GPS測量技術(shù)應(yīng)用的研究

75711部隊

摘要：GPS測量技術(shù)的出現(xiàn)和發(fā)展給工程測繪工作很大的變化，GPS測量是傳統(tǒng)的測量技術(shù)和現(xiàn)代的電子技術(shù)相結(jié)合的一種新型技術(shù)，在工程測繪中應(yīng)用GPS測量技術(shù)不僅能夠促進工程測繪工作方式發(fā)生根本性的變化，而且極大程度的提高了工程測繪的工作效率和工程測繪的服務(wù)項目。本文介紹了GPS 測量技術(shù)的定位原理，闡述了GPS 在高層建筑測量中應(yīng)用，最后分析了GPS 測量技術(shù)的優(yōu)點。

關(guān)鍵詞 GPS 測量技術(shù) 工程施工

1 GPS 測量技術(shù)的特點

近年來，GPS 系統(tǒng)因具有全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)以全天候、高精度、自動化、高效益等功能，能為各類用戶提供精密的三維坐標(biāo)、速度和時間等優(yōu)點，成功地應(yīng)用于大地測量、工程測量、工程變形測量、等多種學(xué)科，其技術(shù)的應(yīng)用已遍及我國國民經(jīng)濟的各個領(lǐng)域，取得了好的經(jīng)濟效益和社會效益1 GPS 技術(shù)現(xiàn)狀GPS 全球衛(wèi)星定位系（Globle Positioning System）是一種結(jié)合衛(wèi)星及通訊發(fā)展的技術(shù)，利用導(dǎo)航衛(wèi)星進行測時和測距。全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)（簡稱GPS）是美國從上世紀(jì)70 年代開始研制，于1994 年全面建成，具有全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)以全天候、高精度、自動化、高效益等功能，能為各類用戶提供精密的三維坐標(biāo)、速度和時間等優(yōu)點，成功地應(yīng)用于大地測量、工程測量、工程變形測量、等多種學(xué)科。GPS 接收機的結(jié)構(gòu)分為天線單元和接收單元兩大部分。對于測地型接收機來說，其是實現(xiàn)測地定位的基本條件，接收機有單頻與雙頻之分，一般來說，雙頻GPS 接收機對比與單頻接收機可以提供更為快速、更為精確、可靠的解算，具有安全有效地進行靜態(tài)、快速靜態(tài)和動態(tài)測量的功能，可升級的DSM232型號，也可以升級到包含RTK 功能；單頻機適宜于短基線測量（例如不超過20km），最吸引人的是它良好的性能價格比。RTK 系統(tǒng)由GPS 接收設(shè)備、無線電通訊設(shè)備、電子手薄及配套設(shè)備組成，它是建立在全球定位系統(tǒng)（GPS）基礎(chǔ)之上的實時動態(tài)定位技術(shù)，完全可以滿足控制測量、地形測圖、工程放樣的要求。但由于GPS 系統(tǒng)在軌衛(wèi)星有限，在對空條件不好的測區(qū)，不能提供所保證的功能，是影響流動站定位精度的一個重要誤差源。實踐表明，單頻GPS 系統(tǒng)由于不能有效消除電離層延遲影響，存在著很大的局限性和片面性。隨著美國全球定位系統(tǒng)（GPS）和蘇聯(lián)全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)（CLONASS）的不斷完善，這種高精度定位、高靈敏度快速定位模式為用戶提供了更為完善的接收設(shè)備，實現(xiàn)了GPS 接收設(shè)備的新水平。

2 GPS 測量的優(yōu)越性

2.1 測站間無須通視。GPS 測量不要求測站之間互相通視只需

測站上空開闊即可因此可節(jié)省大量的造標(biāo)費用。GPS 這一特點，使得圖形注記更加快捷、方便，用戶可根據(jù)實際情況自由設(shè)置其顯示、輸出的狀態(tài)。CPS 測量只要求測站上空開闊，與衛(wèi)星間保持通訊即可，不要求測站之間互相通視，因而不再需要建造覘標(biāo)；

2.2 定位精度準(zhǔn)確。一般雙頻GPS 接收機（標(biāo)稱精5mm+1ppm·D，D 以km 計），而紅外儀器的標(biāo)稱分辨率為5mm+5ppm，GPS 測量精度與其旗鼓相當(dāng)，但隨著間隙距離的進一步增加，GPS 測量更具有優(yōu)越性；

