淺談GPS技術(shù)在工程測量中的應(yīng)用

董雅玫

摘 要:隨著科技的進步和各種工作領(lǐng)域?qū)夹g(shù)要求的不斷嚴格,GPS技術(shù)已被人們所關(guān)注,并廣泛應(yīng)用于工程測量中。工程測量中涉及的具體參數(shù),應(yīng)用GPS技術(shù)使測量的準確度和可靠性得到極大的提高。本文介紹了GPS在工程中的應(yīng)用,并應(yīng)用于國土資源部門測量實例加以說明該技術(shù)的發(fā)展前景。

關(guān)鍵詞:測量GPS國土資源部

中圖分類號:TP39 文獻標識碼:A 文章編號:1672-3791(2012)06(b)-0068-01

全球定位系統(tǒng)是美國從20世紀70年代開始研制的用于軍事部門的一代衛(wèi)星導(dǎo)航與定位系統(tǒng)。GPS是以衛(wèi)星為基礎(chǔ)的無線電衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng),它具有全能型、全球性、全天候、連續(xù)性和實時性的精密三維導(dǎo)航與定位功能,而且具有良好的抗干擾性和保密性。因此,GPS技術(shù)率先在大地測量、工程測量、城市測量、軍事、交通、通信、等測繪領(lǐng)域得到了應(yīng)用。全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)以成功地應(yīng)用于大地測量、工程測量、航空攝影、運載工具導(dǎo)航和管制、地殼運動測量、工程變形測量、資源勘察、地球動力學(xué)等多種學(xué)科,取得了好的經(jīng)濟效益和社會效益。

1GPS工作原理

根據(jù)測量中的距離交會點原理,得以實現(xiàn)GPS技術(shù)定位。首先,假設(shè)我們在待測點Q設(shè)置了GPS接收機,在某一時刻,同時接收到了三顆或三顆以上的衛(wèi)星發(fā)出的信號,它們分別是衛(wèi)星S1、S2、S3所發(fā)出的信號。通過對數(shù)據(jù)進行計算和處理,便可以得出在該時候接收機天線的中心到衛(wèi)星的距離分別為P1、P2、P3。然后根據(jù)衛(wèi)星星歷便可以得出這三顆衛(wèi)星的三維坐標(Xi,Yi,Zi),ij=l,2,3。從而解算出Q點的三維坐標(X,Y,Z):

2GPS在工程中的應(yīng)用

精度高、不受距離和環(huán)境限制是GPS技術(shù)具備的優(yōu)點,GPS適宜應(yīng)用在地形條件艱險、局部重點工程地區(qū)。利用GPS技術(shù)進行工程測量對于工程質(zhì)量的提高有很大的作用。在GPS技術(shù)操作的過程中,整個過程全部由計算機和微電子技術(shù)控制,自動記錄并處理數(shù)據(jù),因此其較少的受人為因素的影響,誤差較小。此外,GPS技術(shù)測量在降低勞動作業(yè)強度、減少野外工作量和提高作業(yè)效率方面有巨大的作用。

2.1 常規(guī)靜態(tài)測量

通常情況下,常規(guī)靜態(tài)測量使用2臺(或2臺以上)GPS接收機。這兩臺GPS接收機被分別安置在一條或數(shù)條基線的兩端,同步觀測4顆以上衛(wèi)星,每時段根據(jù)基線長度和測量等級觀測45min以上的時間。這種模式一般可以達到5mm+1ppm的相對定位精度。常規(guī)靜態(tài)測量常用于建立全球性或國家級大地控制網(wǎng),建立地殼運動監(jiān)測網(wǎng)、建立長距離檢?；€、進行島嶼與大陸聯(lián)測、鉆井定位及精密工程控制網(wǎng)建立等。

