工程測量GPS測量技術(shù)應(yīng)用探討

宋奎石

摘要：伴隨著科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展以及工程測繪工作的實(shí)踐需求，逐漸呈現(xiàn)出數(shù)字化、信息化、集約化的趨勢導(dǎo)向，一些具備先進(jìn)智能的測量技術(shù)也適時地被引入工程測繪作業(yè)機(jī)制之中，其中尤以GPS測量技術(shù)應(yīng)用最為廣泛、實(shí)效最為理想。本文作者介紹了GPS測量技術(shù)原理及特點(diǎn)，闡述了工程測量GPS技術(shù)應(yīng)用的方法。

關(guān)鍵詞：工程測量;GPS測量技術(shù);應(yīng)用;探討

工程測試是一項(xiàng)具備技術(shù)性、專業(yè)化、銜接式的綜合型流程作業(yè)，該測量技術(shù)通過衛(wèi)星系統(tǒng)定位作業(yè)的實(shí)時運(yùn)轉(zhuǎn)、地面主控中心微機(jī)網(wǎng)絡(luò)的即時監(jiān)控以及配套自動化識別系統(tǒng)的協(xié)同處理，有機(jī)地組建構(gòu)筑成一整套組件式、系統(tǒng)化、集約型的測量測繪處理機(jī)制，快速有效地提高了工程測繪工作的作業(yè)效率與整體質(zhì)量。

一、GPS測量技術(shù)原理及特點(diǎn)

1、原理

GPS是Global Poaitioning System的簡稱――即全球定位系統(tǒng)，20世紀(jì)70年代，由美國開始研究開發(fā)，歷時20年，耗資200億美元，終于在1994年全面建成，該系統(tǒng)可以對海陸空進(jìn)行全方位的實(shí)時三維導(dǎo)航與定位，是新型衛(wèi)星導(dǎo)航與定位系統(tǒng)。全球定位系統(tǒng)擁有的優(yōu)勢特點(diǎn)是：全天候、精度高、操作簡便、高效益，因此受到了眾多測繪工作者的信賴。GPS系統(tǒng)是一種采用距離交會法的衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)。在需要的位置點(diǎn)架設(shè)GPS接收機(jī)，在某一時刻同時接收了三顆以上的GPS衛(wèi)星所發(fā)出的導(dǎo)航電文，通過一系列數(shù)據(jù)處理和計算可求得該時刻GPS接收機(jī)至GPS衛(wèi)星的距離，同樣通過接收衛(wèi)星星歷可獲得該時刻這些衛(wèi)星在空間的位置（三維坐標(biāo)）。

2、特點(diǎn)

2.1、測站之間無需通視。GPS工程測量對各個測站間的要求很簡單，相互之間不需要通視，僅要注意測站的上部空間需開闊，以保障GPS系統(tǒng)在接收衛(wèi)星的信號時不被干擾。也正是由于這個特點(diǎn)為測量工程節(jié)省了大量的造標(biāo)費(fèi)用。因?yàn)楦鱾€測站無需通視，點(diǎn)位的選擇就很靈活、方便，可以根據(jù)具體工程的需要來選擇位置，省去了大地網(wǎng)測量中的過渡點(diǎn)、傳算點(diǎn)的測量工作;

2.2、定位精度高。一般的雙頻GPS接收機(jī)基線解精度為5mm+1ppm，紅外儀的精度則為5mm+5ppm，GPS測量出的精度相當(dāng)于紅外儀的精度，但距離越長，GPS測量的精度優(yōu)勢就越明顯。在各種應(yīng)用實(shí)踐中證明，GPS相對定位精度在50km以內(nèi)時，可以達(dá)到10-6，GPS相對定位精度在100km～500km時，可以達(dá)到10-7，GPS相對定位精度在1000km時，可以達(dá)到10-9。而在300m～1500m的工程精密定位測量過程中，1小時以上觀測的解，其平面位置誤差小于1mm，與ME-5000電磁波測距儀測定的邊長比較，其邊長較差最大為0.5mm，校差中誤差為0.3mm;

2.3、觀測時間短。在布設(shè)GPS控制網(wǎng)時，各個測站的觀測時間大概是30min～40min，如果應(yīng)用快速靜態(tài)定位方法，其觀測的時間會更短。若是應(yīng)用實(shí)時動態(tài)差分法（RTK-Real-time kinematic）能在5s內(nèi)求得測點(diǎn)坐標(biāo);

