試述GPS在工程測量中的實(shí)踐應(yīng)用

1、試述GPS在工程測量中的實(shí)踐應(yīng)用    【摘 要】傳統(tǒng)的測距、測角等的測量工具已經(jīng)被GPS以其方便、精確度高、快捷的定位技術(shù)所代替。本文主要對GPS技術(shù)在工程測量中的應(yīng)用進(jìn)行了分析。 【關(guān)鍵詞】GPS；工程測量；應(yīng)用；分析 隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，城市化建設(shè)的進(jìn)程也在逐漸加快。其中工程測量在工作任務(wù)上越來越繁重，工程測量正在面臨著極大的壓力。而對工程測量來說，需要通過測量方法才能得到有效的信息，計(jì)算機(jī)等新技術(shù)的快速發(fā)展，也使工程測量在測量方法的種類上日漸增加。GPS是全球定位系統(tǒng)，是一種借助GPS衛(wèi)星對地面點(diǎn)進(jìn)行確定的新型定位系統(tǒng)，采用GPS定位技術(shù)在工

2、程測量中的應(yīng)用，有利于實(shí)現(xiàn)工程測量的高精度、高自動(dòng)化、快速定位、操作方便以及布點(diǎn)靈活。 一、GPS系統(tǒng)測量特點(diǎn) （一）GPS定位技術(shù)的組成 GPS全球定位系統(tǒng)是由以下幾個(gè)部分組成：（1）空間部分。24顆GPS工作衛(wèi)星均勻分布在55°傾斜角軌道上，確保從地球的任何地點(diǎn)、時(shí)刻都能觀測到至少4顆衛(wèi)星，發(fā)射信號上有用戶用來定位、導(dǎo)航的導(dǎo)航電文及測距碼等基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。（2）用戶部分。用戶設(shè)備（氣象儀、計(jì)算機(jī)等）、數(shù)據(jù)處理軟件、GPS接收機(jī)是GPS用戶組成部分，作用是接收并利用GPS衛(wèi)星發(fā)射的信號進(jìn)行導(dǎo)航定位。我們所說的GPS就是指用戶部分。（3）地面控制部分。主控站（1個(gè)）、監(jiān)測站（5個(gè)）、注入站

3、（3個(gè)）是地面控制的組成部分。監(jiān)測站主要負(fù)責(zé)連續(xù)跟蹤觀測接收到的衛(wèi)星訊號，提供主控站觀測數(shù)據(jù)；主控站主要進(jìn)行數(shù)據(jù)的處理、對系統(tǒng)進(jìn)行管理，并將處理后的數(shù)據(jù)傳送至注入站；注入站負(fù)責(zé)將數(shù)據(jù)存入相應(yīng)衛(wèi)星存儲(chǔ)器。 （二）GPS定位技術(shù)的特點(diǎn) 采用GPS系統(tǒng)建立工程控制網(wǎng)實(shí)現(xiàn)了觀測站不用相互通視功能，減少了測量經(jīng)費(fèi)及工作時(shí)間，可靈活選擇點(diǎn)位，GPS系統(tǒng)可全天候、高效率、高精度、自動(dòng)化快速定位，應(yīng)用廣泛，具有多功能。50km之內(nèi)定位精度達(dá)10-6，范圍在100-500km可達(dá)10-7定位精度，大于1000km實(shí)現(xiàn)10-9定位精度。目前僅需15-20min實(shí)現(xiàn)20km范圍內(nèi)的相對靜態(tài)定位；僅需幾秒鐘就可實(shí)現(xiàn)每

4、站觀測的動(dòng)態(tài)相對定位測量。 GPS能同時(shí)實(shí)現(xiàn)測站點(diǎn)三維坐標(biāo)的精確測定；GPS接受機(jī)也越來越小，更加輕便，大大降低了勞動(dòng)強(qiáng)度；可進(jìn)行任意時(shí)間段、地點(diǎn)的測量，不受氣候變化影響。 （三）GPS定位技術(shù)的定位原理 在進(jìn)行工程測量的時(shí)候，基準(zhǔn)站通過通訊系統(tǒng)將衛(wèi)星觀測信息和基準(zhǔn)站數(shù)據(jù)傳輸給各個(gè)流動(dòng)站，流動(dòng)站將基準(zhǔn)站傳來的數(shù)據(jù)信息和流動(dòng)站本身測得的觀測信號進(jìn)行差分處理，得出兩站間的基線值，并輸入投影參數(shù)和坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，控制器就可以根據(jù)接收到的信息實(shí)時(shí)計(jì)算出測點(diǎn)的坐標(biāo)。 （1）測距碼測定偽距的單點(diǎn)定位 接收機(jī)大衛(wèi)星之間的偽距由測距碼進(jìn)行測定，線標(biāo)接收機(jī)某時(shí)刻的坐標(biāo)、鐘差、衛(wèi)星坐標(biāo)和延遲函數(shù)，即： =f（XT，X，

