GPS技術(shù)在工程測量中的應(yīng)用

摘 要：GPS測量較之傳統(tǒng)的測量技術(shù)有著十分明顯的優(yōu)點，并在工程測量中占據(jù)著越來越重要的地位。本文根據(jù)筆者多年來的實踐工作經(jīng)驗，就GPS技術(shù)在工程測量中的有效應(yīng)用展開探討。

關(guān)鍵詞：GPS技術(shù)；工程測量；外業(yè)測量

1.GPS技術(shù)的特點

1.1適用性強

傳統(tǒng)的測量方法會受到外界因素的影響，難以做到全天候的測量活動，利用GPS技術(shù)進行測量進，對觀測點之間通視情況沒有要求，即可靈活選擇觀測點，可不間斷地進行測量活動， 不必考慮工程條件及觀測點間的阻礙，測站之間不需相互通視即能夠完成測量任務(wù)，極大提升了工作的效率，且測量精度還能夠得到有效的保障。GPS的衛(wèi)星數(shù)日比較多、分布均勻，能有效保障在任何時間、任何地點實現(xiàn)連續(xù)觀測，并不會受到天氣變化的影響。

1.2測量精度高

在GPS技術(shù)測量的同時，能精準確定測站點的三維坐標，其高度精確度完全可以滿足現(xiàn)代化工程的測量要求，且利用GPS測量過程中，共測量精度遠遠高于傳統(tǒng)的測量精度。通常雙頻GPS接收機的基線解精度是5mm+1ppm，紅外儀標稱的精度是5mm+5ppm。

1.3自動化程度高

當(dāng)前GPS設(shè)備向操作簡單化、體積小型化方向發(fā)展，且操作更為簡單，通過自動觀測并對數(shù)據(jù)處理軟件進行處理后，即可獲得觀測點三維坐標，自動完成觀測工作，操作方法也更加便捷化。

1.4測量效率高

使自動化、智能化GPS測量設(shè)備，只需要進行簡單的操作便可獲取到有效的數(shù)據(jù)信息，提高觀測的效率，降低工作人員的勞動強度。和傳統(tǒng)測量技術(shù)比，GPS技術(shù)改善了工作的環(huán)境條件，節(jié)省了財力、物力與人力，并能快速完成測量工作，且GPS技術(shù)還可以減少觀測的時間，有些工程工期長。

1.5削弱系統(tǒng)誤差影響

利用GPS技術(shù)進行變形監(jiān)測時，能有效消弱系統(tǒng)誤差的影響，只需在監(jiān)測過程中保持天線固定不變，確保操作的科學(xué)性和規(guī)范性即能有效的降低誤差，提高監(jiān)測結(jié)果的精準度。在傳統(tǒng)測量過程中，在變形監(jiān)測中系統(tǒng)誤差所帶來的影響會對變形監(jiān)測結(jié)果帶來較大的影響。

2.GPS測量方法

2.1常規(guī)靜態(tài)測量

這種測量方法在建立國家級大地控制網(wǎng)時通常會應(yīng)用到，能夠獲得精準的定位精度。另外在地殼運動監(jiān)測網(wǎng)、長距離檢校基線、島嶼與大陸聯(lián)測、鉆井定位及精密工程控制網(wǎng)等建立時也會采用常規(guī)靜態(tài)測量方法。這種測量方法中要利用到至少兩臺GPS接收機，將其放置在一條或是數(shù)條基線的兩端進行同步觀測。

2.2實時動態(tài)測量

在實際應(yīng)用時會在將GPS基準站接收機和數(shù)據(jù)鏈架設(shè)在一個已知測站上，對所有可見衛(wèi)星進行連續(xù)跟蹤，利用數(shù)據(jù)鏈將數(shù)據(jù)發(fā)送給移動站。通過對接收到的數(shù)據(jù)進行處理，以此來獲得移動站的高精度位置。另外，DGPS和ETK的出現(xiàn)，使GPS測量技術(shù)有了新的突破，有效的提高了測量結(jié)果的精度。這種測量方法能夠?qū)崟r獲得高精度的測量結(jié)果。

2.3快速靜態(tài)測量

在一個已知測站上安置一臺GPS接收機作為基準站，連續(xù)跟蹤所有可見衛(wèi)星。移動站接收機依次到各待測測站，每測站觀測數(shù)分鐘。這種模式常用于控制網(wǎng)的建立及其加密、工程測量、地籍測量等。需要注意的是這種方法要求在觀測時段內(nèi)確保有5顆以上衛(wèi)星可供觀測；流動點與基準點相距應(yīng)不超過20km。

2.4準動態(tài)測量

在一個已知測站上安置一臺GPS接收機作為基準站，連續(xù)跟蹤所有可見衛(wèi)星。移動站接收機在進行初始化后依次到各待測測站，每測站觀測幾個歷元數(shù)據(jù)。這種模式可用于開闊地區(qū)的加密控制測量、工程定位及碎部測量、剖面測量及線路測量等。需要注意的是這種方法要求在觀測時段內(nèi)確保有5顆以上衛(wèi)星可供觀測；流動點與基準點相距應(yīng)不超過20km。另外，有一種連續(xù)動態(tài)測量，也屬于這種模式。

