論GPS技術(shù)在工程測量中的運用

【摘要】：伴隨科學(xué)技術(shù)的逐漸進步，GPS技術(shù)所滲透的領(lǐng)域愈來愈廣，特別是在工程測量中的應(yīng)用，其已發(fā)展成最為主要的測量方式。因為GPS技術(shù)具備較高的工作效率、較高的測量準確度以及便于操作等特征，因此其被大量的運用于工程測量過程中。本文對GPS技術(shù)在工程測量中的運用進行深入的研究。

【關(guān)鍵詞】：GPS；工程測量；運用

1前言

在最近幾年時間內(nèi)，伴隨GPS技術(shù)的逐漸進步，測繪相關(guān)的作業(yè)形式出現(xiàn)了翻天覆地的改變。在工程測量過程中，GPS技術(shù)所起到的作用不斷增大。例如：運用GPS技術(shù)能夠?qū)嵤┕こ炭刂凭W(wǎng)的測量、采取GPS技術(shù)實施機載航空攝影的測量以及GPS技術(shù)應(yīng)用于工程形變監(jiān)測等。在災(zāi)害監(jiān)測層面，GPS技術(shù)能夠運用到地震較為活躍區(qū)域的大壩監(jiān)測、地震監(jiān)測、沉降監(jiān)測以及油田下沉等，除此之外還能夠用于測定極移與地球板塊的運動。

2GPS技術(shù)概述

2.1GPS系統(tǒng)的組成

（1）空間星座

GPS衛(wèi)星星座主要是有21顆工作衛(wèi)星與3顆在軌備用衛(wèi)星所構(gòu)成，其平均每4顆為一個組別，存在于6個相互成60°的軌道平面之中，其運轉(zhuǎn)一周所需要的時間為12個小時。以使不管在什么樣的個地方，什么時間均能夠觀看到4顆以上歸屬于GPS系統(tǒng)的衛(wèi)星。GPS空間環(huán)節(jié)的功能便是針對具體目標實施觀測，將所觀測到的相關(guān)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)變成各式各樣的載波信號，傳遞為地面的監(jiān)控與用戶設(shè)施，進而達到調(diào)控與定位。

（2）地面監(jiān)控系統(tǒng)

地面監(jiān)測系統(tǒng)主要由主控制站、監(jiān)測站以及地面天線這三個不同的環(huán)節(jié)所組成。主控制站在美國科羅拉多州境內(nèi)，其主要負責(zé)采集從地面的天線接收的衛(wèi)星所傳遞的相關(guān)信息，其次運用所采集到的信息，衛(wèi)星星歷等其它相關(guān)數(shù)據(jù)，同時協(xié)調(diào)與調(diào)控衛(wèi)星的運轉(zhuǎn)。

（3）GPS信號接收機

GPS信號接收機便是GPS的用戶終端，其發(fā)揮著對GPS衛(wèi)星實施搜索與捕捉的功能，在其成功捕捉衛(wèi)星之后，便會針對衛(wèi)星所傳遞出的信號實施追蹤，同時把信號實施轉(zhuǎn)變、放大以及處理等，運算出GPS信號接收機自身所處于的緯度、經(jīng)度以及高度等。

2.2GPS系統(tǒng)的定位原理

GPS技術(shù)一種運用距離交會法的衛(wèi)星導(dǎo)航定位體系，其需在所需定位的位置p點處架設(shè)起一臺GPS接收機，在某個固定的時間能夠接收到超出3顆（a，b，c）GPS衛(wèi)星所傳遞出的導(dǎo)航電文，經(jīng)過大量的數(shù)據(jù)處理與計算環(huán)節(jié)能夠得到此時間點GPS接收機到GPS衛(wèi)星之間的距離sap、sbp以及scp，并且經(jīng)過接收衛(wèi)星星歷能夠得到此時間點上述相關(guān)衛(wèi)星在空間中所處的方位（即三維坐標）。

2.3GPS技術(shù)的特征

（1）較高的自動化水平

當(dāng)前，我們國家所具有的GPS接收機已向著更加便于操作、更加小的體積方向發(fā)展，進行觀測的工作者僅僅需要把天線整半、對中便能夠達到自行觀測，接著經(jīng)過相關(guān)的數(shù)據(jù)處理軟件對于有關(guān)數(shù)據(jù)實施即時性的處理同時得到觀測位置所對應(yīng)的三維坐標，其它的觀測工作，例如：觀測跟蹤與捕獲衛(wèi)星等均能夠由機器來自行完成。

（2）全天候作業(yè)

GPS的衛(wèi)星數(shù)量相對較多、布局相對均勻，可以確保在任何區(qū)域、任何時間達到持續(xù)性的觀測，同時不會遭受天氣因素造成的影響。

（3）具備三維坐標

在運用GPS技術(shù)進行測量的時候，可以準確的明確觀測位置的三維坐標，其較高的精確度能夠達到當(dāng)代工程的測量需求。

3GPS技術(shù)在工程測量中的運用

3.1靜態(tài)GPS的運用

靜態(tài)相對定位所代表的是將兩臺又或是超過兩臺的接收機，一起用于接收衛(wèi)星所傳遞的信號。同時按照所接收的信號針對有關(guān)數(shù)據(jù)實施處理。涵蓋了對于控制點坐標的相關(guān)運算，按照其間某一個觀測點的坐標，精準的計算出其它點的坐標。此種形式的定位具備非常高的精準程度，其在我們國家的野外工程測量環(huán)節(jié)有著大量的運用。