5、t，） 式中的表示偽距觀測值；XT表示測站位置參數(shù)；X代表衛(wèi)星位置參數(shù)；t表示鐘差；表示觀測瞬間對流層/電離層延遲。同時(shí)觀測到4顆衛(wèi)星即能獲得4個(gè)未知數(shù)，相對靜定位，可反復(fù)測定各瞬間觀測值，提升定位精度，相對動(dòng)態(tài)定位必須逐個(gè)解算瞬間觀測值。 （2）載波相位觀測值的相對定位 對相同的GPS衛(wèi)星同時(shí)實(shí)施兩個(gè)測站兩臺接收機(jī)的載波相位測量，可確定基線向量；如果在不同測站對GPS衛(wèi)星用多臺接收機(jī)進(jìn)行載波相位同步觀測，能確定多條基線向量。 二、GPS系統(tǒng)在工程測量中的實(shí)踐應(yīng)用 GPS定位技術(shù)可進(jìn)行全天候的即時(shí)測，定位準(zhǔn)、速度快，且具有較高精度，GPS定位技術(shù)作為一種新型定位技術(shù)在工程測量中得到了充分應(yīng)用。

6、 在工程常規(guī)的控制測量中，傳統(tǒng)的三角測量或?qū)Ь€測量等的技術(shù)，都有相鄰點(diǎn)間通視的要求，不僅精度不均，而且又費(fèi)時(shí)間、精力，由于導(dǎo)線的邊長與角度的要求比較高，所以如果城鎮(zhèn)中的地形比較復(fù)雜，同時(shí)也沒有良好的通視條件及無法控制邊長時(shí)，是很難把握其精度的。 對于靜態(tài)相對定位的測量，GPS不僅可以使測定精度高，而且各等級控制點(diǎn)的坐標(biāo)，在測定時(shí)精度也非常高，根本不用進(jìn)行點(diǎn)間通視，也受不到不同技術(shù)條件的影響。另外，RTK技術(shù)的出現(xiàn)與發(fā)展，在進(jìn)行工程測量時(shí)，通過RTK技術(shù)，能夠?qū)Ω鞯燃壙刂泣c(diǎn)的坐標(biāo)進(jìn)行快速高精度的測量，甚至只要在特定數(shù)量的基準(zhǔn)控制點(diǎn)下，就能夠?qū)Φ匚稂c(diǎn)的位置進(jìn)行測定，無需再對各等級控制點(diǎn)設(shè)置，而且還

7、能使精度達(dá)到厘米級。 在工程控制測量中，GPS技術(shù)已成為當(dāng)前最重要的工具。GPS常規(guī)靜態(tài)測量模式主要用于地籍控制網(wǎng)邊長超過15km；而GPS快速靜態(tài)測量及RTK測量械則適用于控制網(wǎng)邊長在515km；如果其邊長在5km以下，則首選RTK測量模式。 三、GPS技術(shù)在工程測量中的發(fā)展前景 在工程測量的工作中，GPS技術(shù)發(fā)揮著至關(guān)重要的作用，而且其發(fā)展前景也是相當(dāng)可觀。 （1）GPS技術(shù)與作業(yè)的環(huán)境和距離沒有關(guān)系，其測量的精度非常高，像公路、鐵路等比較特殊地形的測量也是相當(dāng)方便的。 （2）GPS技術(shù)在取得測量控制點(diǎn)的三維坐標(biāo)時(shí)，速率也非常快。 （3）針對界址點(diǎn)的測量，GPSRTK技術(shù)可以更快、更有效地完成，而且界址點(diǎn)的放樣也能夠?qū)崿F(xiàn)。 （4）在測量過程中，GPS技術(shù)主要的局限就是信號受到干擾，所以，GPS技術(shù)在使用時(shí)，其有些信號的干擾問題可以通過全站儀的測量進(jìn)行解決，這會(huì)使工作效率提高的更快。 四、結(jié)束語 伴隨科技的進(jìn)步，GPS系統(tǒng)的開發(fā)應(yīng)用會(huì)更加完善，目前已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了cm乃至mm精確定位，并已廣泛應(yīng)用在了工程測量、不同類型的變形檢測、大地測量及地基測量等領(lǐng)域，已經(jīng)是工程控制網(wǎng)主要建立方式。與傳統(tǒng)的測量方法相比，GPS測量技術(shù)的優(yōu)勢是不可比擬的，不但使作業(yè)的強(qiáng)度大大降低，而且其測量的速度與精度等都達(dá)到了工程勘測定界工作的相關(guān)規(guī)程中的標(biāo)準(zhǔn)。此外，在資金費(fèi)用與經(jīng)濟(jì)