D，GPS測量精度與紅外儀相當，但隨著距離的增長，GPS測量優(yōu)越性愈加突出，其測量精度相對于傳統(tǒng)光學(xué)儀器測量則精度可謂極高。

（4）觀測時間短，速度極快。采用GPS布設(shè)控制網(wǎng)時每個測站上的觀測時間一般在30～40 min左右，采用快速靜態(tài)定位方法，觀測時間更短。時間短，則速度極快，效率極高。

（5）直接提供三維坐標。GPS測量在精確測定觀測站平面位置的同時，可以精確測定觀測站的大地高程。

（6）攜帶便利，操作簡便。GPS工程測量儀器，越來越先進，越來越小型化，越來越便于攜帶，其測量的自動化程度越來越高、操作越來越簡便，越來越智能化，并自動記錄存儲有關(guān)測量成果，甚至處理相關(guān)數(shù)據(jù)。

1.2相比其他傳統(tǒng)工程測量儀器和測量方法，GPS測量具有如下的技術(shù)優(yōu)勢：

（1）采用GPS 技術(shù)測設(shè)方格網(wǎng)，比常規(guī)方法適應(yīng)性更強。

（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。

（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。

（4）采用GPS方法布設(shè)大地控制網(wǎng)，因其圖形強度系數(shù)高，能夠有效地提高點位趨近速度。網(wǎng)形優(yōu)化比較方便。

（5）采用GPS-RTK測設(shè)建筑方格網(wǎng)與常規(guī)測量法相比，效率可提高一倍以上，并能大幅度降低作業(yè)人員的勞動強度。一個參考站可有多臺流動站作業(yè)，流動站不需基準站指揮，單人即可獨立作業(yè)。

2 GPS技術(shù)在工程測量中的應(yīng)用

在工程建設(shè)過程中，GPS技術(shù)因其優(yōu)勢迅速得到推廣利用，具體在水利工程、海洋工程、治河工程和鐵道工程建設(shè)，地質(zhì)勘測、等都廣泛使用GPS測量儀器進行測試。

（1）區(qū)域差分GPS系統(tǒng)

利用兩臺GPS接收機（一臺具有基準站功能）就可構(gòu)成差分GPS定位系統(tǒng)。目前應(yīng)用最廣的技術(shù)是偽距差分和相位平滑偽距差分，定位精度提高到±1.5m，一般作用范圍為40km。這一技術(shù)已經(jīng)成為差分GPS的最主要的技術(shù)手段。為了提高定位精度和保持偽距差分的可靠性，出現(xiàn)了準載波相位差分GPS，定位精度可達到50cm，成為1：500 大比例尺水深測圖、疏浚、拋石等工程的有力手段。

（2）RBN/DGPS

這是交通部在我國沿海區(qū)域建立的無線電指向標/差分全球定位系統(tǒng)。整個系統(tǒng)由均勻分布在沿海的21個臺站組成，為我國沿海提供差分GPS的24h服務(wù)，使用戶在300km海域內(nèi)接收差分信號，得到5-10m的定位精度。用戶只要擁有一臺信標GPS接收機，就可利用這一免費信號資源，進行實時差分定位。此技術(shù)正在得到大力推廣。

（3）廣域差分GPS系統(tǒng)

它是利用分布在全世界或全國各地的基準站對GPS進行連續(xù)觀測，從而計算出衛(wèi)星軌道改正數(shù)、衛(wèi)星鐘差改正數(shù)和電離層改正數(shù)。利用專用大功率電臺或?qū)Ｓ眯l(wèi)星將這些改正數(shù)發(fā)送給用戶。用戶利用這些改正數(shù)對測得的觀測量進行修正，最后計算出點位坐標，精度可達到1m。這樣的差分方式定位精度不受距離限制。目前，用戶只要擁有一臺廣域差分GPS接收機就可接收香港上空Omistar衛(wèi)星的廣域差分信號進行精密定位，但屬付費應(yīng)用。

工程測量中的GPS技術(shù)的應(yīng)用最為得力的是GPS—RTK技術(shù)（實時全球動態(tài)定位系統(tǒng)技術(shù)），其由基準站和流動站組成，建立無線數(shù)據(jù)通訊是實時動態(tài)測量的保證，其原理是取點位精度較高的首級控制點作為基準點，安置1臺接收機作為參考站，對衛(wèi)星進行連續(xù)觀測，流動站上的接收機在接收衛(wèi)星信號的同時，通過無線電傳輸設(shè)備接收基準站上的觀測數(shù)據(jù)，隨時校正坐標和測量精度。這樣用戶就可以實時監(jiān)測待測點的數(shù)據(jù)觀測質(zhì)量和基線解算結(jié)果的收斂情況，根據(jù)待測點的精度指標，確定觀測時間，從而減少冗余觀測，提高工作效率。

GPS—RTK技術(shù)具有良好的特性：（1）實時動態(tài)顯示經(jīng)可靠性檢驗的厘米級精度的測量成果（包括高程）；（2）徹底擺脫了由于粗差造成的返工，提高了GPS作業(yè)效率；（3）作業(yè)效率高，每個放樣點只需要停留2～4s，其精度和效率是常規(guī)測量所無法比擬的；（4）應(yīng)用范圍廣，可以涵蓋公路測量（包括平、縱、橫），施工放樣、監(jiān)理、竣工測量，養(yǎng)護測量，建筑物變形測量，GIS（地理信息系統(tǒng)）前端數(shù)據(jù)采集諸多方面。

3 GPS技術(shù)在工程測量中存在的不足

（1）測量地域不空曠造成信號接收出現(xiàn)干擾現(xiàn)象，從而信息不準，造成測量一定的誤差，甚至導(dǎo)致信號的非線性傳播與影響，計算時引入一定的誤差。

（2）GPS—RTK測量技術(shù)的實施過程中，必須先符合起算基準點的精度，該起算點應(yīng)該為高等級的控制點，且起算基準點和觀測點之間具有較好的位置關(guān)系，進行觀測時，基準點的精度要經(jīng)過若干個高等級控制點的連續(xù)測算、復(fù)核，要求基準點的坐標在各個方位觀測情況下具有一直的精度，這個要求較高，工作量很大。

（3）在進行小型工程測量過程中，由于區(qū)域范圍很小，GPS測量技術(shù)的優(yōu)勢得不到體現(xiàn)，最終還是要用傳統(tǒng)測量方法和常規(guī)測量儀器進行聯(lián)測，增大工程測量的工作量。

（4）GPS測量過程中，所選擇的控制點位置的差異也會直接影響到觀測點位的精度。開發(fā)的電子地圖，這些電子地圖相互不兼容，從而影響測量成果共享和交流等。

4 結(jié)束語

在工程測量領(lǐng)域中，由于GPS定位技術(shù)自身獨特而強大的功能，充分顯示了它在該領(lǐng)域?qū)嶋H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(yīng)性，同時也存在一些不足，還有待于進一步研究改善來適應(yīng)實際測量工作。隨著該技術(shù)的飛速發(fā)展和普及，以及相關(guān)技術(shù)的應(yīng)用，GPS 定位技術(shù)將在城市建設(shè)及工程測量中得到更加廣泛的應(yīng)用。

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