GPS測量技術(shù)在工程測繪中的應(yīng)用及特點(diǎn)

張延忠

格爾木創(chuàng)效工程技術(shù)咨詢有限公司，青海 格爾木 816000

0 引言

GPS就是全球定位系統(tǒng)，它是隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展而建立起來的新一代緊密衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)。GPS衛(wèi)星定位測量是研究利用GPS系統(tǒng)解決大地測量問題的一項(xiàng)空間技術(shù)。隨著全球定位系統(tǒng)（GPS）技術(shù)的快速發(fā)展，GPS測量技術(shù)也日益成熟，GPS測量技術(shù)逐步在工程測繪中得到應(yīng)用。本文就GPS測量技術(shù)在工程測繪中的應(yīng)用及特點(diǎn)進(jìn)行探討。

1 GPS測量技術(shù)的特點(diǎn)

GPS測量技術(shù)的特點(diǎn)主要有高精度、全天候、高效率、多功能、操作簡便、應(yīng)用廣泛等。

1.1 定位精度高

應(yīng)用實(shí)踐已經(jīng)證明，GPS相對定位精度在50km以內(nèi)可達(dá)10-6，100km～500km 可 達(dá) 10-7，1000km 可 達(dá) 10-9。 在 300m～1500m工程精密定位中，1小時(shí)以上觀測的解其平面其平面位置誤差小于1mm，與ME-5000電磁波測距儀測定得邊長比較，其邊長較差最大為0.5mm，校差中誤差為0.3mm。

1.2 觀測時(shí)間短

隨著GPS系統(tǒng)的不斷完善，軟件的不斷更新，目前，20km以內(nèi)相對靜態(tài)定位，僅需15min～20min；快速靜態(tài)相對定位測量時(shí)，當(dāng)每個(gè)流動(dòng)站與基準(zhǔn)站相距在15km以內(nèi)時(shí)，流動(dòng)站觀測時(shí)間只需1min～2min，然后可隨時(shí)定位，每站觀測只需幾秒鐘。

1.3 GPS作業(yè)自動(dòng)化、集成化程度高，測繪功能強(qiáng)大

GPS可勝任各種測繪內(nèi)、外業(yè)。流動(dòng)站利用內(nèi)裝式軟件控制系統(tǒng)，無需人工干預(yù)便可自動(dòng)實(shí)現(xiàn)多種測繪功能，使輔助測量工作極大減少，減少人為誤差，保證了作業(yè)精度。

2 GPS測量技術(shù)在工程測繪中的應(yīng)用

RTK（Real - time kinematic）實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)差分法。這是一種新的常用的GPS測量方法，以前的靜態(tài)、快速靜態(tài)、動(dòng)態(tài)測量都需要事后進(jìn)行解算才能獲得厘米級(jí)的精度，而RTK是能夠在野外實(shí)時(shí)得到厘米級(jí)定位精度的測量方法，它采用了載波相位動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)差分方法，是GPS應(yīng)用的重大里程碑，它的出現(xiàn)為工程放樣、地形測圖，各種控制測量帶來了新曙光，極大地提高了外業(yè)作業(yè)效率。

2.1 控制城市建設(shè)中測繪精度

為滿足城市建成區(qū)和規(guī)劃區(qū)測繪的需要，城市控制網(wǎng)具有控制面積大、精度高、使用頻繁等特點(diǎn)，城市Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ級(jí)導(dǎo)線大多位于地面，隨著城市建設(shè)的飛速發(fā)展，這些點(diǎn)常被破壞，影響了工程測量的進(jìn)度，如何快速精確地提供控制點(diǎn)，直接影響工作的效率。常規(guī)控制測量如導(dǎo)線測量，要求點(diǎn)間通視，費(fèi)工費(fèi)時(shí)，且精度不均勻。GPS 靜態(tài)測量，點(diǎn)間不需通視且精度高，但數(shù)據(jù)采集時(shí)間長，還需事后進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，不能實(shí)時(shí)知道定位結(jié)果，如內(nèi)業(yè)發(fā)現(xiàn)精度不符合要求則必須返工。應(yīng)用RTK技術(shù)將無論是在作業(yè)精度，還是作業(yè)效率上都具有明顯的優(yōu)勢。

