GPS技術在工程測量中的應用體會

王同剛

摘要：工程測量因GPS技術的應用而產生根本性的變革，如工程變形監測、精密工程測量、工程控制網測鼉、機載航空攝影測量等都大規模的應用了GPS技術。在災害監測層面，GPS可監測地表沉降與移動、大壩監測、地震監測與油田下沉等。GPS測量即數據處理接收的衛星信號實現空間位置定位，鑒于其工程應用領域的廣泛，本文淺談幾點實際工程測量中GPS技術應用體會。

關鍵詞：工程測量；GPS技術；應用體會

中圖分類號：TU1 文獻標識碼：A 文章編號：1674-3520（2014）-02-00127-02

一 、GPS技術概述

空間距離交會定點為GPS技術定位原理。設某地存在信號發射臺3個，（Xi，Yi，Zi）為其已知坐標位置（i=1、2、3）。某時刻接收機測定其距離無線電發射臺為Ri，則將發射臺視作圓心，測量距視作半徑，根據距離交會原理，即可得出接收機坐標（Xp，Yp，Zp），數學模型是：

Ri=

若僅存在2個無線電發射臺，可交會接收機概略方位得出其平面位置。交會定點法在輪船、飛機導航上運用廣泛。

二、工程實例

（一）點位控制的靜態GPS測量

某市主干道長14km，紅線寬96m，設計測量分兩期完成，東線9km首期完成，西線5km二期完成。以3臺靜態GPS完成控制測量，首期設置25個GPS控制點，21個加密二級控制點；二期起始基準點與首期相同，設12個GPS控制點，14個加密二級控制點。測量任務為平面圖、縱橫斷面補測與道路定線。

（二）方案論證的動態GPS初測

根據規劃，該市擬建設71.2km?新區，實現功能設施齊全、山水園林錯落、現代氣息濃郁新區。所以，污水泵站位置選擇、干渠走向等工程需要前期論證。但該區未開發，基礎資料缺乏，無測量控制點。以東20km、西15km的常規跳躍測量與城市建設要求不符。所以，其應用了動態GPS測量，以流動站方式實現工程初測。

（三）工程定線測量、工程控制的動態GPS應用

該市新區需要建設幾條重要的交通干線，建設工期短，任務繁重。同時，作為該市的主要南北干道，王城大道可改善該市交通，但人流多、車流量大，常規測量很難實現。為此，通過比較論證，決定應用GPS做道路定線測量與控制測量，從而實現測量任務圓滿完成，保證工程順利進行。

三 GPS控制測量質量與精度的提升辦法

（一）布網方案

布設GPS網應參考測區交通、自然狀況與任務要求，著眼當前建設與城市長遠發展、圖根點加密及1：500數字化測圖要求，堅持快速度、高精度、省費用原則。

1、規范要求以GPS網等級明確。比如，四等平面GPS控制網以2km為平均邊長，1/45萬為相對邊長誤差限差，則GPS網布設要以2km上下為邊長，小于5cm的點位絕對誤差，邊長的相對精度超過1/45萬。

2、重視已設控制點與充分利用其標石。尤其是利用GPS網平差校核點與約束點以及其網內位置和平差精度的關系，如四周均勻分布約束點則可有效控制精度。

3、整體網以點連、邊連方式構成，連接之后應利于復測基線、異步環、同步環的構成，最大限度重復設站，實現多余觀測、增加GPS網幾何強度與可靠性，保證整體GPS網精度提升。

（二）選點

GPS網精度與GPS外業觀察受選點的影響，選點時要結合規范要求、測區自然情況、GPS網設計規定做。

1、應在方便長期保存、埋設與交流便利位置選點。

2、視野要開闊，且大于15°的高度角，無天空障礙物。

3、200m半徑內無無線電發射源，50m半徑內無高壓電線，避免衛星信號受到干擾。

4、利用原控制點，點要符合精度規定，且點名稱難以改變，對無成果標石可在該位置選點。

5、考慮便于將來常規加密，點間應通視，或單向通視。

（三）外業觀測

提升GPS觀測精度，應于外業觀測前設計詳細觀測計劃。經微機設置作業期間、測區經緯度，編制可見性GPS衛星預報表、點位精度因子、觀測最佳時間等。參考預報以選取最佳觀測時間、衛星組，書寫觀測計劃，選擇接收機的型號與臺數。

1、要在當天最好觀測時段實行全網同步觀測，并跟蹤4顆衛星，6>PDOP。

2、天線標志朝向北，于觀測前后量取天線高，且應小于3mm互差，1mm為精確讀數。

3、基線長短決定各時段觀測時間，若基線<20km，取一個半小時觀測時間，10～60s為數據采集間隔時間，但通常為15s。

4、觀測員要在接收機旁，頭頂低于天線，查看接受數據狀況，如精度因子、信噪比、衛星數的變化與觀測邊長度、點位四周環境等，根據實際確定觀測時間，若觀測質量差，要及時與各站聯系，增加觀測時間。

5、將當天觀測數據保存于微機，保證數據安全，點號、天線高、點名、儀器高等要準確輸入。

（四）處理GPS數據與GPS網平差

處理好觀測數據，應對每天觀測數據有效性與精度做檢驗，及時計算、檢驗外業觀測，也就是統計與誤差衡量復測基線較差與異步環、同步環坐標閉合差以及解算基線，適度處理與復測超限誤差的基線，保證外業觀測所得數據精度。

四、體會淺談

靜態或動態GPS和常規儀器相同，都需對起算基準點做精度核算，選擇等級高的控制點為起算點，保證觀測點與基準點的位置分布合理。若為動態GPS觀測，則需連測、復核3到5個高等級控制點，保證各方位的基準站的觀測精度一致。

雖GPS技術具有精度高的優點，但在市政工程測量中，還應做水準連測，以使用市政工程建設之需。GPS測量較多的是應用在視野開闊的地區，在市政建設中，老城區因建筑林立，GPS可能出現無信號或浮動信號，很難固定；讀不出數據，或數據誤差大，不滿足精度與效率要求。所以，可將GPS儀器與水準儀、全站儀等常規儀器結合。

五、結語

GPS測量具有高精度、觀測時間短、定位精度高、全天候作業、操作方便與可提供三維坐標的優點，為我國工程測量帶來了許多便利。本文以某市的市政工程為例，分析其在工程建設中的應用，并介紹幾點GPS測量質量與精度提高方法。此外，GPS技術還廣泛的應用在地形測圖、地籍測量、高速公路等領域，總之，工程測量中GPS技術還存在較大的發展空間。

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