闡述工程測量中GPS技術(shù)的應(yīng)用及精度分析

徐慧林

摘要：當(dāng)前工程建設(shè)項(xiàng)目越來越高、施工也越來越復(fù)雜，對工程測量工作的要求也越來越嚴(yán)格，雖然在工程測量工作過程中引入了許多的新技術(shù)、新工藝，但還是存在一些問題需要解決。我國的建設(shè)項(xiàng)目工程測量工作同西方發(fā)達(dá)國家相比還存在一定的差距，北斗導(dǎo)航系統(tǒng)還在進(jìn)一步完善中，需要我們不斷地完善工程測量技術(shù)，提高測量的水平，加快工程測量工作的發(fā)展有效實(shí)現(xiàn)建設(shè)項(xiàng)目的高效率、高質(zhì)量完成。

關(guān)鍵詞：工程測量；GPS技術(shù)；精度分析

1導(dǎo)言

GPS技術(shù)應(yīng)用到工程測量工作中，具有高精度、測量速度快以及測量費(fèi)用較低等幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)，被廣泛的應(yīng)用了起來。由于工程建設(shè)項(xiàng)目中的工程測量工作會(huì)受到諸多因素的影響，比如沒有獲得較多的已知點(diǎn)、已知點(diǎn)的位置沒有合理的分布、網(wǎng)形較差、水準(zhǔn)測量工作不能很好地開展。因此，為了能夠保障工程測量順利完成，需要對GPS技術(shù)的應(yīng)用以及精度進(jìn)行有效分析，促進(jìn)工程測量的健康發(fā)展。本文就工程測量中的GPS技術(shù)進(jìn)行分析就顯得十分有意義。

2 GPS技術(shù)簡析

2.1 GPS技術(shù)的組成部分以及其功能

GPS系統(tǒng)組成部分主要有三個(gè)內(nèi)容組成，這三部分內(nèi)容主要是GPS衛(wèi)星星座、地面監(jiān)控系統(tǒng)、GPS信號接收機(jī)。其中GPS衛(wèi)星星座總共由3顆軌道衛(wèi)星以及21顆工作衛(wèi)星共同組成，這些衛(wèi)星的運(yùn)行周期為11小時(shí)58分，再由夾角為60°的6條軌道平面上勻速的運(yùn)行著。因此通過24小時(shí)的不間斷運(yùn)行能夠?qū)崿F(xiàn)地球每一個(gè)具體位置的掌握，能夠?qū)δ繕?biāo)信息進(jìn)行有效地掌握。地面監(jiān)控系統(tǒng)的主要作用就是接受衛(wèi)星傳遞到地球的信息，而GPS信號接收機(jī)則負(fù)責(zé)對接收到的信息進(jìn)行加工處理計(jì)算出具體的經(jīng)緯度。

2.2 GPS技術(shù)的測量速度快

同傳統(tǒng)的碎部點(diǎn)測量和控制測量的方法相比較，依據(jù)《全球定位系統(tǒng)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)測量（RTK）技術(shù)規(guī)范》CH/T2009-2010，流動(dòng)站與基準(zhǔn)站距離小于10KM內(nèi)，GPS-RTK技術(shù)只需要在10多秒鐘，甚至是幾秒鐘就能完成觀測碎部點(diǎn)測量和圖根控制。依據(jù)《全球定位系統(tǒng)（GPS）測量規(guī)范》GB/T18314-2009，4臺(tái)靜態(tài)GPS接收機(jī)在短短的2到3小時(shí)就可以完成20km范圍之內(nèi)的靜態(tài)定位的D級控制網(wǎng)。傳統(tǒng)測繪用全站儀需要至少需要3個(gè)工作日才能完成。這極大的提高了工作效率。

3工程測量中GPS技術(shù)的應(yīng)用

3.1在公路測量中的應(yīng)用公路工程建設(shè)項(xiàng)目具有較為復(fù)雜的施工環(huán)境，因此其工程測量工作比較困難，通過在公路工程測量工作中應(yīng)用GPS技術(shù)則能夠很好地解決一些技術(shù)上的難題。在當(dāng)前開展公路工程測量工作時(shí)，對工程的設(shè)計(jì)階段和測繪階段主要借助計(jì)算機(jī)技術(shù)以及配套的測算軟件開展工作，實(shí)現(xiàn)公路工程測量工作的高效完成。因此通過應(yīng)用GPS技術(shù)來進(jìn)行控網(wǎng)的建立，采用GPS靜態(tài)定位或者GPS-RTK的動(dòng)態(tài)定位方式高效保證線路勘測的初測和定測工作順利完成，特別困難測區(qū)將GPS配合全站儀共同應(yīng)用于測繪生產(chǎn)，取長補(bǔ)短，其得到的數(shù)據(jù)處理效率會(huì)有效地提高，促進(jìn)公路工程測量的高效完成。

3.2在地形測繪中的應(yīng)用

傳統(tǒng)地形測繪中，需要在首級控制網(wǎng)下加密圖根點(diǎn)，然后用全站儀進(jìn)行數(shù)字化測圖，測站點(diǎn)與碎部點(diǎn)需要良好通視條件，碎部點(diǎn)點(diǎn)位精度隨視距長度增加而降低，且一般需要3人一組.而GPS-RTK技術(shù)能夠有效地解決傳統(tǒng)地形測繪中出現(xiàn)的一些困難，直接進(jìn)入碎部測量減少測站點(diǎn)架設(shè)儀器時(shí)間且無需通視條件、視距長度的限制，一般只需要1至2人，且減少了累計(jì)誤差，碎部點(diǎn)點(diǎn)位精度均勻。提高了精確度，減少了人力，大大提高了工作效率。保證地形測量工作的順利開展。