在所有的工程測量之中，航測的需求是最為之高的。所以，在航測中，GPS技術(shù)同樣有著或多或少的運用。航測同樣是鐵路建造不可分割的一環(huán)。在當(dāng)前所具有的航測技術(shù)里面，對于圖像處理的技術(shù)需要達到相應(yīng)的標準。其是實施圖像自行改善的重要基礎(chǔ)。在實施傳統(tǒng)形式的測量環(huán)節(jié)中，需非常多的高程與平面二維坐標。如此便耗費了非常多的時間。與此同時，因為較多因素的作用，對于精準度的把握不好調(diào)控，很難男足相應(yīng)的需求，如此便需運用GPS技術(shù)。

3.2動態(tài)GPS的運用

GPS動態(tài)測量正是運用GPS信號及時監(jiān)測運動目標對于某個相應(yīng)的參考系的時間、位置、姿態(tài)以及速度等其它相關(guān)數(shù)據(jù)。運用安裝于運動載體出的GPS接收機及時性的確定接收機天線所處在的具體位置，其被叫做GPS實時動態(tài)定位。與靜態(tài)GPS相對定位對比來看，動態(tài)GPS相對定位所代表的是某個相對固定的一個接收機，將其當(dāng)作基準站，與此同時，其它的接收機依然處在運動之中，將其作為流動站。動態(tài)GPS技術(shù)，采取對比兩站間互相信號的不同，經(jīng)過相應(yīng)的計算，獲得所有流動站在任何時間點的位移與其對應(yīng)的位置坐標。GPS動態(tài)技術(shù)的差分數(shù)據(jù)通常有兩種不同的處理形式：第一，即時處理；第二，滯后處理。即時處理所代表的是在第一時間內(nèi)把基準站的相關(guān)信息傳遞至流動站，實施比較加工；滯后處理便是無需在第一時間內(nèi)將基準站所獲得的相關(guān)信息傳遞至流動站，僅僅需要在后期對其實施處理。

3.3GPS技術(shù)與傳統(tǒng)方式的融合

顯然，GPS技術(shù)并非是無所不能的，在具體的工程測量環(huán)節(jié)，GPS技術(shù)同樣有著非常多的不足。在工程建造環(huán)節(jié)，部分區(qū)域通常是GPS衛(wèi)星信號還未涵蓋的地區(qū)，此時GPS技術(shù)便無法起到相應(yīng)的功能。在類似的地區(qū)，便需采取圖解法又或是解析法，經(jīng)過測距儀、全站儀以及經(jīng)緯儀等實施測量。

GPS技術(shù)定位的核心與基石其是就是信號衛(wèi)星和接受器間距離的運算結(jié)果，此計算環(huán)節(jié)是以電磁波的直線傳播為基礎(chǔ)，運用相關(guān)的計算公式所獲得，若電磁波傳遞的環(huán)節(jié)里面有著不均勻的物質(zhì)，則所得到的數(shù)據(jù)僅僅是經(jīng)過GPS技術(shù)處理之后的平均數(shù)據(jù)，并不是非常的準確。

4結(jié)語

伴隨工程測量對于精度需求的日益增長，GPS技術(shù)獲得了大量的運用，在傳統(tǒng)形式測量儀器的不足漸漸展示的當(dāng)下，GPS所具備的優(yōu)點更加的顯著。不管是大規(guī)模的橋梁工程，又或是精準度較高的高級公路工程，GPS技術(shù)均可以在較短的時間內(nèi)，進行精準的測量來實施精準的定位。伴隨GPS動態(tài)以及靜態(tài)技術(shù)的不斷發(fā)展，其必定會發(fā)展成將來工程測量的主要方式。

參考文獻：

[1]白楊，陳賽，曹璇.GPS測量技術(shù)及其在工程測量中的應(yīng)用探討[J].四川水泥，2015，37（3）：214.

[2]湯小文，鄭家志.GPS測量技術(shù)及其在工程測量中的應(yīng)用[J].中國石油和化工標準與質(zhì)量，2014，34（3）：96.

[3]任麗虹.GPS測量技術(shù)及其在工程測量中的應(yīng)用[J].黑龍江科技信息，2015，19（6）：14.

作者簡介：郭曉松（1989-），男，漢族，黑龍江哈爾濱，助理工程師，2015年畢業(yè)于哈爾濱工業(yè)大學(xué)土木工程學(xué)院結(jié)構(gòu)工程專業(yè)（碩士），單位：中國鐵路設(shè)計集團有限公司，從事工作方向為結(jié)構(gòu)設(shè)計。