淺析GPS測(cè)量技術(shù)及其在工程測(cè)量中的應(yīng)用

廖敏　劉亞鵬

一、簡(jiǎn)述GPS測(cè)量技術(shù)

近幾年因?yàn)镚PS定位系統(tǒng)的定位數(shù)據(jù)的精確性高和實(shí)時(shí)的自動(dòng)化優(yōu)勢(shì)，使世界上越來(lái)越多的工程測(cè)量研究學(xué)者開(kāi)始對(duì)其產(chǎn)生濃厚的研究興趣。因此GPS定位系統(tǒng)的技術(shù)應(yīng)用得到了進(jìn)一步的改進(jìn)，原來(lái)GPS基本只有一個(gè)工作模式，通過(guò)將兩臺(tái)或多臺(tái)的GPS監(jiān)測(cè)器設(shè)置在特定的點(diǎn)上，通過(guò)對(duì)對(duì)同一的衛(wèi)星進(jìn)行連續(xù)觀測(cè)來(lái)收集觀測(cè)的數(shù)據(jù)在進(jìn)行處理后，給出目標(biāo)觀測(cè)點(diǎn)的基線向量。今天隨著GPS應(yīng)用技術(shù)的不斷發(fā)展快速靜態(tài)定位的模式開(kāi)始得到廣泛的運(yùn)用，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)觀測(cè)目標(biāo)的實(shí)時(shí)和全方位的觀測(cè)。通過(guò)不斷的技術(shù)研究GPS定位系統(tǒng)在工程測(cè)量的應(yīng)用將會(huì)更加廣泛，我們從具體的方面來(lái)分析GPS測(cè)量技術(shù)的應(yīng)用特點(diǎn)。

1.1GPS系統(tǒng)的組成

想要將GPS測(cè)量技術(shù)很好地在工程測(cè)量當(dāng)中利用，就要對(duì)GPS系統(tǒng)的組成及構(gòu)造有一個(gè)十分好的掌握，有一個(gè)很好地了解。從總體上來(lái)看GPS定位系統(tǒng)一共有兩個(gè)大方面的組成部分，分別是提供GPS定位范圍的空間衛(wèi)星群以及有效實(shí)行監(jiān)控的地面監(jiān)控系統(tǒng)。同時(shí)，除了這兩大系統(tǒng)組成部分之外，利用GPS定位系統(tǒng)進(jìn)行定位的用戶還應(yīng)該持有衛(wèi)星的接收設(shè)備。在工程測(cè)量中，隨著GPS定位技術(shù)的不斷發(fā)展，GPS接受設(shè)備逐漸向便攜帶的、體積小、重量輕的方向發(fā)展。

1.2GPS在工程測(cè)量中的應(yīng)用原理和優(yōu)勢(shì)

GPS是一種新型的觀測(cè)手段，在國(guó)際上得到廣泛的應(yīng)用，在交通運(yùn)輸、軍事研究、地質(zhì)勘探、工程建設(shè)等都得到了廣泛的運(yùn)用。在工程測(cè)量中，我們具體的分析GPS測(cè)量技術(shù)應(yīng)用的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。

（1）GPS定位的精度較高。GPS定位系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)精細(xì)的全方位定位，因此具有非常高的定位精度準(zhǔn)確性，這已經(jīng)成為了工程測(cè)量應(yīng)用人員的普遍共識(shí)，所以GPS定位系統(tǒng)的應(yīng)用技術(shù)才會(huì)得到廣泛的應(yīng)用，這主要是與它的高度精確性分不開(kāi)的。GPS系統(tǒng)的測(cè)量精度和紅外儀的測(cè)量精度相差不多，并且隨著距離的不斷加長(zhǎng)，GPS的測(cè)量數(shù)據(jù)的精確性將會(huì)更加凸顯。

