GPS技術(shù)在工程控制測量的應(yīng)用及測量精度分析

■俞黎斌，黃茂江

■1.江西銅業(yè)集團(tuán)德興銅礦地測中心，江西 德興 334200;2.江西省水利規(guī)劃設(shè)計(jì)院，江西 南昌 330029

1 前言

GPS技術(shù)在工程測量中的應(yīng)用，是對(duì)傳統(tǒng)工程測量帶來了徹底性的革命，并且其具有不受天氣和通視條件影響、定位精度高、操作方便、自動(dòng)化程度高、成本低等眾多方面的優(yōu)點(diǎn)，致使其被廣泛的推廣和應(yīng)用在現(xiàn)代工程控制測量中。隨著GPS技術(shù)在工程控制測量中的應(yīng)用，人們對(duì)工程測量精度提出了更高的要求。因此，文章針對(duì)GPS技術(shù)在工程控制測量的應(yīng)用及測量精度的研究具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。

2 GPS技術(shù)在工程控制測量中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

(1)自動(dòng)化程度高。工程控制測量中的GPS技術(shù)，采用GPS接收機(jī)進(jìn)行各種測量時(shí)，只需要將天線準(zhǔn)確的安裝在檢測站上，并接通電源與啟動(dòng)接收單元，此時(shí)儀器就能夠自動(dòng)開始工作，當(dāng)測量工作結(jié)束之后，只需要將電源關(guān)閉，接收機(jī)就能夠自動(dòng)的完成數(shù)據(jù)的采集，并采集的定位數(shù)據(jù)傳輸至數(shù)據(jù)處理中心，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)GPS自動(dòng)化的測量以及計(jì)算。

(2)適用范圍廣。GPS技術(shù)在國民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)領(lǐng)域中都具有非常廣泛的應(yīng)用，對(duì)于從事測繪工作的工程施工人員來說，已經(jīng)得到廣泛的應(yīng)用，其中涉及到地殼板塊運(yùn)動(dòng)的檢測、大地測量以及各種工程測量，尤其是在工程控制測量中具有非常廣泛的應(yīng)用前景，尤其是GPS技術(shù)的自動(dòng)化檢測，對(duì)于工程的自動(dòng)控制系統(tǒng)的研究是GPS技術(shù)在未來應(yīng)用的一個(gè)重要發(fā)展方向。

(3)測量精度高。GPS技術(shù)的短距離的測量精度達(dá)到毫米級(jí)別，差分導(dǎo)航精度達(dá)到厘米級(jí)別，對(duì)于大型的工程建筑以及構(gòu)造物的變形監(jiān)測具有精密的定位測量，在進(jìn)行合適數(shù)據(jù)處理的模型和軟件之后，其在高程和平面精度都能夠達(dá)到毫米級(jí)別。

3 GPS技術(shù)在工程控制測量中的應(yīng)用

文章以工程為例，該工程采用了6臺(tái)Ashtech型靜態(tài)單頻GPS接收機(jī)(測量精度為5mm±1ppm)采集野外信息，作業(yè)基本要求包括:數(shù)據(jù)采樣率(S)不超過30s;時(shí)段長度不小于60min;同時(shí)觀測有效衛(wèi)星數(shù)量不小于4;平均重復(fù)設(shè)站數(shù)不小于1.6;同時(shí)觀測有效衛(wèi)星書不小于4;衛(wèi)星截止高度不小于15°。每時(shí)段觀測都采用測量天線高兩次的方式，相差小于3mm，天線高為測量的平均值。GPS觀測數(shù)據(jù)采用Ashtech solutoons 2.5進(jìn)行基線解算，以此保證每一個(gè)基線都能求出整周模糊度。GPS技術(shù)在工程控制測量中的應(yīng)用主要表現(xiàn)為以下幾個(gè)方面:

(1)靜態(tài)定位。靜態(tài)定位需要在每個(gè)流動(dòng)站內(nèi)設(shè)置GPS接收機(jī)，一邊靜止觀測，另一邊接收太空衛(wèi)星以及基準(zhǔn)站的同步觀測信息，并對(duì)測站一周的未知數(shù)以及三維坐標(biāo)進(jìn)行解算，當(dāng)測量的精度滿足相關(guān)的要求之后，才能停止測量工作。由于影響測量精度的因素相對(duì)較多，該種測量方式主要采用加密控制，這樣即使在一些惡略的環(huán)境和地形中，同樣能夠保證測量的精度。

(2)動(dòng)態(tài)定位。在進(jìn)行動(dòng)態(tài)定位測量之前，必須做好前期準(zhǔn)備工作，即先在控制點(diǎn)觀察一段時(shí)間，然后采用提前設(shè)定好的流動(dòng)站進(jìn)行實(shí)地自動(dòng)測量，然后結(jié)合基準(zhǔn)站的同步觀測數(shù)據(jù)，最終確定測量點(diǎn)的位置坐標(biāo)。當(dāng)前工程測量對(duì)于精度的要求相對(duì)較高，通常要求測量精度達(dá)到厘米級(jí)別，動(dòng)態(tài)定位能夠獨(dú)立完成樁測量、地形圖測繪、縱橫斷面測量等，并且具有非常高的測量精度，致使動(dòng)態(tài)定位技術(shù)在工程測量中具有非常好的應(yīng)用前景。

