簡(jiǎn)析GPS測(cè)量技術(shù)在工程測(cè)量的應(yīng)用

尹金星

摘要：GPS技術(shù)在工程測(cè)量中的地位是舉足輕重的，由于其自身的精確度高、觀測(cè)時(shí)間短等優(yōu)點(diǎn)，成為工程建設(shè)中不可缺少的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，為工程測(cè)量實(shí)現(xiàn)數(shù)字化、現(xiàn)代化奠定了基礎(chǔ)。本文主要探究了GPS測(cè)量技術(shù)概述，GPS測(cè)量技術(shù)優(yōu)越性以及GPS測(cè)量技術(shù)在工程測(cè)量的應(yīng)用，以供參考。

關(guān)鍵詞：GPS測(cè)量技術(shù)；工程測(cè)量；應(yīng)用

中圖分類號(hào)：P228.4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-3024（2016）14-173-02

引言

近年來(lái)，GPS技術(shù)因其自身的諸多優(yōu)勢(shì)，已經(jīng)廣泛應(yīng)用在工程測(cè)量過(guò)程中，運(yùn)用GPS技術(shù)進(jìn)行測(cè)量，不僅能夠擴(kuò)大測(cè)量的范圍，同時(shí)能夠提高測(cè)量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，最大限度地減少誤差，為工程測(cè)量帶來(lái)了巨大的方便，可以說(shuō)，GPS技術(shù)是傳統(tǒng)的測(cè)量技術(shù)和現(xiàn)代技術(shù)的完美結(jié)合，體現(xiàn)了測(cè)量技術(shù)的飛速發(fā)展。

1 GPS測(cè)量技術(shù)概述

GPS即全球定位系統(tǒng)，是一種基于衛(wèi)星的無(wú)線電導(dǎo)航定位系統(tǒng)，可以完成距離與時(shí)間的測(cè)量，主要包括用戶設(shè)備、空間衛(wèi)星星座以及地面監(jiān)測(cè)系統(tǒng)三個(gè)部分。在應(yīng)用時(shí)，主要通過(guò)無(wú)線電信號(hào)，實(shí)現(xiàn)無(wú)線導(dǎo)航來(lái)提供準(zhǔn)確的定位信息，現(xiàn)在已經(jīng)得到多個(gè)領(lǐng)域的重視與應(yīng)用。隨著現(xiàn)代化科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，GPS測(cè)量技術(shù)研究與應(yīng)用更為成熟，具有經(jīng)濟(jì)快速與精度高等特點(diǎn)，進(jìn)一步推動(dòng)了測(cè)量領(lǐng)域與測(cè)繪領(lǐng)域的快速發(fā)展。GPS測(cè)量技術(shù)具有定位精度高、觀測(cè)時(shí)間短、應(yīng)用范圍廣以及操作簡(jiǎn)單等特點(diǎn)，與傳統(tǒng)GPS測(cè)量技術(shù)相比，其可以全天候持續(xù)工作。在數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)工作中，GPS衛(wèi)星數(shù)目分布合理性更高，并且左右范圍廣泛，在監(jiān)測(cè)時(shí)能夠通過(guò)系統(tǒng)完成三維定位，對(duì)地球上任何地點(diǎn)、環(huán)境以及時(shí)間段內(nèi)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，靈活性更高。無(wú)論是GPS測(cè)量技術(shù)應(yīng)用的時(shí)間、地點(diǎn)以及操作方式，與傳統(tǒng)工程測(cè)繪技術(shù)相比都更具優(yōu)勢(shì)，應(yīng)進(jìn)一步對(duì)其在工程測(cè)繪中的實(shí)際應(yīng)用進(jìn)行研究。

2 GPS測(cè)量技術(shù)優(yōu)越性

GPS相對(duì)于其他衛(wèi)星定位系統(tǒng)，有其獨(dú)特的特性。GPS系統(tǒng)是當(dāng)今社會(huì)在導(dǎo)航定位領(lǐng)域應(yīng)用最為廣泛的系統(tǒng)。GPS系統(tǒng)具有這樣些特點(diǎn)：高精度、多功能、易操作，在許多方面都比其它導(dǎo)航定位系統(tǒng)具有更強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)。該系統(tǒng)具有以下特點(diǎn)：

