GPS測(cè)量技術(shù)在測(cè)量工程中應(yīng)用優(yōu)勢(shì)探討

摘要：隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，GPS測(cè)量技術(shù)已發(fā)展成為包含靜態(tài)測(cè)量、快速靜態(tài)測(cè)量、實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)測(cè)量（RTK）、連續(xù)運(yùn)行參考站（CORS系統(tǒng)）等多種作業(yè)模式的定位技術(shù)，這使得GPS測(cè)量能夠滿足各種不同精度的測(cè)量要求，并在工程測(cè)量的各個(gè)方面得到廣泛應(yīng)用。本文通過實(shí)例，對(duì)GPS測(cè)量技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)及具體應(yīng)用特點(diǎn)進(jìn)行相關(guān)闡述。

關(guān)鍵詞：GPS測(cè)量技術(shù)；多模式作業(yè)；工程測(cè)量

一、GPS測(cè)量技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)

GPS測(cè)量技術(shù)與傳統(tǒng)的測(cè)量方法相比具有的優(yōu)勢(shì)：

①GPS測(cè)量的各測(cè)站間無(wú)須通視，從而使得測(cè)站的布設(shè)更加自由、方便，省去了不必要的過渡點(diǎn)，能夠有效節(jié)約觀測(cè)費(fèi)用、減少必要的觀測(cè)時(shí)間；②GPS測(cè)量技術(shù)可以同時(shí)提供點(diǎn)位的三維坐標(biāo)（GPS測(cè)量在測(cè)定點(diǎn)位的平面位置同時(shí)，也能夠提供點(diǎn)位的大地高）；③GPS測(cè)量能夠全天時(shí)、全天候作業(yè)；④GPS測(cè)量速度快（E級(jí)GPS靜態(tài)測(cè)量單一測(cè)站的觀測(cè)時(shí)間一般為40～60min，等級(jí)越高，觀測(cè)時(shí)間越長(zhǎng)；GPS實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)測(cè)量（RTK）技術(shù)、連續(xù)運(yùn)行參考站（CORS系統(tǒng)）測(cè)量技術(shù)，在移動(dòng)站完成基站連接并達(dá)到固定解后，幾秒鐘便能夠?qū)崿F(xiàn)點(diǎn)位定位）；⑤GPS測(cè)量技術(shù)能夠提供從外業(yè)測(cè)量數(shù)據(jù)采集、存儲(chǔ)、傳輸?shù)絻?nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理的一站式服務(wù)，可實(shí)現(xiàn)觀測(cè)的自動(dòng)化。

二、GPS測(cè)量技術(shù)在工程測(cè)量中的應(yīng)用實(shí)例分析

GPS測(cè)量技術(shù)與全站儀測(cè)量技術(shù)在實(shí)際工作中都得到了廣泛的應(yīng)用，且各具優(yōu)勢(shì)：全站儀測(cè)量精度高、速度快，但各點(diǎn)位間需相互通視；GPS測(cè)量不要求通視，但需要保證接收機(jī)能夠接收到足夠數(shù)量、質(zhì)量足夠好的衛(wèi)星信號(hào)，對(duì)點(diǎn)位的環(huán)境要求高。

全站儀測(cè)量技術(shù)應(yīng)用時(shí)間長(zhǎng)，經(jīng)歷幾十年的發(fā)展、優(yōu)化與改良，該技術(shù)已臻于成熟、完善；而GPS測(cè)量技術(shù)起步相對(duì)晚，從軍用到民用各領(lǐng)域中的技術(shù)應(yīng)用正蓬勃發(fā)展，且仍處在不斷地優(yōu)化、完善中。雖然，上述兩種測(cè)量技術(shù)在工程實(shí)際中均得到廣泛應(yīng)用，但在滿足相關(guān)規(guī)范及工程需要的前提下，兩者的測(cè)量成果在精度等方面存在些許差別。本文以下部分，將通過工程實(shí)例中不同作業(yè)模式下的GPS測(cè)量成果與常規(guī)的全站儀測(cè)量成果間的對(duì)比，對(duì)兩種技術(shù)進(jìn)行實(shí)例分析。

（一）GPS靜態(tài)測(cè)量（四等）與全站儀測(cè)量的成果對(duì)比分析

GPS靜態(tài)測(cè)量模式主要用于控制點(diǎn)的測(cè)量上，為與全站儀測(cè)量技術(shù)形成有效對(duì)比，本文對(duì)采用兩種測(cè)量方式下獲取的某辦公樓的竣工測(cè)量的控制測(cè)量成果數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比分析（見表1）。

表1 某辦公樓竣工控制測(cè)量成果對(duì)比

點(diǎn)號(hào)坐標(biāo)（m）較差

（mm）

軸系GPS靜態(tài)測(cè)量全站儀測(cè)量

A1N311713.998311713.9944

E515684.098515684.0953

高程27.81827.8126

A2N311465.977311465.982-5

E515552.087515552.0870

高程28.99628.9879

A3N310352.509310352.5054

E518655.245518655.251-6

高程27.57427.5704

A4N310556.944310556.9440

E518639.601518639.5983

高程25.53025.5237

從表1中數(shù)據(jù)可以看出，實(shí)例中的各控制點(diǎn)點(diǎn)位的GPS靜態(tài)測(cè)量（四等）成果和全站儀測(cè)量成果的平面較差和高程較差能有效控制在10mm以內(nèi)，兩種測(cè)量技術(shù)均能夠滿足四等及以下的導(dǎo)線測(cè)量和水準(zhǔn)測(cè)量（GPS高程擬合時(shí)需要額外的已知水準(zhǔn)點(diǎn)數(shù)據(jù)）的要求。