（2）GPS定位系統(tǒng)觀測(cè)的時(shí)間較短。當(dāng)GPS定位系統(tǒng)在工程測(cè)量中得到應(yīng)用時(shí)，通常都是運(yùn)用GPS系統(tǒng)來(lái)布設(shè)工程的測(cè)量網(wǎng)點(diǎn)的方法來(lái)進(jìn)行測(cè)量，在每個(gè)布設(shè)的測(cè)量網(wǎng)點(diǎn)上通常需要觀測(cè)的時(shí)間僅為30-40min左右，所以測(cè)量觀測(cè)所花費(fèi)的時(shí)間較短，同時(shí)如果運(yùn)用快速靜態(tài)的GPS應(yīng)用的觀測(cè)方法，時(shí)間將會(huì)更加縮短。

（3）GPS測(cè)量技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化操作。運(yùn)用GPS定位系統(tǒng)進(jìn)行工程測(cè)量可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)的自動(dòng)化，因此操作比較簡(jiǎn)單，尤其是隨著技術(shù)手段的不斷提升，GPS接收器更是逐漸向小型化和運(yùn)用簡(jiǎn)單化發(fā)展，工程的觀測(cè)人員只需要將觀測(cè)的天線按對(duì)應(yīng)位置放好，GPS除了可以定位觀測(cè)站的平面特性的位置之外還可以向用戶提供三維的立體坐標(biāo)。

二、GPS測(cè)量技術(shù)及其在工程測(cè)量中的應(yīng)用

在上述對(duì)GPS測(cè)量技術(shù)的優(yōu)勢(shì)進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上，就可以了解到，GPS測(cè)量技術(shù)是一個(gè)很好地測(cè)量技術(shù)支撐，那么將其在測(cè)量時(shí)候的具體應(yīng)用進(jìn)行具體的分析，以此對(duì)于以后工程測(cè)量的工作有很大的幫助。

2.1GPS在控制測(cè)量網(wǎng)時(shí)的方案運(yùn)用

在運(yùn)用GPS測(cè)量時(shí)要有具體的方案設(shè)計(jì)，并且要逐漸的實(shí)現(xiàn)方案設(shè)計(jì)的優(yōu)化和實(shí)施，要嚴(yán)格的按照方案的計(jì)劃和要求進(jìn)行測(cè)量，在進(jìn)行GPS測(cè)量時(shí)要盡可能的保證視野的開(kāi)闊，在15度高度角上保證沒(méi)有過(guò)多的障礙物，并且四周不能有電磁的干擾，在進(jìn)行GPS測(cè)量站的建設(shè)時(shí)，要充分考慮將測(cè)量站建設(shè)在電磁波反射比較強(qiáng)烈的地點(diǎn)，在靜態(tài)定位作業(yè)時(shí)要使用四顆以上的衛(wèi)星對(duì)測(cè)量目標(biāo)區(qū)域進(jìn)行同步的定位，按照時(shí)段的周期性特征和時(shí)間段的長(zhǎng)短來(lái)相應(yīng)的計(jì)算載波的結(jié)構(gòu)，并且要根據(jù)具體的定位圖形來(lái)描繪出一個(gè)封閉式的多邊形結(jié)構(gòu)。這樣可以有效的保證控制網(wǎng)的有效實(shí)施，提高整個(gè)控制網(wǎng)的精確度。

2.2GPS在工程測(cè)量中的應(yīng)用

（1）施工水準(zhǔn)點(diǎn)的控制測(cè)定。施工的水準(zhǔn)點(diǎn)是指每個(gè)一段距離所布設(shè)的高程布設(shè)網(wǎng)點(diǎn)，在GPS定位系統(tǒng)的工程測(cè)量技術(shù)沒(méi)有應(yīng)用以前，工程測(cè)量單位通常都采用傳統(tǒng)的放線測(cè)量的方法來(lái)確定水準(zhǔn)點(diǎn)的布設(shè)區(qū)域，但是如果一些工程沒(méi)有做到去實(shí)地考察就容易使工程的測(cè)量預(yù)算出現(xiàn)不合理的現(xiàn)象，從而使水準(zhǔn)點(diǎn)的測(cè)量的點(diǎn)距加大。水準(zhǔn)點(diǎn)的布設(shè)距離加大夠就會(huì)使測(cè)量的數(shù)據(jù)不能做到更加精確化，從而使測(cè)量數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確。當(dāng)運(yùn)用GPS測(cè)量技術(shù)時(shí)，可以彌補(bǔ)這些誤差，通過(guò)GPS的接收器來(lái)實(shí)時(shí)的接收衛(wèi)星傳回的數(shù)據(jù)信號(hào)，對(duì)水準(zhǔn)點(diǎn)的布設(shè)進(jìn)行控制，從而可以不斷的協(xié)調(diào)工程觀測(cè)的整體進(jìn)程。例如在公路工程施工的水準(zhǔn)點(diǎn)布設(shè)時(shí)，可以通過(guò)GPS定位系統(tǒng)，傳達(dá)衛(wèi)星觀測(cè)的同步照片，對(duì)公路的建設(shè)路段和地勢(shì)特點(diǎn)來(lái)進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)控，從而可以在公路線中每隔200m就可以設(shè)置一個(gè)施工水準(zhǔn)點(diǎn)。