2.1功能多樣，用途廣泛

GPS系統(tǒng)不僅可以用于導(dǎo)航、測(cè)量，還可以用于測(cè)速、測(cè)時(shí)。比如說(shuō)交通部門，是可以通過(guò)GPS系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)道路沿途的天氣變化，或是某車超速的具體狀況，就可以通過(guò)GPS系統(tǒng).傳遞信息，提醒司機(jī)注意安全。這在交通發(fā)達(dá)，車禍頻繁的今天，是十分有用的。并且該系統(tǒng)的精確度高，測(cè)速的精度可達(dá)0.1m/s，測(cè)時(shí)的速度可達(dá)幾十毫微妙。這對(duì)其應(yīng)用領(lǐng)域擴(kuò)大起了關(guān)鍵性的作用。

2.2定位精度高

在實(shí)驗(yàn)和實(shí)踐中都已經(jīng)證明，GPS系統(tǒng)的定位精度高。并且隨著技術(shù)研究的發(fā)展，觀測(cè)技術(shù)與數(shù)據(jù)處理方法的改善，GPS系統(tǒng)的定位精確度在不斷地提高。GPS系統(tǒng)可達(dá)到厘米級(jí)和分米級(jí)定位精度，能夠有效地滿足各種工程測(cè)量的要求。隨著GPS定位技術(shù)及數(shù)據(jù)處理技術(shù)的發(fā)展，其精度還將進(jìn)一步提高。特別是實(shí)時(shí)定位，通過(guò)利用全球定位系統(tǒng)進(jìn)行導(dǎo)航，可實(shí)時(shí)掌握運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的三維位置和運(yùn)動(dòng)速度，這就可以實(shí)時(shí)保障運(yùn)動(dòng)載體沿預(yù)定航線運(yùn)行。常見(jiàn)的是生活中的交通運(yùn)輸領(lǐng)域，較為特別的是對(duì)軍事上動(dòng)態(tài)目標(biāo)的導(dǎo)航，總之，都具有十分重要的意義。

2.3操作方便

利用GPS系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)量工作，可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化和智能化。GPS系統(tǒng)自動(dòng)化程度很高，甚至高于“智能型”接收機(jī)。在利用GPS系統(tǒng)進(jìn)行觀測(cè)和測(cè)量時(shí)，測(cè)量員只需要做安裝并開(kāi)關(guān)儀器、采集環(huán)境的氣象數(shù)據(jù)、量取天線高、監(jiān)視儀器的工作狀態(tài)等工作。這屬于準(zhǔn)備工作階段，是必須的。而其他工作，都會(huì)有系統(tǒng)自動(dòng)完成。比如衛(wèi)星的捕獲、跟蹤觀測(cè)等均由儀器自動(dòng)完成。結(jié)束觀測(cè)時(shí)，也僅需關(guān)閉電源，收好接機(jī)，便完成野外數(shù)據(jù)采集任務(wù)。

3 GPS測(cè)量技術(shù)在工程測(cè)量的應(yīng)用

3.1 GPS在測(cè)繪控制網(wǎng)的應(yīng)用

測(cè)繪控制網(wǎng)是工程建設(shè)的基礎(chǔ)性工作，項(xiàng)目規(guī)模不同，對(duì)控制網(wǎng)的精度要求也不相同。一級(jí)測(cè)繪控制網(wǎng)的精度要求往往比較高，因?yàn)樽鳛闇y(cè)繪的參照點(diǎn)，位置坐標(biāo)必須要精確。在工程中常用的控制網(wǎng)的確定是采用邊角法，即用測(cè)量?jī)x器確定控制導(dǎo)線，在測(cè)量范圍比較小時(shí)，這種方法比較方便和實(shí)用，但是在測(cè)量范圍比較大時(shí)，比如像大型的公路、隧道工程，這種方法就非常受限。這時(shí)候全球定位系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)就顯現(xiàn)出來(lái)了。全球定位系統(tǒng)具有很多優(yōu)點(diǎn)，它在選擇控制點(diǎn)的時(shí)候受到的限制比較少，而且精度比較高，費(fèi)用比較低。用全球定位系統(tǒng)建立控制網(wǎng)采用的是載波相位靜態(tài)差分技術(shù)，采用這種技術(shù)精度比較高，精度能達(dá)到毫米級(jí)。公路工程和隧道工程都具有縱向距離很長(zhǎng)，橫向距離很小的特點(diǎn)。因?yàn)閷?dǎo)線法測(cè)量的范圍有限，采用常規(guī)的導(dǎo)線定測(cè)點(diǎn)的方法要測(cè)量好多次，會(huì)造成很大的誤差積累。采用上述技術(shù)就可以很好地解決這個(gè)問(wèn)題。因?yàn)镚PS技術(shù)不需要地面的相互通視，可以在很遠(yuǎn)的距離設(shè)置控制點(diǎn)構(gòu)成測(cè)量三角鎖，大大節(jié)省了人力物力，提高了測(cè)量的精確度。