2.3能夠提供三維坐標(biāo)。GPS 測量相對經(jīng)典的測量技術(shù)，具有定位精度高、觀測時間短、操作簡便、全天候作業(yè)等優(yōu)點，可同時精確測定測站點的三維坐標(biāo)，其高程精度已可滿足四等水準(zhǔn)測的要求。

3 應(yīng)用分析

3.1 技術(shù)設(shè)計

1）基礎(chǔ)資料和設(shè)計依據(jù)。GPS 測量的技術(shù)設(shè)計主要依據(jù)建設(shè)部《關(guān)于發(fā)送1990 年工程建設(shè)工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)（建設(shè)部部分）制訂、修訂計劃的通知（[1990]建標(biāo)第407 號）要求，由北京市測繪設(shè)計研究院主編的《城市測量規(guī)范》、2001 年發(fā)布的國家標(biāo)準(zhǔn)《全球定位系統(tǒng)城市測量技術(shù)規(guī)程》及工程測量的施工圖紙、施工合同、有關(guān)政策、規(guī)范制定的；

2）設(shè)計精度。根據(jù)工程需要與現(xiàn)場條件布設(shè)全面網(wǎng)或越級布網(wǎng)的情況，選擇平面控制網(wǎng)分兩級布設(shè)，首級為GPS 控制網(wǎng)，二級為精密導(dǎo)線網(wǎng)。要求一級導(dǎo)線的平均邊長不應(yīng)超過1Km，導(dǎo)線相對1司合差三1；150 000，GPS 標(biāo)稱精度，固定誤差不大于5mm，相對誤差不大于1×10-6。同時，在測區(qū)范圍內(nèi)及周邊區(qū)域選擇了9 個滿足GPS 觀測條件的原城市高等級控制點，作為起算數(shù)據(jù)選擇的依據(jù)或作為重點；

3）基準(zhǔn)設(shè)計和網(wǎng)形設(shè)計。保證很好地控制該工程的施工，設(shè)置了獨立的平面控制網(wǎng)，由12 個GPS 控制點組成，其中聯(lián)測已知平面控制點2 個（I12，I13），高程控制點5 個（I12，I13，105，109，110）。同時，在測區(qū)范圍內(nèi)及周邊區(qū)域選擇了9 個滿足GPS觀測條件的原城市高等級控制點，作為起算數(shù)據(jù)選擇的依據(jù)或作為重合點；

4）觀測計劃。根據(jù)編制的GPS 衛(wèi)星可見性預(yù)報表及衛(wèi)星的

幾何圖形強度（其PDOP 值不應(yīng)大于6），選擇最佳觀測時段，并注

意手機、步話機等設(shè)備的使用，并編排作業(yè)調(diào)度表。

3.2 選點

GPS 測站間無須通視GPS 測量不要求測站之間互相通視只需測站上空開闊即可，圖形結(jié)構(gòu)也比較靈活，而且網(wǎng)的圖形結(jié)構(gòu)也比較靈活，所以選點工作較經(jīng)典控制測量的選點工作簡便。但考慮特殊環(huán)境下GPS 準(zhǔn)動態(tài)測量模式在大比例尺地形測量中獨特的優(yōu)越性，所以在選點時最好可以選擇與某一點通視，以備后續(xù)工作使用；點位目標(biāo)要顯著，視場周圍15°以上不應(yīng)有障礙物，以減少GPS 信號被遮擋或障礙。

3.3 觀測

根據(jù)GPS 作業(yè)調(diào)度表的測時段、觀測時間、測站編號、控制點名稱、接收機編號，采用長時間GPS 靜態(tài)相對定位等方法來確定，觀測過程中PDOP 值不大于6，一般小于4，衛(wèi)星高度角大于15°，有效衛(wèi)星數(shù)大于4，一般大于5。

4 結(jié)論

通過以上分析，科技的飛速發(fā)展，工程測量的技術(shù)面貌發(fā)生了深刻的變化，并取得很大的成就，GPS 系統(tǒng)具有設(shè)備獨特新穎、技術(shù)含量極高，并具有精度高、速度快、功能全等優(yōu)點，因此，在工程測量上將有很大的發(fā)展空間，為工程的施工質(zhì)量提供可靠的基礎(chǔ)保障。

綜上所述，GPS測量技術(shù)在工程測繪中應(yīng)用，不僅能夠提高工程測繪的精確度和可靠性，而且對提高工作效率，降低工作強度，對提高工程測繪的自動化程度具有重要的作用，所以成為工程測繪中重要的工具。隨著GPS測量技術(shù)的快速發(fā)展，GPS測量技術(shù)將會得到更多的領(lǐng)域應(yīng)用。

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