GPS測(cè)繪技術(shù)在工程規(guī)劃放樣中的分析

摘要：介紹了GPS 測(cè)量特點(diǎn)、定位原理、誤差來(lái)源及其影響以及在本地區(qū)規(guī)劃放樣采用的GPS-RTK 儀器進(jìn)行具體項(xiàng)目的野外實(shí)施的作業(yè)流程；同時(shí)對(duì)GPS 測(cè)繪技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)進(jìn)行分析。

關(guān)鍵詞：GPS 測(cè)量；規(guī)劃放樣；作業(yè)流程；優(yōu)點(diǎn)

隨著GPS技術(shù)的日益發(fā)展，使用GPS進(jìn)行測(cè)量的技術(shù)也逐漸增多，其應(yīng)用范圍也日益擴(kuò)展，在工程測(cè)繪中也有廣泛的應(yīng)用。近年來(lái)對(duì)工程測(cè)繪使用GPS測(cè)量技術(shù)特點(diǎn)及現(xiàn)狀的研究越來(lái)越多。本文也為此進(jìn)行了相關(guān)的探討。

1 GPS 測(cè)量原理

1.1 GPS 簡(jiǎn)介GPS（global positioning system）即全球定位系統(tǒng)，具有性能好、精度高、應(yīng)用廣的特點(diǎn)，是由美國(guó)建立的一個(gè)衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)，是迄今最好的導(dǎo)航定位系統(tǒng)利用該系統(tǒng)。用戶可以在全球范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)全天候、連續(xù)、實(shí)時(shí)的三維導(dǎo)航定位和測(cè)速；另外，利用該系統(tǒng)，用戶還能夠進(jìn)行高精度的時(shí)間傳遞和高精度的精密定位。

1.2 GPS 系統(tǒng)的特點(diǎn)全球地面連續(xù)覆蓋；功能多，精度高；實(shí)時(shí)定位；應(yīng)用廣泛。觀測(cè)站之間無(wú)需通視；定位精度高；觀測(cè)時(shí)間短；提供三維坐標(biāo)；操作簡(jiǎn)便；全天候作業(yè)。

1.3 GPS 系統(tǒng)的構(gòu)成全球定位系統(tǒng)（GPS）的整個(gè)系統(tǒng)由三大部分組成：空間部分、地面控制部分和用戶部分所組成。

1.4 觀測(cè)量的誤差來(lái)源及其影響GPS 定位中，影響觀測(cè)量精度的主要誤差來(lái)源分為三類： 與衛(wèi)星有關(guān)的誤差；與信號(hào)傳播有關(guān)的誤差；與接收設(shè)備有關(guān)的誤差。①與衛(wèi)星有關(guān)的誤差；②衛(wèi)星信號(hào)傳播誤差；③接收設(shè)備有關(guān)的誤差；④其它誤差來(lái)源。

1.5 絕對(duì)定位原理利用GPS 進(jìn)行了絕對(duì)定位的基本原理，是以GPS 衛(wèi)星和用戶接收機(jī)天線之間的距離（或距離差）觀測(cè)量為基礎(chǔ)，并根據(jù)已知的衛(wèi)星瞬時(shí)坐標(biāo)，來(lái)確定用戶接收機(jī)的點(diǎn)位，即觀測(cè)站的位置。GPS 絕對(duì)定位方法的實(shí)質(zhì)是測(cè)量學(xué)中的空間距離后方交會(huì)。它可以為動(dòng)態(tài)絕對(duì)定位和靜態(tài)絕對(duì)定位。

1.6 相對(duì)定位原理利用GPS 進(jìn)行絕對(duì)定位（或單點(diǎn)定位）進(jìn)，其定位精度，將受到衛(wèi)星軌道誤差、鐘差及信號(hào)傳播誤差等諸多因素的影響，盡管其中一些系統(tǒng)性誤差，可以通過(guò)模型加以消弱，但其殘差仍是不可忽略的。在相對(duì)定位的過(guò)程中這些誤差可得以消除或大幅度消弱。它可以分為靜態(tài)相對(duì)定位和動(dòng)態(tài)相對(duì)定位。

2 建筑物規(guī)劃放樣的實(shí)施

在工程建設(shè)中，建筑物規(guī)劃放樣是將規(guī)劃部門規(guī)劃的建筑物的平面位置和高程按設(shè)計(jì)要求，以一定的精度在實(shí)地標(biāo)定出來(lái)，作為施工的依據(jù)。對(duì)于我們本地區(qū)建筑物規(guī)劃放樣只要求平面坐標(biāo)位置，高程由施工單位放樣。對(duì)一般工程放樣點(diǎn)位誤差為25mm 以內(nèi)；對(duì)特殊要求的工程項(xiàng)目按設(shè)計(jì)圖紙明確的限差要求。

3 建筑物RTK 放樣的定義及原理

3.1 定義：隨著全球定位系統(tǒng)（GPS）技術(shù)的快速發(fā)展，GPS 動(dòng)態(tài)

測(cè)量RTK（Real Time Kinematic）技術(shù)也日益成熟，RTK 測(cè)量技術(shù)因其精度高、實(shí)時(shí)性和高效性，在城市的規(guī)劃建筑物放樣得到了廣泛應(yīng)用。

