GPS測(cè)量技術(shù)應(yīng)用的研究

75711部隊(duì)

摘要：GPS測(cè)量技術(shù)的出現(xiàn)和發(fā)展給工程測(cè)繪工作很大的變化，GPS測(cè)量是傳統(tǒng)的測(cè)量技術(shù)和現(xiàn)代的電子技術(shù)相結(jié)合的一種新型技術(shù)，在工程測(cè)繪中應(yīng)用GPS測(cè)量技術(shù)不僅能夠促進(jìn)工程測(cè)繪工作方式發(fā)生根本性的變化，而且極大程度的提高了工程測(cè)繪的工作效率和工程測(cè)繪的服務(wù)項(xiàng)目。本文介紹了GPS 測(cè)量技術(shù)的定位原理，闡述了GPS 在高層建筑測(cè)量中應(yīng)用，最后分析了GPS 測(cè)量技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)。

關(guān)鍵詞 GPS 測(cè)量技術(shù) 工程施工

1 GPS 測(cè)量技術(shù)的特點(diǎn)

近年來(lái)，GPS 系統(tǒng)因具有全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)以全天候、高精度、自動(dòng)化、高效益等功能，能為各類(lèi)用戶提供精密的三維坐標(biāo)、速度和時(shí)間等優(yōu)點(diǎn)，成功地應(yīng)用于大地測(cè)量、工程測(cè)量、工程變形測(cè)量、等多種學(xué)科，其技術(shù)的應(yīng)用已遍及我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)領(lǐng)域，取得了好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益1 GPS 技術(shù)現(xiàn)狀GPS 全球衛(wèi)星定位系（Globle Positioning System）是一種結(jié)合衛(wèi)星及通訊發(fā)展的技術(shù)，利用導(dǎo)航衛(wèi)星進(jìn)行測(cè)時(shí)和測(cè)距。全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)（簡(jiǎn)稱(chēng)GPS）是美國(guó)從上世紀(jì)70 年代開(kāi)始研制，于1994 年全面建成，具有全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)以全天候、高精度、自動(dòng)化、高效益等功能，能為各類(lèi)用戶提供精密的三維坐標(biāo)、速度和時(shí)間等優(yōu)點(diǎn)，成功地應(yīng)用于大地測(cè)量、工程測(cè)量、工程變形測(cè)量、等多種學(xué)科。GPS 接收機(jī)的結(jié)構(gòu)分為天線單元和接收單元兩大部分。對(duì)于測(cè)地型接收機(jī)來(lái)說(shuō)，其是實(shí)現(xiàn)測(cè)地定位的基本條件，接收機(jī)有單頻與雙頻之分，一般來(lái)說(shuō)，雙頻GPS 接收機(jī)對(duì)比與單頻接收機(jī)可以提供更為快速、更為精確、可靠的解算，具有安全有效地進(jìn)行靜態(tài)、快速靜態(tài)和動(dòng)態(tài)測(cè)量的功能，可升級(jí)的DSM232型號(hào)，也可以升級(jí)到包含RTK 功能；單頻機(jī)適宜于短基線測(cè)量（例如不超過(guò)20km），最吸引人的是它良好的性能價(jià)格比。RTK 系統(tǒng)由GPS 接收設(shè)備、無(wú)線電通訊設(shè)備、電子手薄及配套設(shè)備組成，它是建立在全球定位系統(tǒng)（GPS）基礎(chǔ)之上的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)定位技術(shù)，完全可以滿足控制測(cè)量、地形測(cè)圖、工程放樣的要求。但由于GPS 系統(tǒng)在軌衛(wèi)星有限，在對(duì)空條件不好的測(cè)區(qū)，不能提供所保證的功能，是影響流動(dòng)站定位精度的一個(gè)重要誤差源。實(shí)踐表明，單頻GPS 系統(tǒng)由于不能有效消除電離層延遲影響，存在著很大的局限性和片面性。隨著美國(guó)全球定位系統(tǒng)（GPS）和蘇聯(lián)全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)（CLONASS）的不斷完善，這種高精度定位、高靈敏度快速定位模式為用戶提供了更為完善的接收設(shè)備，實(shí)現(xiàn)了GPS 接收設(shè)備的新水平。

2 GPS 測(cè)量的優(yōu)越性

2.1 測(cè)站間無(wú)須通視。GPS 測(cè)量不要求測(cè)站之間互相通視只需

測(cè)站上空開(kāi)闊即可因此可節(jié)省大量的造標(biāo)費(fèi)用。GPS 這一特點(diǎn)，使得圖形注記更加快捷、方便，用戶可根據(jù)實(shí)際情況自由設(shè)置其顯示、輸出的狀態(tài)。CPS 測(cè)量只要求測(cè)站上空開(kāi)闊，與衛(wèi)星間保持通訊即可，不要求測(cè)站之間互相通視，因而不再需要建造覘標(biāo)；

2.2 定位精度準(zhǔn)確。一般雙頻GPS 接收機(jī)（標(biāo)稱(chēng)精5mm+1ppm·D，D 以km 計(jì)），而紅外儀器的標(biāo)稱(chēng)分辨率為5mm+5ppm，GPS 測(cè)量精度與其旗鼓相當(dāng)，但隨著間隙距離的進(jìn)一步增加，GPS 測(cè)量更具有優(yōu)越性；

2.3能夠提供三維坐標(biāo)。GPS 測(cè)量相對(duì)經(jīng)典的測(cè)量技術(shù)，具有定位精度高、觀測(cè)時(shí)間短、操作簡(jiǎn)便、全天候作業(yè)等優(yōu)點(diǎn)，可同時(shí)精確測(cè)定測(cè)站點(diǎn)的三維坐標(biāo)，其高程精度已可滿足四等水準(zhǔn)測(cè)的要求。

