工程測量中GPS技術(shù)應(yīng)用及其精度

田　強(qiáng)（利川市城鎮(zhèn)規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院，湖北利川445400）

工程測量中GPS技術(shù)應(yīng)用及其精度

田強(qiáng)（利川市城鎮(zhèn)規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院，湖北利川445400）

隨著我國工程建設(shè)的不斷發(fā)展，現(xiàn)代工程建設(shè)也是日益多元化，為了順應(yīng)多元化需求，工程測量技術(shù)也在快速的發(fā)展和創(chuàng)新。GPS技術(shù)作為一種非常重要的工程測量手段，具備有很多的優(yōu)勢，如精度高、易操作、效率高，已經(jīng)在工程建設(shè)中獲得了非常廣泛的應(yīng)用。本文主要分析了工程測量中GPS技術(shù)的具體應(yīng)用及其應(yīng)用精度，說明了其在建筑工程測量中的重要應(yīng)用價(jià)值，結(jié)合實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)提出了一些提升測量精度的建議，以供參考。

工程測量；GPS技術(shù)；應(yīng)用；精度

引言

GPS測量技術(shù)具備非常多的優(yōu)勢，如精度高、效果好、易操作等，已經(jīng)在現(xiàn)代工程測量中獲得了非常廣泛的應(yīng)用，已然成為現(xiàn)代工程測量過程中不可或缺的組成部分，通過GPS測量技術(shù)的使用大大促進(jìn)了現(xiàn)代工程測量的智能化、自動化以及規(guī)?；l(fā)展。以下針對我國現(xiàn)代工程測量中GPS測量技術(shù)的具體應(yīng)用狀況進(jìn)行綜合分析。

1　工程測量中GPS技術(shù)的應(yīng)用

1.1地形、地籍以及房地產(chǎn)測量中的應(yīng)用

因?yàn)槌鞘?、礦區(qū)等不同的項(xiàng)目工程在進(jìn)行規(guī)劃及建設(shè)管理的時(shí)候要求的地圖具有不同的比例尺，所以需要針對地形進(jìn)行測量。進(jìn)行地籍房地產(chǎn)測量的時(shí)候則側(cè)重于土地權(quán)屬界址點(diǎn)精確位置的界定，同時(shí)還需要為土地及房產(chǎn)管理提供具有較大比例尺的平面圖，并測量計(jì)算房屋面積。在對上述項(xiàng)目進(jìn)行測量時(shí)GPS測量技術(shù)在其中發(fā)揮著不可替代的作用。應(yīng)用GPS技術(shù)可以加快各個(gè)待測點(diǎn)的三維坐標(biāo)測量速度，同時(shí)所得數(shù)據(jù)結(jié)果通常精度較高。再結(jié)合近幾年發(fā)展起來的RTK測量技術(shù)，RTK測量技術(shù)的使用條件非常寬泛，基本沒有限制，對于基準(zhǔn)控制點(diǎn)數(shù)目沒有要求，即便是可以使用的基準(zhǔn)控制點(diǎn)非常少同樣能夠完成測量工作。在觀測界址點(diǎn)、地物點(diǎn)以及地形點(diǎn)坐標(biāo)的時(shí)候，不需要布置任何級別的控制點(diǎn)就能夠進(jìn)行精確快速測量。另外，該技術(shù)還可以將各級控制點(diǎn)不同比例尺電子地圖一次性全部繪制完成。與靜態(tài)、快速靜態(tài)以及動態(tài)測量相比較而言，RTK技術(shù)不需要對數(shù)據(jù)進(jìn)行后續(xù)處理便能夠得到厘米級精度，在野外測量過程中便可以實(shí)時(shí)獲得高精度結(jié)果。

1.2城市測量中的應(yīng)用

隨著我國城市化進(jìn)程的深入推進(jìn)，我國的城市規(guī)模的迅速擴(kuò)張，城市工程測量也隨之獲得了較快發(fā)展。城市工程測量中具備與地形、地籍以及房地產(chǎn)測量不同特征，在實(shí)施城市工程測量時(shí)，必須首先實(shí)施測量。因?yàn)槌鞘袦y繪工作所必須的之有關(guān)的基礎(chǔ)資料以及高等級控制點(diǎn)等都必須通過大地測量才可以得到。之后把所得資料與GPS測量技術(shù)進(jìn)行結(jié)合，通過對城市建設(shè)及規(guī)劃管理的工程測量成圖、成果的測量就可以建立工程控制網(wǎng)和城市控制網(wǎng)。但是在通過GPS技術(shù)來測量城市工程時(shí)必須要嚴(yán)格遵循《全球定位系統(tǒng)測量規(guī)范》以及有關(guān)設(shè)計(jì)技術(shù)要求，再結(jié)合衛(wèi)星運(yùn)轉(zhuǎn)到所測量城市上空的準(zhǔn)確時(shí)間來制定城市測量方案。通常每個(gè)觀測點(diǎn)設(shè)站應(yīng)該不得少于2次，觀測時(shí)長大約在30～60min范圍內(nèi)，盡量在白天進(jìn)行觀測。許多沿海城市，其在發(fā)展過程中需要不斷的擴(kuò)大城市規(guī)模并實(shí)施城市建設(shè)，這就要求實(shí)施大規(guī)模圍墾建設(shè)。因?yàn)閲鷫üこ叹嚯x岸邊較近，在受潮汐作用的影響嚴(yán)重的施工點(diǎn)數(shù)目比較多，另外，還有很多施工項(xiàng)目是要求在水上進(jìn)行作業(yè)的，在這樣場合傳統(tǒng)測量技術(shù)很難發(fā)揮作用，通過GPS測量技術(shù)可以很好的解決該問題。

