定位系統技術在測量中的應用

盛鍇

摘要：隨著社會的快速發展，傳統的測量方式已逐步退出了社會舞臺，各種新的測量技術逐步被應用推廣，全球定位系統（簡稱：GPS）測量技術就是其中一種。本文研究了GPS 技術的特點和該技術在工程測量中的應用，為大家提供借鑒。

關鍵詞：GPS；測量技術；工程測量；應用

引言

20 世紀70 年代，GPS 技術開始進入社會，并且不斷完善和發展。這一定位技術的出現和發展，使得測繪定位技術進入了一個全新時代，為工程測量提供了全新的測量方法。GPS 技術自動化程度高，能夠通過衛星定位準確的快速的采集測量點。

在大幅度提高測量精度的同時，也保證了測量效率。經過長期的發展和完善，GPS 技術已在市場站穩了腳跟，通過建立GPS控制網來為工程測量提供多方面的支持。

1.GPS的技術發展

GPS 起始于1958年美國軍方的一個項目，1964年投入使用。20世紀70年代，美國陸海空三軍聯合研制了新一代衛星定位系統GPS。

1.1GPS 系統構成

GPS 主要由空間部分、地面部分、用戶設備這三部分組成。空間部分是由分布在6個相對于赤道。GPS 的空間部分是由24顆工作衛星組成，它位于距地表20200km 的上空，均勻分布在6個軌道面上（每個軌道面4顆），軌道傾角為55度。此外，還有4顆有源備份衛星在軌運行。每顆工作衛星的發送導航信號頻率為L1=1575.42兆赫和L2=1227.6兆赫，L1用C/A 碼調制，L2用P 碼調制，導航信號則使用偽隨機噪音編碼調制。人們還設置GPS 空間群來保障大家可以隨時隨地接收衛星信號；地面部分包括地面天線、主控站和監測站及通訊輔助系統這幾部分。

1.2GPS 測量工作原理

GPS 系統通過高軌測距體制，將空間衛星之間和測量地點的距離作為基本的觀測量，從而對所需的數據進行測量。通常情況下，人們要獲取觀測量常常使用載波相位測量和偽距測量這兩種方法。載波相位測量是人們較常用的一種方法。因為偽距測量在實際應用中容易存在較大的測量誤差，極易導致GPS空間衛星和接收設備的無差別性。而載波相位測量是測量GPS衛星載波信號傳播路徑而確定的，相比偽距測量，它的精確度要高出很多。

2.GPS 的特點

2.1動態觀測

GPS 系統的工作衛星分布廣，數目多，能夠全天候、全方位進行連續地觀測，并且不會受到天氣變化的影響。而利用GPS系統導航，我們可以捕捉到目標的動態三維位置以及變化的速度，對其達到實施監控的目的，以此選擇適合自己的航線。

2.2觀測時間短

GPS測量技術觀測時間短，如果觀測10km以內的基線，雙頻接收機只要10分鐘不到的時間，而單頻接收大約要半小時。

而如果使用定時動態定位模式，流動站在經過5分鐘以內的初始化觀測后能夠隨時進行定位，每戰觀測只要短短幾分鐘。

2.3定位準確度高

GPS測量技術基本能夠滿足通常的測量工作需求，不包括高級控制測量，其測量精準度可以達到厘米級別，遠高于導航型手持機。而RTK定位精度可以達到：平面：±；（10+1*10-6D）mm，高程：±；（20+1*10-6D）mm；靜態、快速靜態精度：平面：±；（2.5+1*10-6D）mm，高程：±；（5+1*10-6D）mm；并且，GPS觀測距離越長，GPS測量越占優勢。當基線小于50km時，定位精度可達到1×；10-6；而當基線大于1000km時，其精準度可以達到1×；10-8。

2.4信息多樣齊全

GPS測量技術可以針對各種用戶的不同需求，為他們提供需要的動態三維位置、速度和時間方面的信息。GPS測量技術功能很多。在可以為人們提供導航和測繪的基礎上，還能夠進行時間和速度的測試。在科技發達的時代，GPS測量技術逐步得到完善，開始往其他方面發展。如今，GPS測量技術廣泛應用于海洋測繪、陸地測量和航空攝影測量等方面。

3.GPS測量技術在工程測量中的應用

GPS 測量技術在工程測量中主要有靜態功能和動態功能這兩方面功能。靜態功能是利用收到的衛星信息來獲取所需點的三維坐標，而動態功能則是將已獲得的三維坐標通過衛星系統放到實地上。如果將兩者相結合起來，則能夠高效精確的完成測量任務。

3.1動態定位

動態定位方式目前在公路勘測階段有著廣泛的應用，在此階段可用來完成縱斷面測量、橫斷面測量、地形圖測繪等任務。并且在整個測量過程中不需要通視，大大優越于普通的測量儀器。

3.2實時動態載波相位差分定位技術

（RTK）RTK測量系統是GPS測量技術與數據傳輸技術構成的組合系統，RTK定位技術就是基于載波相位觀測的實時動態差分定位技術，它能夠實時實實地提供測站點在指定坐標系中的三維定位結果，并達到厘米級精度。RTK是高精度GPS測量定位最常用的技術。實時動態載波相位差分定位技術包括流動站和基準站兩部分組成，實時動態載波相位差分定位技術有兩種測量模式：動態定位模式和快速靜態定位模式。

3.3工程控制網的建立利用

GPS建立的工程控制網具有很多優點，比如，工程花費少，工程作業時間不長，成果準確度高，選擇有很多，限制少。能夠用來建立工礦施工控制網，變形監測控制網，工程首級控制網等等。

4總結

當代，GPS技術已廣泛應用在工程建設中，尤其在橋梁和道路中發揮極大地作用。GPS測量技術的逐步完善，使得工程測繪水平有了極大的提高。同時，GPS測量技術也使定位技術進入了全新的發展時代。GPS測量技術在工程測量中能夠進行動態監測，實時動態監測，變形監測，建立過程控制網。目前，GPS測量技術在提高工程測繪的效率的同時，還拓寬了工程測繪的范圍。相信在不遠的未來，GPS測量技術會有更好的發展。

參考文獻

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（作者單位：中國飛機強度研究所 第十二研究室）