3.2 RTK 定位基本原理：它是實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)（RTK）測(cè)量系統(tǒng)，是GPS測(cè)量技術(shù)與數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)的結(jié)合，是GPS 測(cè)量技術(shù)中的一個(gè)新突破。RTK 測(cè)量技術(shù)是以載波相位觀測(cè)量為根據(jù)的實(shí)時(shí)差分GPS 測(cè)量技術(shù)。

4 RTK 放樣方法和作業(yè)流程

4.1 收集控制點(diǎn)資料任何測(cè)量工程進(jìn)入測(cè)區(qū)，首先一定要收集測(cè)區(qū)的控制點(diǎn)坐標(biāo)資料，包括控制點(diǎn)的坐標(biāo)、等級(jí)、中央子午線、坐標(biāo)系等。

4.2 求定測(cè)區(qū)轉(zhuǎn)換參數(shù)GPS RTK 測(cè)量是在WGS-84 坐標(biāo)系中進(jìn)行的。而各種工程測(cè)量和定位是在當(dāng)?shù)刈鴺?biāo)或北京54 坐標(biāo)上進(jìn)行的，這之間存在坐標(biāo)轉(zhuǎn)換的問(wèn)題。GPS RTK 是用于實(shí)時(shí)測(cè)量的，能夠立即給出當(dāng)?shù)氐淖鴺?biāo)，坐標(biāo)轉(zhuǎn)換工作更顯重要。在計(jì)算轉(zhuǎn)換參數(shù)時(shí)，要注意下面兩點(diǎn)：①已知點(diǎn)最好選在四周及中心分布均勻，且能有效控制的測(cè)區(qū)。②為了提高精度，可利用最小二乘法選取了以上的點(diǎn)求解轉(zhuǎn)換參數(shù)。

4.3 工程項(xiàng)目參數(shù)設(shè)置根據(jù)GPS 實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)差分軟件的要求，就輸入下列參數(shù)：當(dāng)?shù)刈鴺?biāo)系（如北京54 坐標(biāo)系）的橢球參數(shù)：長(zhǎng)軸和偏心率；中央子午線；測(cè)區(qū)西南角和東北角的大致經(jīng)緯度；測(cè)區(qū)坐標(biāo)系間的轉(zhuǎn)換參數(shù)；根據(jù)測(cè)量工程的要求，可輸入放樣點(diǎn)的設(shè)計(jì)坐標(biāo)，以便野外實(shí)時(shí)放樣。

4.4 野外作業(yè)將基準(zhǔn)站GPS 接收安置在參考點(diǎn)上，打開接收機(jī)，將設(shè)置的參數(shù)讀入GPS 接收機(jī)，輸入?yún)⒖键c(diǎn)的當(dāng)?shù)厥┕ぷ鴺?biāo)和天線高，基準(zhǔn)站GPS 接收機(jī)通過(guò)轉(zhuǎn)換參數(shù)將參考點(diǎn)的當(dāng)?shù)厥┕ぷ鴺?biāo)化為WGS-84 坐標(biāo)，同時(shí)連續(xù)接收所有可視GPS 衛(wèi)星信號(hào)，并通過(guò)數(shù)據(jù)發(fā)射電臺(tái)將其測(cè)站坐標(biāo)、觀測(cè)值、衛(wèi)星跟蹤狀態(tài)及接收機(jī)工作狀態(tài)發(fā)送出去。流動(dòng)站接收機(jī)在跟蹤GPS 衛(wèi)星信號(hào)的同時(shí)，接收來(lái)自基準(zhǔn)站的數(shù)據(jù)，進(jìn)行處理后獲得的流動(dòng)站的三維WGS-84 坐標(biāo)，再通過(guò)與基準(zhǔn)站相同的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換參數(shù)將WGS-84 轉(zhuǎn)換為當(dāng)?shù)厥┕ぷ鴺?biāo)，并在流動(dòng)站的手控器上實(shí)時(shí)顯示。接收機(jī)可將實(shí)時(shí)位置與設(shè)計(jì)值相比較，指導(dǎo)放樣。

5 GPS-RTK 測(cè)量在工程規(guī)劃放樣中的優(yōu)化經(jīng)驗(yàn)

5.1 可以很好避免全站儀測(cè)量時(shí)繁瑣復(fù)雜的分級(jí)控制過(guò)程，能夠很好克服測(cè)量點(diǎn)之間的通視問(wèn)題，能減少一半的測(cè)量人員，從而節(jié)約大量工作時(shí)間、大幅提高測(cè)量工作效率。

5.2 測(cè)量成果相對(duì)精度高，質(zhì)量可靠。點(diǎn)位范圍可以方便地控制在0.03 米之內(nèi)，并且點(diǎn)與點(diǎn)之間誤差均為隨機(jī)誤差，不會(huì)產(chǎn)生累積誤差。同時(shí)定位系統(tǒng)可以全天候作業(yè)，不受視線通視影響。

5.3 可實(shí)時(shí)提供定位點(diǎn)的坐標(biāo)及其點(diǎn)位精度，方便快捷，定位情況一目了然。

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