3 應(yīng)用分析

3.1 技術(shù)設(shè)計(jì)

1）基礎(chǔ)資料和設(shè)計(jì)依據(jù)。GPS 測(cè)量的技術(shù)設(shè)計(jì)主要依據(jù)建設(shè)部《關(guān)于發(fā)送1990 年工程建設(shè)工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)（建設(shè)部部分）制訂、修訂計(jì)劃的通知（[1990]建標(biāo)第407 號(hào)）要求，由北京市測(cè)繪設(shè)計(jì)研究院主編的《城市測(cè)量規(guī)范》、2001 年發(fā)布的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《全球定位系統(tǒng)城市測(cè)量技術(shù)規(guī)程》及工程測(cè)量的施工圖紙、施工合同、有關(guān)政策、規(guī)范制定的；

2）設(shè)計(jì)精度。根據(jù)工程需要與現(xiàn)場(chǎng)條件布設(shè)全面網(wǎng)或越級(jí)布網(wǎng)的情況，選擇平面控制網(wǎng)分兩級(jí)布設(shè)，首級(jí)為GPS 控制網(wǎng)，二級(jí)為精密導(dǎo)線網(wǎng)。要求一級(jí)導(dǎo)線的平均邊長(zhǎng)不應(yīng)超過(guò)1Km，導(dǎo)線相對(duì)1司合差三1；150 000，GPS 標(biāo)稱(chēng)精度，固定誤差不大于5mm，相對(duì)誤差不大于1×10-6。同時(shí)，在測(cè)區(qū)范圍內(nèi)及周邊區(qū)域選擇了9 個(gè)滿足GPS 觀測(cè)條件的原城市高等級(jí)控制點(diǎn)，作為起算數(shù)據(jù)選擇的依據(jù)或作為重點(diǎn)；

3）基準(zhǔn)設(shè)計(jì)和網(wǎng)形設(shè)計(jì)。保證很好地控制該工程的施工，設(shè)置了獨(dú)立的平面控制網(wǎng)，由12 個(gè)GPS 控制點(diǎn)組成，其中聯(lián)測(cè)已知平面控制點(diǎn)2 個(gè)（I12，I13），高程控制點(diǎn)5 個(gè)（I12，I13，105，109，110）。同時(shí)，在測(cè)區(qū)范圍內(nèi)及周邊區(qū)域選擇了9 個(gè)滿足GPS觀測(cè)條件的原城市高等級(jí)控制點(diǎn)，作為起算數(shù)據(jù)選擇的依據(jù)或作為重合點(diǎn)；

4）觀測(cè)計(jì)劃。根據(jù)編制的GPS 衛(wèi)星可見(jiàn)性預(yù)報(bào)表及衛(wèi)星的

幾何圖形強(qiáng)度（其PDOP 值不應(yīng)大于6），選擇最佳觀測(cè)時(shí)段，并注

意手機(jī)、步話機(jī)等設(shè)備的使用，并編排作業(yè)調(diào)度表。

3.2 選點(diǎn)

GPS 測(cè)站間無(wú)須通視GPS 測(cè)量不要求測(cè)站之間互相通視只需測(cè)站上空開(kāi)闊即可，圖形結(jié)構(gòu)也比較靈活，而且網(wǎng)的圖形結(jié)構(gòu)也比較靈活，所以選點(diǎn)工作較經(jīng)典控制測(cè)量的選點(diǎn)工作簡(jiǎn)便。但考慮特殊環(huán)境下GPS 準(zhǔn)動(dòng)態(tài)測(cè)量模式在大比例尺地形測(cè)量中獨(dú)特的優(yōu)越性，所以在選點(diǎn)時(shí)最好可以選擇與某一點(diǎn)通視，以備后續(xù)工作使用；點(diǎn)位目標(biāo)要顯著，視場(chǎng)周?chē)?5°以上不應(yīng)有障礙物，以減少GPS 信號(hào)被遮擋或障礙。

3.3 觀測(cè)

根據(jù)GPS 作業(yè)調(diào)度表的測(cè)時(shí)段、觀測(cè)時(shí)間、測(cè)站編號(hào)、控制點(diǎn)名稱(chēng)、接收機(jī)編號(hào)，采用長(zhǎng)時(shí)間GPS 靜態(tài)相對(duì)定位等方法來(lái)確定，觀測(cè)過(guò)程中PDOP 值不大于6，一般小于4，衛(wèi)星高度角大于15°，有效衛(wèi)星數(shù)大于4，一般大于5。

4 結(jié)論

通過(guò)以上分析，科技的飛速發(fā)展，工程測(cè)量的技術(shù)面貌發(fā)生了深刻的變化，并取得很大的成就，GPS 系統(tǒng)具有設(shè)備獨(dú)特新穎、技術(shù)含量極高，并具有精度高、速度快、功能全等優(yōu)點(diǎn)，因此，在工程測(cè)量上將有很大的發(fā)展空間，為工程的施工質(zhì)量提供可靠的基礎(chǔ)保障。

綜上所述，GPS測(cè)量技術(shù)在工程測(cè)繪中應(yīng)用，不僅能夠提高工程測(cè)繪的精確度和可靠性，而且對(duì)提高工作效率，降低工作強(qiáng)度，對(duì)提高工程測(cè)繪的自動(dòng)化程度具有重要的作用，所以成為工程測(cè)繪中重要的工具。隨著GPS測(cè)量技術(shù)的快速發(fā)展，GPS測(cè)量技術(shù)將會(huì)得到更多的領(lǐng)域應(yīng)用。

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