淺析GPS在工程測(cè)繪中的應(yīng)用

凡艷偉

摘要：GPS測(cè)量技術(shù)在工程測(cè)量中發(fā)揮重要的作用，提高工程測(cè)量結(jié)構(gòu)的準(zhǔn)確度。隨著工程建設(shè)事業(yè)的發(fā)展，GPS測(cè)量技術(shù)得到積極的應(yīng)用與發(fā)展，穩(wěn)定其在工程測(cè)繪中的地位。GPS測(cè)量技術(shù)能夠改善工程項(xiàng)目的現(xiàn)場(chǎng)測(cè)繪，提高現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量的基本水平，完善GPS的測(cè)量結(jié)果。因此，本文通過(guò)對(duì)GPS測(cè)量技術(shù)進(jìn)行研究，分析其在工程測(cè)繪中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：GPS 工程測(cè)繪應(yīng)用

1.GPS測(cè)繪技術(shù)的概述

GPS主要由空間衛(wèi)星星座、地面監(jiān)控站及用戶設(shè)備三部分構(gòu)成。該系統(tǒng)是以衛(wèi)星為基礎(chǔ)的無(wú)線電導(dǎo)航定位系統(tǒng)。在工程測(cè)量中，為了保證控制測(cè)量和施工放樣的精度，滿足工程質(zhì)量要求，GPS定位技術(shù)被廣泛應(yīng)用于工程施工測(cè)量中。GPS測(cè)量通過(guò)接收衛(wèi)星發(fā)射的信號(hào)并進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，從而求定測(cè)量點(diǎn)的空間位置，它具有全球性、全天侯、連續(xù)性、實(shí)時(shí)性導(dǎo)航定位和定時(shí)功能，能提供精密的三維坐標(biāo)、速度和時(shí)間，而且具有良好的抗干擾性和保密性。現(xiàn)已成功應(yīng)用于工程測(cè)量、大地測(cè)量、地籍測(cè)量、物探測(cè)量、航空攝影測(cè)量及各種類型的變形監(jiān)測(cè)等諸多領(lǐng)域。

2. GPS測(cè)繪技術(shù)的應(yīng)用特點(diǎn)

⑴觀測(cè)不需要通視，測(cè)量時(shí)選點(diǎn)靈活。不需要建立瞻標(biāo)，這樣可以大大減少測(cè)量觀測(cè)時(shí)間和經(jīng)費(fèi)。GPS技術(shù)測(cè)設(shè)方格網(wǎng)，比常規(guī)方法適應(yīng)性更強(qiáng)，并且且作業(yè)不受環(huán)境和距離限制，非常適合于地形條件困難地區(qū)、局部重點(diǎn)工程地區(qū)等。

⑵定位精度高，誤差分布均勻。GPS測(cè)量中，在精確測(cè)定觀測(cè)站平面位置的同時(shí)，可以精確測(cè)定觀測(cè)站的大地高程。一般雙頻接收機(jī)基線解精度為5mm+1ppm，紅外儀標(biāo)稱精度為5mm+5ppm，實(shí)踐證明，在小于50km 的基線上，其相對(duì)定位精度可達(dá)12×10- 6，而在100- 500km的基線上可達(dá)10- 6- 10- 7，不但能夠滿足規(guī)范要求，而且具有較大的精度儲(chǔ)備。

⑶觀測(cè)時(shí)間短。GPS方法布設(shè)大地控制網(wǎng)，因其圖形強(qiáng)度系數(shù)高，能夠有效地提高點(diǎn)位趨近速度。采用布設(shè)控制網(wǎng)時(shí)每個(gè)測(cè)站上的觀測(cè)時(shí)間一般在1～2h左右，其觀測(cè)時(shí)間只需1～2min。

⑷抗干擾能力強(qiáng)，保密性好，可以實(shí)現(xiàn)全天候連續(xù)測(cè)量定位。GPS定位技術(shù)性能穩(wěn)定，可在任何地點(diǎn)進(jìn)行全天候工作，一般不受天氣狀況的影響，大大方便了測(cè)量作業(yè)。

⑸自動(dòng)化程度高， 操作簡(jiǎn)便。定位系統(tǒng)可具有自動(dòng)記錄數(shù)據(jù)、自動(dòng)平差計(jì)算、跟蹤觀測(cè)等功能，操作簡(jiǎn)單，提高了工作效率。

⑹采用GPS- RTK測(cè)量法與常規(guī)測(cè)量法相比，效率可提高一倍以上，并能大幅度降低作業(yè)人員的勞動(dòng)強(qiáng)度。3. GPS 測(cè)量技術(shù)在工程測(cè)繪中的應(yīng)用

在工程測(cè)繪中常用的 GPS 測(cè)量技術(shù)是RTK（Real- time kinematic），即實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)差分法。該方法是以 GPS 測(cè)量方法為基礎(chǔ)。這是一種新的常用的GPS測(cè)量方法，以前的靜態(tài)、快速靜態(tài)、動(dòng)態(tài)測(cè)量都需要事后進(jìn)行解算才能獲得厘米級(jí)的精度，而RTK是能夠在野外實(shí)時(shí)得到厘米級(jí)定位精度的測(cè)量方法，它采用了載波相位動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)差分方法，是GPS應(yīng)用的重大里程碑，它的出現(xiàn)為工程放樣、地形測(cè)圖，各種控制測(cè)量帶來(lái)了新曙光 ，極大地提高了外業(yè)作業(yè)效率。