3.GPS技術(shù)在工程測量中的應(yīng)用

3.1GPS在布網(wǎng)方面的應(yīng)用

GPS布網(wǎng)工作，通常采用點連式、邊連式組成連續(xù)發(fā)展的三角鎖同步圖形，或采用邊連式、網(wǎng)連式布設(shè)增強圖形幾何強度，從而提高 GPS 控制網(wǎng)的可靠性和數(shù)據(jù)精確度。在布網(wǎng)前，對已有資料進行了分析，選取測區(qū)首級GPS控制網(wǎng)坐標起算點和布網(wǎng)設(shè)計、選點踏勘、分幅及測繪范圍參考。選點、埋石要滿足如下要求：為便于安置儀器和今后利用，GPS網(wǎng)點均選在視野開闊、地勢平坦、基礎(chǔ)穩(wěn)固、易于保存的地方；遠離無線電的發(fā)射源及高壓電線路；并避開大面積水面，以防對信號的干擾、反射；所有GPS點均埋石，標石均壓印（刻印）編號，字頭朝北，并填涂紅漆；標石頂面的點位標志用刻有“+”字的Ф=1cm的鋼筋代替，露出頂面1cm；每兩點GPS為一組確保方向相互通視，便于下一級控制網(wǎng)的布設(shè)和聯(lián)測；GPS點均進行了直接水準聯(lián)測。

3.2施工放樣測量

在施工放樣測量過程中，傳統(tǒng)的測量方式，例如經(jīng)緯儀交會放樣，全站儀的邊角放樣等，通常需要先人為的設(shè)計好點位，在實地標識出來，至少需要2人-3人共同操作，來回的去移動目標，如果碰上困難，還需要想其他很多方法才能成功的放樣，這樣做不僅費時而且費力。但是，采用RTK技術(shù)，只需要一人操作，把放樣點的坐標輸入終端，按照提示走到放樣點即可，而且這種放樣形式，不需要點間通信，直接通過坐標放樣，大大提升了放樣均度。

3.3圖根測量中的應(yīng)用

圖根測量主要是利用GPS接收器接收來自衛(wèi)星的信號，一般接收的是4顆以上衛(wèi)星的信號。通過接收多顆衛(wèi)星的信號，GPS能夠算出衛(wèi)星與接收機之間的距離，最后利用衛(wèi)星的坐標系分析、確認接收機的坐標系，找出接收機之間的距離和位置，從而實現(xiàn)GPS定位測量。在進行圖根測量時，應(yīng)該使用4臺或4臺以上的接收機，且采用雙參考站的方式測量。在此過程中，同一時間段觀測的衛(wèi)星顆數(shù)不能少于4顆，每隔15s收集1次衛(wèi)星傳送數(shù)據(jù)，對正在觀測的衛(wèi)星高度角不小于16°，POOP應(yīng)該≥5，每條觀測基線的模糊倍率不能低于1.5，觀測人員每隔15min就要觀測一次流動站，用最精確的參數(shù)保證圖根的準確性。為了滿足測圖需要，測區(qū)在一、二級導(dǎo)線的基礎(chǔ)上，進行圖根點加密，其主要布設(shè)形式為支導(dǎo)線。依據(jù)《城市測量規(guī)范》和《規(guī)程》要求，支導(dǎo)線邊數(shù)不超過4條，最長不超過250m，全測區(qū)共布設(shè)圖根點384個。測圖過程中，進行站站檢核，并作記錄，以防粗差。GPS中的定位測量技術(shù)是GPS在測量圖根中主要運用的技術(shù)。

3.4 GPS技術(shù)與傳統(tǒng)測量方式的結(jié)合

在工程建設(shè)過程中，有些地帶常是GPS衛(wèi)星信號遮蔽帶，這時候GPS技術(shù)就發(fā)揮不了作用了。這些地區(qū)，就需要用解析法或圖解法，通過全站儀、測距儀、經(jīng)緯儀等進行細部測量，與GPS技術(shù)做一個互補。GPS技術(shù)定位的關(guān)鍵和基礎(chǔ)便是接受器與信號衛(wèi)星之間的距離計算結(jié)果，這一計算過程是基于電磁波的直線傳播，用距離=速度×?xí)r間得到的，如果電磁波傳播的路程中存在不均勻的介質(zhì)，那么計算出來的數(shù)據(jù)就只是GPS技術(shù)調(diào)整過的平均數(shù)據(jù)，并不精確。還有一些遮蔽物，也會導(dǎo)致電磁波的非直線傳播，影響測量精度，那么，這時候就需要傳統(tǒng)測量方式來彌補。

4.結(jié)束語

當(dāng)前在GPS測量技術(shù)應(yīng)用不斷深入的情況下，有效的推動了測繪技術(shù)的發(fā)展步伐，這對工程測量水平和質(zhì)量的提升起到了重要的意義。GPS測量技術(shù)在工程測繪中得到廣泛應(yīng)用，一方面提高了測繪自動化的能力，另一方面GPS成為工程測繪的基礎(chǔ)技術(shù)，融合其他測量技術(shù)，共同推進工程測繪的發(fā)展，提供優(yōu)質(zhì)的測繪服務(wù)。

參考文獻：

[1]陳大勇.GPS技術(shù)在工程測繪中的應(yīng)用分析[J].黑龍江科學(xué)，2014

作者簡介：

崔倫寶（1981.01-）男，漢族，大學(xué)本科，高級工程師，從事測繪工程技術(shù)工作。