2.2 應(yīng)用于大地控制

GPS定位技術(shù)以其精度高、速度快、費(fèi)用省、操作簡便等優(yōu)良特性被廣泛應(yīng)用于大地控制測量中。時(shí)至今日，可以說GPS定位技術(shù)己完全取代了用常規(guī)測角、測距手段建立大地控制網(wǎng)。我們一般將應(yīng)用GPS衛(wèi)星定位技術(shù)建立的控制網(wǎng)叫GPS網(wǎng)。歸納起來大致可以將GPS網(wǎng)分為兩大類：一類是全球或全國性的高精度GPS網(wǎng)，這類GPS網(wǎng)中相鄰點(diǎn)的距離在數(shù)千公里至上萬公里，其主要任務(wù)是作為全球高精度坐標(biāo)框架或全國高精度坐標(biāo)框架，為全球性地球動(dòng)力學(xué)和空間科學(xué)方面的科學(xué)研究工作服務(wù)，或用以研究地區(qū)性的板塊運(yùn)動(dòng)或地完形變規(guī)律等問題。另一類是區(qū)域性的GPS網(wǎng)，包括城市或礦區(qū)GPS網(wǎng)，GPS工程網(wǎng)等，這類網(wǎng)中的相鄰點(diǎn)問的距離為幾公里至幾十公里.其主要任務(wù)是直接為國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)服務(wù)。目前，在GPS技術(shù)開發(fā)和實(shí)際應(yīng)用方面，國際上較為知名的生產(chǎn)廠商有美國Trimble（天寶）導(dǎo)航公司、瑞士Leica Geosystems（徠卡測量系統(tǒng)）、日本TOPCON（拓普康）公司，國內(nèi)廠家主要有南方測繪、中海達(dá)、華測、科力達(dá)等。

南方測繪的GPS接收機(jī)產(chǎn)品主要有RTK S82、S86、S82-1、S86-T、藍(lán)牙靜態(tài)GPS等。其中S82-T采用一體化設(shè)計(jì)，集成GPS天線、UHF數(shù)據(jù)鏈、BD970、天寶嵌入式定位技術(shù)、即插即用式U盤設(shè)計(jì)、藍(lán)牙通訊模塊、鋰電池，其RTK定位精度：平面±（1cm+1ppm），垂直±（2cm+1ppm）；靜態(tài)后處理精度：平面±（2.5mm+1ppm），垂直±（5mm+1ppm）；單機(jī)定位精度：1.5m（CEP）；碼差分定位精度：0.45m（CEP）。

2.3 RTK技術(shù)在地籍和房地產(chǎn)工程測繪中的應(yīng)用

地籍和房地產(chǎn)測量中應(yīng)用RTK技術(shù)測定每一宗土地的權(quán)屆界址點(diǎn)以及測繪地籍與房地產(chǎn)圖，能實(shí)時(shí)測定有關(guān)界址點(diǎn)及一些地物點(diǎn)的位置并能達(dá)到要求的厘米級(jí)精度。將GPS獲得的數(shù)據(jù)處理后直接錄入GIS系統(tǒng)，可及時(shí)地、精確地獲得地籍和房地產(chǎn)圖。但在影響GPS衛(wèi)星信號(hào)接收的遮蔽地帶，應(yīng)使用全站儀、測距儀、經(jīng)緯儀等測量工具，采用解析法或圖解法進(jìn)行細(xì)部測量。

在建設(shè)用地勘測定界測量中.RTK技術(shù)可實(shí)時(shí)地測定界樁位置，確定土地使用界限范圍，計(jì)算用地面積。利用RTK技術(shù)進(jìn)行勘測定界放樣是坐標(biāo)的直接放樣，建設(shè)用地勘測定界中的面積量算，實(shí)際上由GPS軟件中的面積計(jì)算功能直接計(jì)算并進(jìn)行檢核。避免了常規(guī)的解析法放樣的復(fù)雜性，簡化丁建設(shè)用地勘測定界的工作程序。

在土地利用動(dòng)態(tài)檢測中，也可利用GPS技術(shù)。傳統(tǒng)的動(dòng)態(tài)野外檢測采用簡易補(bǔ)測或平板儀補(bǔ)測法。如利用鋼尺用距離交會(huì)、直角坐標(biāo)法等進(jìn)行實(shí)測丈量，對丁變通范圍較大的地區(qū)采用平板儀補(bǔ)測。這種方法速度侵、效率低，而應(yīng)用GPS新技術(shù)進(jìn)行動(dòng)態(tài)檢測則可提高檢測的速度和精度，省時(shí)省工，真正實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)測，保證丁土地利用狀況調(diào)查的現(xiàn)實(shí)性。

[1]相祥.GPS在城市平面控制測量中的應(yīng)用與精度分析[J].現(xiàn)代測繪，2010(1)：15-16.

[2]李瑋，萬仕平.淺析GPS在龍崗凈化廠控制測量中的應(yīng)用[J].天然氣與石油，2010(1)：41-43.

[3]姚冬青，李慶勇. GPS在礦山控制測量中的應(yīng)用[J].山西建筑，2010(22)：363-364.

[4]王春華，焦志良.基于工程背景的RTK技術(shù)在城市控制測量中的應(yīng)用研究[J].科技資訊，2010(5)：91-103.

[5]張杰，屠艮.GPS RTK技術(shù)在地籍測量中的應(yīng)用[J].科技傳播，2010(12)：212-215.