3.1 控制城市建設(shè)中測(cè)繪精度

為滿足城市建成區(qū)和規(guī)劃區(qū)測(cè)繪的需要 ，城市控制網(wǎng)具有控制面積大、精度高、使用頻繁等特點(diǎn)，城市Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ級(jí)導(dǎo)線大多位于地面，隨著城市建設(shè)的飛速發(fā)展，這些點(diǎn)常被破壞，影響了工程測(cè)量的進(jìn)度，如何快速精確地提供控制點(diǎn)，接影響工作的效率。常規(guī)控制測(cè)量如導(dǎo)線測(cè)量，要求點(diǎn)間通視，費(fèi)工費(fèi)時(shí)，且精度不均勻。GPS 靜態(tài)測(cè)量，點(diǎn)間不需通視且精度高，但數(shù)據(jù)采集時(shí)間長(zhǎng)，還需事后進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，不能實(shí)時(shí)知道定位結(jié)果，如內(nèi)業(yè)發(fā)現(xiàn)精度不符合要求則必須返工。應(yīng)用 RTK 技術(shù)將無(wú)論是在作業(yè)精度，還是作業(yè)效率上都具有明顯的優(yōu)勢(shì)。

3.2 應(yīng)用于大地控制

GPS 定位技術(shù)以其精度高、速度快、費(fèi)用省、操作簡(jiǎn)便等優(yōu)良特性被廣泛應(yīng)用于大地控制測(cè)量中。時(shí)至今日 ，可以說(shuō) GPS定位技術(shù)己完全取代了用常規(guī)測(cè)角、測(cè)距手段建立大地控制網(wǎng)。我們一般將應(yīng)用 GPS 衛(wèi)星定位技術(shù)建立的控制網(wǎng)叫GPS 網(wǎng)。歸納起來(lái)大致可以將 GPS 網(wǎng)分為兩大類 ：一類是全球或全國(guó)性的高精度GPS 網(wǎng) ，這類 GPS 網(wǎng)中相鄰點(diǎn)的距離在數(shù)千公里至上萬(wàn)公里 ，其主要任務(wù)是作為全球高精度坐標(biāo)框架或全國(guó)高精度坐標(biāo)框架 ，為全球性地球動(dòng)力學(xué)和空間科學(xué)方面的科學(xué)研究工作服務(wù) ，或用以研究地區(qū)性的板塊運(yùn)動(dòng)或地完形變規(guī)律等問(wèn)題。另一類是區(qū)域性的 GPS 網(wǎng) ，包括城市或礦區(qū) GPS 網(wǎng) ，GPS 工程網(wǎng)等 ，這類網(wǎng)中的相鄰點(diǎn)問(wèn)的距離為幾公里至幾十公里.其主要任務(wù)是直接為國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)服務(wù)。

3.3 RTK 技術(shù)在地籍和房地產(chǎn)工程測(cè)繪中的應(yīng)用

地籍和房地產(chǎn)測(cè)量中應(yīng)用 RTK 技術(shù)測(cè)定每一宗土地的權(quán)屆界址點(diǎn)以及測(cè)繪地籍與房地產(chǎn)圖 ，能實(shí)時(shí)測(cè)定有關(guān)界址點(diǎn)及一些地物點(diǎn)的位置并能達(dá)到要求的厘米級(jí)精度。將 GPS 獲得的數(shù)據(jù)處理后直接錄入 GIS 系統(tǒng) ，可及時(shí)地、精確地獲得地籍和房地產(chǎn)圖。但在影響 GPS 衛(wèi)星信號(hào)接收的遮蔽地帶 ，應(yīng)使用全站儀、測(cè)距儀、經(jīng)緯儀等測(cè)量工具 ，采用解析法或圖解法進(jìn)行細(xì)部測(cè)量。

在建設(shè)用地勘測(cè)定界測(cè)量中.RTK 技術(shù)可實(shí)時(shí)地測(cè)定界樁位置 ，確定土地使用界限范圍 ，計(jì)算用地面積。利用 RTK 技術(shù)進(jìn)行勘測(cè)定界放樣是坐標(biāo)的直接放樣 ，建設(shè)用地勘測(cè)定界中的面積量算 ，實(shí)際上由 GPS 軟件中的面積計(jì)算功能直接計(jì)算并進(jìn)行檢核。避免了常規(guī)的解析法放樣的復(fù)雜性 ，簡(jiǎn)化丁建設(shè)用地勘測(cè)定界的工作程序。

在土地利用動(dòng)態(tài)檢測(cè)中，也可利用 GPS 技術(shù)。傳統(tǒng)的動(dòng)態(tài)野外檢測(cè)采用簡(jiǎn)易補(bǔ)測(cè)或平板儀補(bǔ)測(cè)法。如利用鋼尺用距離交會(huì)、直角坐標(biāo)法等進(jìn)行實(shí)測(cè)丈量，對(duì)丁變通范圍較大的地區(qū)采用平板儀補(bǔ)測(cè)。這種方法速度侵、效率低，而應(yīng)用 GPS 新技術(shù)進(jìn)行動(dòng)態(tài)檢測(cè)則可提高檢測(cè)的速度和精度 ，省時(shí)省工 ，真正實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，保證丁土地利用狀況調(diào)查的現(xiàn)實(shí)性。

結(jié)束語(yǔ)：與以往傳統(tǒng)的工程測(cè)繪方法對(duì)比，GPS 測(cè)繪更具時(shí)代性意義，同時(shí)其定位精準(zhǔn)、成本較低、點(diǎn)間無(wú)需通視，更重要的是不受自然天氣因素影響，另外設(shè)備本身輕巧方便，操作科學(xué)簡(jiǎn)單，經(jīng)過(guò)二十多年的努力實(shí)踐證明，GPS 定位系統(tǒng)是一個(gè)準(zhǔn)確精度高、全球全天候的智能無(wú)線電導(dǎo)航，在工程測(cè)量中得到了廣泛的應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)

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