GPS靜態(tài)定位技術(shù)相比于全站儀測(cè)量有很多優(yōu)勢(shì)（詳情見第一節(jié)中內(nèi)容）——它定位快速、高效、無(wú)需通視、節(jié)省人力、物力、作業(yè)范圍大，所以在滿足工程需要的前提下，GPS靜態(tài)測(cè)量技術(shù)的經(jīng)濟(jì)效益較突出，在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)激烈的大環(huán)境下具有廣闊的市場(chǎng)前景。

（二）GPS實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)測(cè)量（RTK）與全站儀測(cè)量的成果對(duì)比分析

GPS實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)測(cè)量（RTK）操作方便，測(cè)量速度快，但定位精度相對(duì)較低，一般用于勘察定位、地形測(cè)量等對(duì)精度要求較低的工程測(cè)量項(xiàng)目中。本文對(duì)兩種測(cè)量方式下獲取的某客運(yùn)專線勘察定位項(xiàng)目的測(cè)量成果進(jìn)行對(duì)比分析（見表2）。

表 2 某客運(yùn)專線勘察鉆孔定位測(cè)量成果對(duì)比

點(diǎn)號(hào)坐標(biāo)（m）較差

（mm）

軸系GPS動(dòng)態(tài)測(cè)量（RTK）全站儀

3700N4449036.8234449036.81013

E421627.440421627.42119

高程9.5839.603-20

3730N4449111.4074449111.427-20

E421664.187421664.206-19

高程9.5629.600-38

3736N4449257.4804449257.520-40

E421736.406421736.457-51

高程5.5375.580-43

3739N4449287.1564449287.14115

E421751.235421751.16273

高程6.4096.38029

從表2中數(shù)據(jù)可以看出，GPS實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)測(cè)量（RTK）和全站儀測(cè)量成果的平面較差能有效的控制在0.25m之內(nèi)，且點(diǎn)位高程較差均小于50mm。由此可知，GPS實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)測(cè)量（RTK）成果能夠滿足工程勘察中初勘平面允許誤差0.50m，高程允許誤差50mm，及詳勘平面允許誤差0.25m，高程允許誤差50mm的要求。

由于，GPS實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)測(cè)量（RTK）作業(yè)時(shí)，無(wú)需頻繁地移動(dòng)基準(zhǔn)站、具有較大的作業(yè)半徑，且避免了全站儀測(cè)量時(shí)需要通視的要求和分級(jí)布設(shè)控制網(wǎng)的復(fù)雜過程，故該測(cè)量技術(shù)能夠大幅節(jié)約人力和時(shí)間，提高測(cè)量效率。實(shí)際工程中，我們需視各工程的具體技術(shù)要求，對(duì)GPS測(cè)量模式進(jìn)行合理地選擇。

三、GPS測(cè)量技術(shù)工程實(shí)際中的優(yōu)化思路

上述兩個(gè)工程實(shí)例對(duì)GPS測(cè)量?jī)?yōu)勢(shì)和多種模式下的測(cè)量精度等做出了直觀說明，實(shí)際中我們可以根據(jù)工程的實(shí)際情況和技術(shù)要求，在保證工程質(zhì)量的前提下，對(duì)GPS測(cè)量技術(shù)的各種作業(yè)模式的進(jìn)行必要地優(yōu)化組合，必要時(shí)加入其他測(cè)量技術(shù)（例如導(dǎo)線測(cè)量技術(shù)等）來綜合制定具體的施工方案，以實(shí)現(xiàn)節(jié)約生產(chǎn)成本、提高項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)效益的目的。

四、結(jié)束語(yǔ)

GPS測(cè)量的內(nèi)部符合精度高、無(wú)需通視、測(cè)量時(shí)間短、能夠長(zhǎng)距離、全天候作業(yè)等特點(diǎn)使得其在工程測(cè)量中具有明顯的優(yōu)勢(shì)；GPS測(cè)量對(duì)點(diǎn)位的環(huán)境要求高的特點(diǎn)，需要我們?cè)邳c(diǎn)位踏勘時(shí)考慮得更為周全，比如，測(cè)站布設(shè)時(shí)要選擇空曠且無(wú)信號(hào)干擾的地方等；GPS測(cè)量時(shí)為得到高精度解，作業(yè)前首先要做好測(cè)區(qū)的星歷分析，選擇最佳的觀測(cè)時(shí)段來保證外業(yè)測(cè)量成果的精度和可靠性，內(nèi)業(yè)解算時(shí)可參考精密星歷數(shù)據(jù)進(jìn)行基線解算；GPS實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)測(cè)量（RTK）、連續(xù)運(yùn)行參考站（CORS系統(tǒng)）等動(dòng)態(tài)模式作業(yè)時(shí)，移動(dòng)端需在完成初始化并取得固定解后，再進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)。在實(shí)際工程中，我們除利用能多模式作業(yè)的GPS測(cè)量技術(shù)外，可根據(jù)工程的實(shí)際需要，適當(dāng)?shù)亟Y(jié)合全站儀測(cè)量等傳統(tǒng)測(cè)繪技術(shù)，對(duì)工程項(xiàng)目進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，以達(dá)到高效、低成本完成工程目標(biāo)的目的。

目前，昂貴的設(shè)備采購(gòu)成本（特別是高精度的雙頻接收機(jī)）、不完善的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)（例如CORS基站等）、難以建立高精度的高程異常改正模型等成為了GPS測(cè)量技術(shù)推廣、利用的限制條件，今后，價(jià)格低廉的高精度GPS信號(hào)接收設(shè)備的研發(fā)、單機(jī)多天線作業(yè)模式信號(hào)接收設(shè)備及配套軟件的研發(fā)、高精度高程異常改正模型的建立等將成為未來GPS測(cè)量技術(shù)發(fā)展、推廣的新方向。