3.3變形監(jiān)測中的應(yīng)用

建設(shè)工程項(xiàng)目施工過程中會(huì)對周圍的建筑物和環(huán)境產(chǎn)生一定的影響，非常容易出現(xiàn)形變以及沉降等問題，因此必須要做好變形監(jiān)測工作，確保對周圍建筑物造成較小的影響。在建設(shè)工程項(xiàng)目中，對變形監(jiān)測工作要求非常高，因此一定要充分保證獲得的監(jiān)測數(shù)據(jù)能夠準(zhǔn)確、精準(zhǔn)。由于當(dāng)前變形監(jiān)測工作過程中，會(huì)受到多方面的影響因素，從而給變形監(jiān)測工作帶來一定的影響。在變形監(jiān)測中引入GPS技術(shù)能夠?qū)⒆冃伪O(jiān)測的工作難度大大降低，特別適合建設(shè)工程的動(dòng)態(tài)變形（風(fēng)震、日照、其他荷載作用下的變形），提供實(shí)時(shí)、全天候監(jiān)測數(shù)據(jù)。監(jiān)測數(shù)據(jù)連續(xù)性、準(zhǔn)確性、自動(dòng)化都有顯著有效提高，充分確保監(jiān)測的結(jié)果能夠真實(shí)、科學(xué)、有效。通過應(yīng)用GPS技術(shù)能夠有效地實(shí)現(xiàn)工程項(xiàng)目監(jiān)測工作地順利完成。

4工程測量中GPS技術(shù)精度分析

4.1衛(wèi)星對GPS測繪的影響

由于應(yīng)用GPS技術(shù)的主要基礎(chǔ)就是衛(wèi)星的定位功能，因此對GPS精度影響最大的一個(gè)因素就是衛(wèi)星。GPS設(shè)備都會(huì)安裝原子鐘，受到原子鐘的影響設(shè)備的時(shí)間顯示會(huì)同實(shí)際時(shí)間存在一定的差異，這就容易給工程測量工作帶來一定的困難，嚴(yán)重的會(huì)發(fā)生事故問題。還有就是，衛(wèi)星發(fā)射天線相位中心偏移和衛(wèi)星星歷造成的誤差都會(huì)影響到GPS的測繪準(zhǔn)確性。因此要不斷完善衛(wèi)星的功能，使GPS技術(shù)能夠更好地應(yīng)用到工程測量當(dāng)中。

4.2信號傳播途徑方面的因素

工程測量中對GPS技術(shù)精度形成影響的一個(gè)重要方面還有就是信號傳播途徑。衛(wèi)星信號的傳播形式為電磁波，電磁波的傳播會(huì)受到各種因素的影響，容易出現(xiàn)一些誤差，最明顯的就是衛(wèi)星信號同地面信號在時(shí)間上存在一些誤差。衛(wèi)星信號在傳播過程中會(huì)受到許多方面的影響，影響因素主要有溫度影響、濕度影響、對流層折射及電離層影響、對流層傳播速度不一致影響，讓GPS系統(tǒng)定位速度有了明顯的下降。由于整個(gè)大氣層的傳播和地面的接受環(huán)境隨時(shí)都是變化的，地面接收機(jī)在接受衛(wèi)星信號時(shí)受到周圍環(huán)境的影響會(huì)存在誤差，影響準(zhǔn)確度。因此，在實(shí)際測量過程中需要對信號傳播加以模型改正多項(xiàng)式，以提高GPS的精度。

4.3多路徑效應(yīng)的影響

GPS接收機(jī)天線附近若有高大建筑物、大面積水域或其它較強(qiáng)反射表面時(shí)，天線接收的信號不僅有直接從衛(wèi)星發(fā)射的信號，而且還會(huì)接收到因反射而路徑增長的電磁波，這將會(huì)導(dǎo)致定位結(jié)果不準(zhǔn)確，降低多路徑效應(yīng)的方法主要有增加衛(wèi)星截止高度角、增加扼流圈、抑徑板等裝置。但是多路徑效應(yīng)只能減弱，目前無法徹底消除。

5結(jié)論

在工程測量中應(yīng)用GPS技術(shù)能夠有效地實(shí)現(xiàn)工程測量工作的準(zhǔn)確完成，有效應(yīng)用GPS技術(shù)能夠極大地提高測量效率、測量成果質(zhì)量，保證建設(shè)工程的順利開展。雖然當(dāng)前GPS技術(shù)在應(yīng)用時(shí)還存在一些問題或不足之處，但隨著未來科技的發(fā)展和北斗系統(tǒng)的不斷完善，相信GPS測繪技術(shù)會(huì)越來越行之有效。

參考文獻(xiàn)：

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[2]汪秀峰，李宏.關(guān)于GPS技術(shù)在工程控制測量的應(yīng)用及測量精度分析[J].黑龍江科技信息，2015，34：19.

（作者單位：中鐵二十二局集團(tuán)第二工程有限公司）