淺談GPS技術在工程測量中的應用

董雅玫

摘 要:隨著科技的進步和各種工作領域對技術要求的不斷嚴格,GPS技術已被人們所關注,并廣泛應用于工程測量中。工程測量中涉及的具體參數,應用GPS技術使測量的準確度和可靠性得到極大的提高。本文介紹了GPS在工程中的應用,并應用于國土資源部門測量實例加以說明該技術的發展前景。

關鍵詞:測量GPS國土資源部

中圖分類號:TP39 文獻標識碼:A 文章編號:1672-3791(2012)06(b)-0068-01

全球定位系統是美國從20世紀70年代開始研制的用于軍事部門的一代衛星導航與定位系統。GPS是以衛星為基礎的無線電衛星導航定位系統,它具有全能型、全球性、全天候、連續性和實時性的精密三維導航與定位功能,而且具有良好的抗干擾性和保密性。因此,GPS技術率先在大地測量、工程測量、城市測量、軍事、交通、通信、等測繪領域得到了應用。全球衛星定位系統以成功地應用于大地測量、工程測量、航空攝影、運載工具導航和管制、地殼運動測量、工程變形測量、資源勘察、地球動力學等多種學科,取得了好的經濟效益和社會效益。

1GPS工作原理

根據測量中的距離交會點原理,得以實現GPS技術定位。首先,假設我們在待測點Q設置了GPS接收機,在某一時刻,同時接收到了三顆或三顆以上的衛星發出的信號,它們分別是衛星S1、S2、S3所發出的信號。通過對數據進行計算和處理,便可以得出在該時候接收機天線的中心到衛星的距離分別為P1、P2、P3。然后根據衛星星歷便可以得出這三顆衛星的三維坐標(Xi,Yi,Zi),ij=l,2,3。從而解算出Q點的三維坐標(X,Y,Z):

2GPS在工程中的應用

精度高、不受距離和環境限制是GPS技術具備的優點,GPS適宜應用在地形條件艱險、局部重點工程地區。利用GPS技術進行工程測量對于工程質量的提高有很大的作用。在GPS技術操作的過程中,整個過程全部由計算機和微電子技術控制,自動記錄并處理數據,因此其較少的受人為因素的影響,誤差較小。此外,GPS技術測量在降低勞動作業強度、減少野外工作量和提高作業效率方面有巨大的作用。

2.1 常規靜態測量

通常情況下,常規靜態測量使用2臺(或2臺以上)GPS接收機。這兩臺GPS接收機被分別安置在一條或數條基線的兩端,同步觀測4顆以上衛星,每時段根據基線長度和測量等級觀測45min以上的時間。這種模式一般可以達到5mm+1ppm的相對定位精度。常規靜態測量常用于建立全球性或國家級大地控制網,建立地殼運動監測網、建立長距離檢校基線、進行島嶼與大陸聯測、鉆井定位及精密工程控制網建立等。

2.2 快速靜態測量

這種模式是在一個已知測站上安置一臺GPS接收機作為基準站,連續跟蹤所有可見衛星。移動站接收機依次到各待測測站,每測站觀測數分鐘。這種模式常用于控制網的建立及其加密、工程測量、地籍測量等。需要注意的是這種方法要求在觀測時段內確保有5顆以上衛星可供觀測:流動點與基準點相距應不超過20km。

2.3 準動態測量

在準動態測量中,安裝一臺GPS接收機的已知測站使其測量的基準站,所有可見的衛星可被追蹤。初始化后,移動站接收機方可依次到各待測測站,幾個歷元數據可被每個測站觀測。與快速靜態相比較,這種方式有很大的不同,除了觀測時間不一樣外,它要求移動站在搬站過程中不能失鎖,并且需要先在已知點或用其它方式進行初始化這種模式可用于開闊地區的加密控制測量、工程定位及碎部測量、剖面測量及線路測量等。需要注意的是這種方法要求在觀測時段內確保有5顆以上衛星可供觀測;流動點與基準點相距應不超過20km。

3Gps等技術的實際應用舉例

全面、及時、準確的掌握土地信息是嚴格土地管理、保護耕地、集約節約用地以及保障土地參與國家宏觀調控的基礎。現有的土地調查監測技術已經難以滿足快速準確獲取現勢性的土地信息的需求,開發一種適于一線使用的“3S”土地調查監測技術和設備,從數據采集的源頭上根本解決土地調查監測的數字化、準確化、實時化問題已成為當務之急。為此國土資源部從2001年起啟動了一系列科技發展項目。

東南大學針對土地調查監測的業務需求,集成GPS、GIS、RS及常規測量技術,創新了面向土地利用現狀調查、地籍調查和督查巡查的土地實地調查及監測技術并研制了相應的成套設備。土地利用現狀調查系統將土地利用現狀和遙感信息集成到PDA上,由一線調查人員現場對變化圖斑信息進行采集和記錄,編輯處理后返回到初始數據庫,實現基礎信息的更新;地籍調查系統采用GPS/PDA與全站儀相結合,實現了控制測量與現場成圖的一體化作業模式;土地巡查車系統實現了土地巡查過程中的導航、實地取證和現場辦公等。

以上系統通過“3S”技術集成,研制了外業數據采集設備、GPS基站設備和數據通訊鏈路,開發了嵌入式成圖軟件、差分數據服務軟件和內業數據處理軟件,突破了VRS網絡接入、GIS現場成圖、嵌入式影像壓縮等關鍵技術,重點解決了地物信息快速獲取、土地利用現狀自動變更等問題。2006年7月在國土資源部科技司的主持下完成了項目成果鑒定及“調查之星”產品定型,鑒定委員會一致認為該研究成果整體上達到國際先進水平,在土地調查領域達到國內領先水平。

4結語

GPS方格網點位精度高、誤差分布均勻,不但能夠滿足規范要求,而且具有較大的精度儲備。在適應性方面,GPS技術測設方格網優于常規的測量方式,這是因為:GPS技術測設方格網的網形構造較為簡單,可靈活選取點的疏密和邊長短。即使在離已知控制點較遠的情況下,也可進行連接,并控制網的定位和定向。

水利施工、交通運輸、衛星導航等工程測量領域都發規模應用GPS技術。然而,在實際的應用過程中,此技術還突顯出很多的問題,此技術還需要研究人員進一步研究、完善。

參考文獻

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[3] 王念龍.淺談GPS技術在工程測量中的應用[J].現代企業文化,2009(29).