GPS靜態控制測量及其在市政工程中的應用分析

摘 要：在我國城市化建設進程加快的推動下，市政工程項目的種類和數量越來越多，為了確保市政工程施工的進度和質量，必須要進行相應大地控制網的布設。以GPS技術為基礎的靜態工程控制網，相較于傳統的測量技術精度更高，成本也更低，相應的測繪工作效率也會得到顯著的提升。目前GPS靜態控制測量技術已經得到了較為普遍的應用。文章結合GPS靜態控制測量技術的特點，就其在市政工程中的應用進行了分析。

關鍵詞：GPS靜態控制測量；市政工程；應用

1 GPS靜態控制測量概述

GPS衛星和用戶接收機是GPS定位得以實現的設備基礎，將用戶接收機天線與衛星之間的距離作為觀測量，根據GPS衛星瞬時坐標，確定用戶接收機天線對應的觀測站位置。GPS靜態控制測量需要應用到GPS靜態定位接收機，在進行位置的確定時，設備的位置為靜態的，定位的方式由包括相對定位和絕對定位兩種。需要注意的是，兩種靜態定位的觀測量都是觀測站與GPS衛星之間的偽距離。根據觀測量的不同，又可以將靜態定位劃分為測相偽距靜態定位和測碼偽距靜態定位兩種，一般來說，載波相位測量的靜態相對定位可以保證較高的測量精度。

2 GPS靜態控制測量特點

2.1 GPS靜態控制測量的優勢

現代信息社會對于測量工作提出了更高的要求，測量技術除了要確保數據的準確性和測量過程的質量外，還需要具備便捷的特點。GPS靜態控制測量可以對測量區域內，一定時間段內的衛星信號數據進行獲取，之后通過GPS數據處理軟件的處理，便可以得到精度較高的測量結果，較之傳統的測量方法更為便捷，數據的質量也可以得到保證。GPS、GIS以及RS的綜和應用可以對土地資源的調查數據、地籍測量數據等進行獲取，從而為土地統計、動態監測等提供依據，在國土監測中發揮了重要的作用，促進了耕地資源的保護和土地資源的優化配置。

2.2 GPS測量誤差及解決方式

GPS衛星信號傳輸過程以及設備處理都有可能出現數據的誤差，同時，地球整體運動包括潮汐、相對論效應以及負荷潮都會對GPS測量的精度產生影響。周跳是導致觀測值誤差的重要原因，對于周跳引起的數據誤差來說，大于十周的較為容易消除。GPS觀測值誤差的消除和削弱的具體方式有四種。一是求差法，對不同的觀測值進行相互求差，進而減弱這些數據中存在的相同誤差的影響。二是回避法，即選擇測量精度較易保證的區域作為測區，避免容易產生誤差的環境，同時采取合適的觀測方法和觀測設備，解算軟件的專業性以及測量點的坐標也會對測量精度產生影響，因而對于精度要求較高的工程需要提高起算點的精確度。三是誤差改正模型的建立。四是參數法，對測量數據的系統性偏差進行求定。

3 在市政工程中的應用分析

3.1 應用概述

GPS靜態控制測量在市政工程的建設中發揮著重要的作用，市政管線建設、公共基礎設施以及大型工程中都需要確保較高的測量精度，從而促進工程整體質量的提升。我國疆域遼闊，不同的城市地質條件、氣候環境以及建設水平都存在較大的差異，因而必須要結合實際采取合適的測量技術手段，在保證測量數據精確性的同時，盡可能降低測量的難度。測繪工作應當盡量減少對于原有建筑物的破壞，保證已有市政管線的完整性和使用性能。工程測繪的內容包括四等水準測量、地下管線竣工圖測繪、平面位置校驗和測繪、管線縱斷面測量以及GPS控制網測量等。

3.2 工程平面控制

由于市政工程的覆蓋面較廣，因而，相關測繪的工作量也比較大。一些市政工程的測區總面積較大，且測量區域內的道路不規則，鄉村道路以及城鎮主干道縱橫交錯，整體呈現網絡狀。為了確保GPS靜態控制測量工作的實效性，需要嚴格按照技術方案的要求以及相關工程的實際狀況進行分級布網，即在測區內原有的已知四等點的基礎上，構建起可以覆蓋到整個測量區域的國家E級GPS靜態測量控制網，根據測區的面積、地形、建筑狀況等進行GPS平面控制點的測繪，并通過區域內已有的三等水準點和之后布設的GPS點構成的附合水準路線來進行測區高程控制測量。還需要對測區內布設好的GPS定位測量點進行擬合，可以采取連續運行衛星服務系統的RTK技術，進行GPS點的檢查和擬合，并對測區內所有圖根控制點進行加密。

3.3 平面控制結算

在GPS控制網布設完畢后，還需要利用相應的軟件對相關數據進行處理和基線解算。市政工程GPS靜態控制測量中可以采用Compass基線解算軟件，該軟件的計算效率以及結果準確性都得到了認可，應用較為廣泛。市政工程平面控制結算一般將與工程要求相符合的雙差固定解作為基線結算的最終成果，為了滿足不同的施工數據要求，一般將基線結算結果保存為統一的數據格式，并在平面控制數據處理軟件的支持下完成WGS-84坐標系下的三維無約束平差。在進行靜態控制測量和平面控制結算時，需要根據行業規范和工程的具體要求進行參數的設定，為了確保基線解算結果的準確性，還需要采取科學的計算方法對其進行檢驗，從而對基線數據的精度進行判斷。根據檢驗計算的結果對基線進行處理，存在嚴重誤差的數據要進行提出，解算合格的基線要繼續保留。一般的市政工程通過檢驗的基線數量在150左右，平面控制點與圖根控制點的總和需要在100以上，以滿足市政工程測繪對于測量精度的要求。

3.4 高程控制

在正式進行測繪工作之前需要對市政工程建設地進行實地勘察，在GPS控制測量區域內找出保存完整可以使用的三等水準點，這些測量點可以作為該工程高程控制測量的起算基準。根據市政工程的建設要求以及測量區域內的實際路網和建筑建設狀況，布設三條四等水準閉合路線較為合適，在這三條水準閉合路線測量的中途還會經過多個工程建設之初設置的，新的GPS點以及加密的新的GPS-RTK圖根控制點。如果工程測量區域內的原有的可用的三等水準點較少，無法滿足GPS水準高程測量的需求，針對這種狀況，將GPS高程擬合計算的結果與四等水準測量的結果進行比較分析，再取GPS控制測量網中的幾個GPS點作為計算的起始點，并將這幾個點的四等水準成果作為起算數據。再進行二次曲面擬合高程，計算控制測量網的高程值，最大高程差值需要在3.0cm以下，高程誤差的算數平均值在1cm左右，在較為平坦的市政工程測量區域，當GPS靜態控制測量網的覆蓋范圍在20km2以內時，并且有五個分布較為均勻的水準點，利用GPS在中原地區進行高程擬合可以達到四等水準精度。

4 結束語

綜上所述，GPS靜態控制測量具有自動收集記錄數據、不要求測量點通視和全天候觀測的優勢，將其應用于市政工程中可以有效提高建設的效率，還可以節約工程成本。在城市現代化進程中，GPS靜態控制測量憑借優異的使用性能和更為廣泛的適用范圍，將逐漸取代傳統控制測量，促進城市測繪的發展。

參考文獻

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作者簡介：劉虎虎（1982，09-），男，本科學歷，工程師，研究方向：控制測量。