2.2 快速靜態(tài)測量

這種模式是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。

2.3 準動態(tài)測量

在準動態(tài)測量中,安裝一臺GPS接收機的已知測站使其測量的基準站,所有可見的衛(wèi)星可被追蹤。初始化后,移動站接收機方可依次到各待測測站,幾個歷元數(shù)據(jù)可被每個測站觀測。與快速靜態(tài)相比較,這種方式有很大的不同,除了觀測時間不一樣外,它要求移動站在搬站過程中不能失鎖,并且需要先在已知點或用其它方式進行初始化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。

3Gps等技術(shù)的實際應(yīng)用舉例

全面、及時、準確的掌握土地信息是嚴格土地管理、保護耕地、集約節(jié)約用地以及保障土地參與國家宏觀調(diào)控的基礎(chǔ)。現(xiàn)有的土地調(diào)查監(jiān)測技術(shù)已經(jīng)難以滿足快速準確獲取現(xiàn)勢性的土地信息的需求,開發(fā)一種適于一線使用的“3S”土地調(diào)查監(jiān)測技術(shù)和設(shè)備,從數(shù)據(jù)采集的源頭上根本解決土地調(diào)查監(jiān)測的數(shù)字化、準確化、實時化問題已成為當務(wù)之急。為此國土資源部從2001年起啟動了一系列科技發(fā)展項目。

東南大學(xué)針對土地調(diào)查監(jiān)測的業(yè)務(wù)需求,集成GPS、GIS、RS及常規(guī)測量技術(shù),創(chuàng)新了面向土地利用現(xiàn)狀調(diào)查、地籍調(diào)查和督查巡查的土地實地調(diào)查及監(jiān)測技術(shù)并研制了相應(yīng)的成套設(shè)備。土地利用現(xiàn)狀調(diào)查系統(tǒng)將土地利用現(xiàn)狀和遙感信息集成到PDA上,由一線調(diào)查人員現(xiàn)場對變化圖斑信息進行采集和記錄,編輯處理后返回到初始數(shù)據(jù)庫,實現(xiàn)基礎(chǔ)信息的更新;地籍調(diào)查系統(tǒng)采用GPS/PDA與全站儀相結(jié)合,實現(xiàn)了控制測量與現(xiàn)場成圖的一體化作業(yè)模式;土地巡查車系統(tǒng)實現(xiàn)了土地巡查過程中的導(dǎo)航、實地取證和現(xiàn)場辦公等。

以上系統(tǒng)通過“3S”技術(shù)集成,研制了外業(yè)數(shù)據(jù)采集設(shè)備、GPS基站設(shè)備和數(shù)據(jù)通訊鏈路,開發(fā)了嵌入式成圖軟件、差分數(shù)據(jù)服務(wù)軟件和內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理軟件,突破了VRS網(wǎng)絡(luò)接入、GIS現(xiàn)場成圖、嵌入式影像壓縮等關(guān)鍵技術(shù),重點解決了地物信息快速獲取、土地利用現(xiàn)狀自動變更等問題。2006年7月在國土資源部科技司的主持下完成了項目成果鑒定及“調(diào)查之星”產(chǎn)品定型,鑒定委員會一致認為該研究成果整體上達到國際先進水平,在土地調(diào)查領(lǐng)域達到國內(nèi)領(lǐng)先水平。

4結(jié)語

GPS方格網(wǎng)點位精度高、誤差分布均勻,不但能夠滿足規(guī)范要求,而且具有較大的精度儲備。在適應(yīng)性方面,GPS技術(shù)測設(shè)方格網(wǎng)優(yōu)于常規(guī)的測量方式,這是因為:GPS技術(shù)測設(shè)方格網(wǎng)的網(wǎng)形構(gòu)造較為簡單,可靈活選取點的疏密和邊長短。即使在離已知控制點較遠的情況下,也可進行連接,并控制網(wǎng)的定位和定向。

水利施工、交通運輸、衛(wèi)星導(dǎo)航等工程測量領(lǐng)域都發(fā)規(guī)模應(yīng)用GPS技術(shù)。然而,在實際的應(yīng)用過程中,此技術(shù)還突顯出很多的問題,此技術(shù)還需要研究人員進一步研究、完善。

參考文獻

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