3.2 GPS在變形監(jiān)測(cè)的應(yīng)用

這里指的變形監(jiān)測(cè)指的是大型建筑設(shè)施的變形監(jiān)測(cè)，比如高層建筑、水壩和大橋等。測(cè)量的主要項(xiàng)目是地基沉降位移和建筑物的傾斜位移等。這些大型設(shè)施的體積非常巨大，所處的環(huán)境也非常的復(fù)雜，對(duì)監(jiān)測(cè)的要求非常高。在測(cè)量這些大型設(shè)施的地基沉降時(shí)通常采用的方法是用水準(zhǔn)測(cè)量，對(duì)于建筑的傾斜度測(cè)量采用的是三角測(cè)量的方法。這幾種方法都比較費(fèi)時(shí)費(fèi)力。應(yīng)用GPS技術(shù)則會(huì)比較方便，比如要測(cè)量一個(gè)大壩的變形，就可以在大壩上選取幾個(gè)控制點(diǎn)，然后在控制點(diǎn)上布設(shè)GPS接收機(jī)，這樣就可以對(duì)大壩的變形進(jìn)行實(shí)時(shí)不間斷地監(jiān)測(cè)，要想遠(yuǎn)程獲取數(shù)據(jù)，還需要采用無(wú)線傳輸技術(shù)將數(shù)據(jù)傳輸?shù)綌?shù)據(jù)中心進(jìn)行處理，這樣就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)大壩變形的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。對(duì)路面沉降的監(jiān)測(cè)也可以采用GPS技術(shù)，實(shí)施方法和大壩變形方法類似，只是沉降監(jiān)測(cè)只需要高程數(shù)據(jù)就可以。

3.3 GPS技術(shù)在圖根測(cè)量的應(yīng)用

GPS快速靜態(tài)定位的工作原理是通過(guò)GPS接收機(jī)接收4顆以上通訊衛(wèi)星信號(hào)，解算出衛(wèi)星到GPS接收機(jī)的距離，通過(guò)衛(wèi)星在地心坐標(biāo)系的位置確定GPS接收機(jī)在該坐標(biāo)系中的位置，從而解算出多個(gè)GPS接收機(jī)的相對(duì)位置，達(dá)到相對(duì)定位的目的。在圖根控制測(cè)量中，圖根控制網(wǎng)使用4臺(tái)以上的GPS接收機(jī)，采用雙參考站，以快速靜態(tài)定位測(cè)量方式進(jìn)行觀測(cè)。每一時(shí)段同步觀測(cè)衛(wèi)星有效顆數(shù)均大于4顆，衛(wèi)星數(shù)據(jù)采樣率為15s，衛(wèi)星高度角均大于15°，PDOP值小于6，各條觀測(cè)基線的整周模糊度倍率因子在1.5以上，保證了衛(wèi)星與接收機(jī)之間具有較強(qiáng)的圖形強(qiáng)度；流動(dòng)站觀測(cè)時(shí)間為15min。觀測(cè)單元間流動(dòng)站的重合點(diǎn)數(shù)為2個(gè)。觀測(cè)前后使用專用GPS量高尺測(cè)量?jī)x器高度，取中數(shù)作為該站最終站高。通過(guò)數(shù)據(jù)質(zhì)量檢核，按單基線雙差固定解作為最終結(jié)果。同步環(huán)、異步閉合環(huán)、復(fù)測(cè)基線的長(zhǎng)度較差等均滿足規(guī)范之規(guī)定，精度很高，在觀測(cè)條件較好的情況下，滿足E級(jí)GPS的精度要求。

4結(jié)束語(yǔ)

GPS測(cè)量技術(shù)在工程測(cè)量中的應(yīng)用，極大地促進(jìn)了工程建設(shè)的發(fā)展，開(kāi)創(chuàng)了工程測(cè)量發(fā)展的新時(shí)代，為國(guó)家和人民帶來(lái)了更大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。測(cè)繪技術(shù)還在不斷的探索和發(fā)展當(dāng)中，在未來(lái)的工程測(cè)量中，必然會(huì)有更多的測(cè)繪新技術(shù)應(yīng)用到工程測(cè)量中，更好的促進(jìn)工程測(cè)繪的發(fā)展。