2.4、操作簡便。GPS測量系統(tǒng)接收機(jī)也在不斷的改進(jìn)、完善，其自動化的程度也在逐步提高：接收機(jī)的體積越來越小，重量越來越輕，這在很大程度上減輕了外業(yè)測量人員的工作緊張程度和勞動強(qiáng)度。而今GPS接收機(jī)已趨向于小型化和操作簡便化，測量工作人員只需將天線對中、整平，量取天線高、打開電源即可進(jìn)行自動觀測，對獲取的數(shù)據(jù)，利用各種數(shù)據(jù)處理軟件進(jìn)行處理即求得測點(diǎn)三維坐標(biāo)。另外，GPS觀測工作在一天之中的任一時間都可以進(jìn)行，各種惡劣天氣、氣候情況對它的影響不是很大。

二、關(guān)于工程測繪中GPS測量技術(shù)的具體應(yīng)用分析

1、GPS測量技術(shù)在精密工程方面的應(yīng)用

現(xiàn)階段，在工程測量的各個過程中，都會用到GPS測量技術(shù)。工程測量是一個大范圍的概念，我們經(jīng)常所說的過程測量主要包括工程勘察設(shè)計、施工以及驗(yàn)收工作等，同時它還包含有工程測量過程中所用設(shè)備的安裝以及測量工作。GPS操作簡單而且測量精度高，除了一般的工程測量之外，它還可以應(yīng)用于一些精密設(shè)備工程，例如：安裝工程、隧道以及管道工程，橋梁工程等。同時，實(shí)踐也證明，GPS在這些工程應(yīng)用方面發(fā)揮著很大的作用。傳統(tǒng)的測量方法，在進(jìn)行控制點(diǎn)之間的測量工作時，必須是通視。

2、GPS測量技術(shù)在工程變形監(jiān)測方面的應(yīng)用

因?yàn)槿藶橐蛩卦斐山ㄖ镒冃位蛘呤俏灰疲约暗貧さ淖冃危ǔ１环Q為工程變形，在工程建設(shè)中屬于比較普遍的問題。而GPS測量技術(shù)憑借自己三維定位精度高的技術(shù)優(yōu)勢被經(jīng)常應(yīng)用于工程變形監(jiān)測。在工程建設(shè)的過程中，工程變形可以分為以下幾類：海上建筑物沉陷、大壩變形以及陸地建筑物變形等。在進(jìn)行大壩變形監(jiān)測時，首先要在特定的位置設(shè)立一個基準(zhǔn)站和幾個監(jiān)測點(diǎn)，然后分別安置GPS接收機(jī)，利用GPS監(jiān)測技術(shù)進(jìn)行連續(xù)的自動化監(jiān)測，進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸和分析。

3、GPS測量技術(shù)在網(wǎng)形設(shè)計方面的應(yīng)用

在工程測量中，網(wǎng)形設(shè)計是十分重要的一個步驟。然而GPS測量技術(shù)因?yàn)椴恍枰M(jìn)行點(diǎn)與點(diǎn)之間的通視，增強(qiáng)了圖形設(shè)計的靈活性。但是，利用GPS測量技術(shù)進(jìn)行網(wǎng)形設(shè)計時，仍需注意以下幾點(diǎn)：第一，因?yàn)镚PS測量技術(shù)采用無線定位，易受外界環(huán)境的影響，因此，在進(jìn)行圖形設(shè)計的時候，要增加檢核條件，提升數(shù)據(jù)的可靠性和網(wǎng)的可靠性。第二，關(guān)于GPS網(wǎng)坐標(biāo)參數(shù)以及地面控制網(wǎng)坐標(biāo)參數(shù)之間的轉(zhuǎn)換，在進(jìn)行網(wǎng)形設(shè)計的時候，必須有三個或者以上的控制網(wǎng)點(diǎn)重合。第三，關(guān)于GPS點(diǎn)的選擇，必須遠(yuǎn)離高壓線變壓所等干擾源，選擇信號接收好的地方。

隨著工程測量精度要求的提高，GPS技術(shù)的應(yīng)用也日益廣泛，在傳統(tǒng)測量儀器的弊端逐漸顯現(xiàn)的今天，GPS所具有的優(yōu)勢愈加明顯。我國無論是大型的橋梁工程，還是誤差精確的高級公路工程，GPS都能夠在很短的時間內(nèi)，作出精確的測量來進(jìn)行準(zhǔn)確定位。隨著GPS靜態(tài)以及動態(tài)相對定位技術(shù)的日益成熟，相信未來的工程測量領(lǐng)域，GPS技術(shù)必然是主導(dǎo)測量手段。

參考文獻(xiàn)：

[1]全球定位系統(tǒng)城市測量技術(shù)規(guī)程[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2016.

[2]王東青.GPS測量原理及應(yīng)用[M].武漢測繪科技大學(xué)出版社，2017.