（2）有效的控制測(cè)量。運(yùn)用GPS定位系統(tǒng)進(jìn)行工程測(cè)量工作，一共有兩個(gè)測(cè)量模式：第一，快速靜態(tài)定位模式，具體的作業(yè)方式是，然后加收同步衛(wèi)星的觀測(cè)數(shù)據(jù)，然后確定用戶站的三維目標(biāo)，當(dāng)確定的結(jié)果的計(jì)算達(dá)到一定的穩(wěn)定值，就能主確定觀測(cè)的精確值。第二，動(dòng)態(tài)定位模式，在進(jìn)行測(cè)量時(shí)需要先靜止觀測(cè)數(shù)分鐘，然后流動(dòng)站就可以按照事先采定的數(shù)據(jù)來(lái)進(jìn)行自動(dòng)監(jiān)測(cè)。動(dòng)態(tài)定位的模式的操作更為簡(jiǎn)單。因此在進(jìn)行工程測(cè)量工作時(shí)，應(yīng)該根據(jù)工程監(jiān)測(cè)的具體要求來(lái)選擇用哪種監(jiān)測(cè)模式。一般在一些測(cè)量數(shù)據(jù)要求較高的工程中，如隧道建設(shè)工程、大型橋梁和建筑工程等，通常采用快速靜態(tài)定位的模式。而動(dòng)態(tài)定位的模式通常用于公路工程的測(cè)量中，可以完成公路所處地形的測(cè)繪和公路各個(gè)側(cè)面的測(cè)量。因?yàn)楣窚y(cè)量的視野比較寬闊，一般不會(huì)有障礙物阻擋視野所以，整個(gè)測(cè)量不需要通視。

（3）大比例尺的地圖繪制。運(yùn)用GPS定位可以對(duì)工程所處區(qū)域進(jìn)行比例尺的測(cè)繪工作，通常在工程施工之前，都需要事先測(cè)定工程區(qū)域的地形圖，以此掌握工程施工中可能受到的影響。運(yùn)用GPS動(dòng)態(tài)測(cè)量的方法，可以準(zhǔn)確的獲取工程的整體概況數(shù)據(jù)，然后根據(jù)收集的數(shù)據(jù)利用繪圖軟件進(jìn)行地形圖繪制。具有非常明顯的數(shù)據(jù)采集效率高、速度快、準(zhǔn)確性高的特點(diǎn)。

三、結(jié)束語(yǔ)

總之，GPS技術(shù)的作用和優(yōu)點(diǎn)比較突出，這一技術(shù)要想在今后的測(cè)量工程中得到有效的應(yīng)用和推廣，需要國(guó)家相關(guān)部門(mén)不斷提升科研資金的投入力度，不斷研究，深入探索，只有這樣才能提升這一測(cè)量技術(shù)的系統(tǒng)性。雖然，測(cè)量工作的基本原理比較復(fù)雜，但是，其屬于高新技術(shù)的一種，找到突破口，提升測(cè)量工作的準(zhǔn)確性和高效性才能夠促進(jìn)測(cè)量事業(yè)的長(zhǎng)足發(fā)展。

（作者單位：新余良山礦業(yè)有限責(zé)任公司）