(3)測繪大比例尺地形圖。傳統(tǒng)的測法測站與碎部點(diǎn)之間必須通視，不僅拼圖環(huán)節(jié)的精度不能保證，并且還需要至少兩人進(jìn)行工作，花費(fèi)較長的時(shí)間。采用GPS技術(shù)，僅僅需要一臺(tái)機(jī)器和一個(gè)人，并且花費(fèi)幾秒鐘的時(shí)間，就能夠完成碎部點(diǎn)高程以及坐標(biāo)的測繪工作，然后輸入特征編碼，能夠迅速成圖，顯著的降低了繪圖難度，提高測繪速度。

(4)選線以及放樣。將GPS的接收機(jī)作為流動(dòng)站，在一定的距離接收測量數(shù)據(jù)，對(duì)重要的物質(zhì)進(jìn)行定位，然后將獲得的信息輸入接收機(jī)，并利用CAD繪圖軟件進(jìn)行選線。采用GPS技術(shù)進(jìn)行放樣測量，僅需輸入點(diǎn)位坐標(biāo)，接收機(jī)能夠?qū)⑻嵝研畔?zhǔn)確的傳輸至任何放樣點(diǎn)，這樣不僅能夠提高放樣精度，還能夠降低勞動(dòng)量，加快放樣速度。

4 提高GPS技術(shù)在工程控制測量精度的措施

(1)創(chuàng)建工程控制測量網(wǎng)絡(luò)。工程控制測量網(wǎng)絡(luò)是工程管理、維護(hù)工作開展的基礎(chǔ)，同時(shí)也是提高工程測量精度的重要措施。通常狀況下，工程控制測量網(wǎng)絡(luò)的覆蓋面積相對(duì)較小，占位密度相對(duì)較大，對(duì)測量的精度要求相對(duì)較高，采用邊角網(wǎng)的方式，創(chuàng)建工程控制網(wǎng)絡(luò)，在采用GPS定位技術(shù)時(shí)，能夠充分的體現(xiàn)GPS技術(shù)精度高、作業(yè)時(shí)間短、工程耗費(fèi)低等優(yōu)勢(shì)。

(2)PTK碎部測暈以及放樣。PTK技術(shù)，即載波相位差分技術(shù)，采用PTK技術(shù)對(duì)相位的測量進(jìn)行處理，能夠?qū)⒒鶞?zhǔn)站收集的載波相位信息傳輸給用戶，用戶通過對(duì)基準(zhǔn)站差分信息進(jìn)行求差解算，能夠準(zhǔn)確的找到用戶的位置坐標(biāo)，并將定界標(biāo)點(diǎn)標(biāo)出，采用PTK碎部測暈和放樣，能夠提高測量精度和標(biāo)定的準(zhǔn)確性。

(3)區(qū)域差分網(wǎng)絡(luò)的碎部測量以及放樣。當(dāng)碎部測量出現(xiàn)在區(qū)域性的GPS的差分系統(tǒng)中時(shí)，基準(zhǔn)網(wǎng)和放樣會(huì)對(duì)所有基準(zhǔn)站提供差分信息的權(quán)，并實(shí)現(xiàn)差分的定位，提高PTK接收機(jī)標(biāo)稱精度，能夠提高PTK測量點(diǎn)的精度，進(jìn)而提高測量精度。

(4)測量精度評(píng)定。采用平面平差基線相對(duì)精度統(tǒng)計(jì)、基線殘差統(tǒng)計(jì)、環(huán)閉合差統(tǒng)計(jì)進(jìn)行GPS定位中誤差統(tǒng)計(jì)，100%的點(diǎn)位精度控制在1cm以內(nèi)，甚至控制在0.5cm以內(nèi)，如果測量數(shù)據(jù)合格，則表明基線解算質(zhì)量良好，GPS技術(shù)的測量精度能夠滿足工程測量的實(shí)際要求。

5 結(jié)束語

總而言之，GPS技術(shù)在工程控制測量中具有測量精度高、自動(dòng)化程度高、適用范圍廣、費(fèi)用低等眾多優(yōu)點(diǎn)，致使其被廣泛的推廣和應(yīng)用在工程控制測量中。但是，GPS技術(shù)在工程控制測量的實(shí)踐應(yīng)用中，對(duì)操作要求相對(duì)較高，并且隨著現(xiàn)代工程測量對(duì)精度要求的不斷提高，工程控制測量人員應(yīng)該熟練的掌握GPS技術(shù)在工程控制測量中的應(yīng)用流程，并采取有效的措施提高測量精度，進(jìn)而為工程的控制測量提供更好的服務(wù)。

[1]趙志輝.關(guān)于GPS技術(shù)在工程控制測量的應(yīng)用及測量精度研究[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)，2013，(35):44.

[2]方順賢.GPS技術(shù)在公路工程測量中的應(yīng)用思路探討[J].科技資訊，2011，(9):20-21.

[3]劉相靈.GPS技術(shù)在公路工程控制測量中的應(yīng)用思路[J].科技資訊，2011，(15):35-36.

[4]朱佑斌，李梅.公路工程控制測量中GPS技術(shù)的應(yīng)用分析[J].中華民居(下旬刊)，2014，(2):113-114.