1.3礦山測量中的應(yīng)用

由于工程測量中自然環(huán)境對于GPS測量技術(shù)基本沒有影響。所以其可在礦山測量中發(fā)揮極其重要的作用。在進(jìn)行地形測量，礦區(qū)控制點(diǎn)加密及鉆孔剖面點(diǎn)、探井、探槽、取樣鉆孔、坑口、近井點(diǎn)、地質(zhì)點(diǎn)、坑口位置點(diǎn)的坐標(biāo)放樣以及求測，地質(zhì)填圖，工程作業(yè)調(diào)度等方面GPS RTK測量技術(shù)所發(fā)揮的作用是不言而喻的。

1.4路線、橋、隧勘察中的應(yīng)用

GPS RTK測量技術(shù)的問世使得公路測量模式得到了徹底改變。該技術(shù)不但具備GPS測量技術(shù)的易操作、高效性、精準(zhǔn)性等特征，同時(shí)還可以實(shí)時(shí)測量所在空間位置的三維坐標(biāo)，及時(shí)獲得所需要的測量結(jié)果，能夠直接實(shí)施實(shí)地實(shí)時(shí)放樣、點(diǎn)位測量、中樁測量等，對于路線、橋、隧的勘察而言非常適用。

2　工程測量中GPS技術(shù)精度分析

GPS技術(shù)能夠在導(dǎo)航時(shí)鎖定運(yùn)動目標(biāo)的速度以及三維坐標(biāo)，通過多種方式對高程及平面實(shí)施測量。所以GPS測量精度與常規(guī)方法相比較而言要高很多。然而由于各種因素的影響，GPS測量其精度還是會出現(xiàn)不穩(wěn)定的狀況，下面主要針對這些因素進(jìn)行分析：

2.1GPS衛(wèi)星對測量精度的影響

GPS測量技術(shù)主要就是基于GPS衛(wèi)星的定位功能來進(jìn)行測量，所以GPS測量技術(shù)其測量精度直接受到GPS衛(wèi)星定位精準(zhǔn)度的影響。但是現(xiàn)階段所采取的單點(diǎn)定位方式會使得衛(wèi)星星歷提供的的測量結(jié)果和衛(wèi)星實(shí)際所處位置存在差異，進(jìn)而引起誤差。該誤差的存在通常會直接影響GPS測量精度，所以需要通過區(qū)域性的GPS跟蹤網(wǎng)來跟蹤確定GPS衛(wèi)星軌道。因?yàn)閱吸c(diǎn)定位具有較低的精度，無法獲得GPS測量需要的高精度要求，所以應(yīng)該不再考慮衛(wèi)星軌道誤差，而應(yīng)該直接以導(dǎo)航電文所得到的衛(wèi)星軌道作為基準(zhǔn)，此外還應(yīng)該保持跟蹤站地心坐標(biāo)精度，衛(wèi)星在運(yùn)行過程中外界攝動力都會影響其運(yùn)行，由此產(chǎn)生多余復(fù)雜的衛(wèi)星軌道，同時(shí)要通過加權(quán)約束基準(zhǔn)獲得5cm以上的相對坐標(biāo)值。通過這樣的方式就只需要針對跟蹤基站實(shí)施數(shù)據(jù)分析就可以對軌道誤差進(jìn)行修正，將精密的星歷傳送給客戶，進(jìn)而提升GPS測量精度。

2.2接收設(shè)備對GPS測量精確度的影響

信號被接受設(shè)備接收的時(shí)候，信號的輸入強(qiáng)度和輸入方向變化都會影響相位中心位置，導(dǎo)致理想相位中心位置與實(shí)際相位中心位置之間出現(xiàn)差異，進(jìn)而影響GPS測量精確度。所以在正式實(shí)施GPS測量之前首先需要對接收設(shè)備天線的穩(wěn)定性和相位中心進(jìn)行檢查，滿足要求之后才可以開始測量，只有這樣才可以確保最終的測量精度。還要對接收設(shè)備野外作業(yè)性能進(jìn)行檢查，保證接收設(shè)備可以完全適應(yīng)野外實(shí)地測量具體環(huán)境。另外，如果測程不同其精度通常也會出現(xiàn)變化，同一臺設(shè)備在不同的時(shí)間或者不同的地點(diǎn)進(jìn)行測量時(shí)，由于所處的環(huán)境無法確保完全一樣，所以其精度也會不一樣。甚至還需要考慮到頻標(biāo)穩(wěn)定性對于結(jié)果精度的影響。這就要求充分了解并掌握接收設(shè)備的各項(xiàng)參數(shù)指標(biāo)，在此基礎(chǔ)上制定較為合理完善的GPS測量計(jì)劃，在確保GPS測量任務(wù)的同時(shí)還可以保證測量精度。

2.3衛(wèi)星信號傳播對GPS測量精度的影響

衛(wèi)星信號在傳播的過程中會受到多方面因素的影響，如大氣層的彌散特性會對信號產(chǎn)生折射、測站附近聚集很多反射物同樣會引起折射等，直接導(dǎo)致傳播路徑出現(xiàn)偏差，傳播速度出現(xiàn)改變，最終影響到GPS測量精度。所以需要采取有效措施減小電離層或者實(shí)現(xiàn)多路徑的形式來降低誤差，進(jìn)而提升精度。①修正GPS測量的重要手段就是電離層模型。通過導(dǎo)航電文給出的電離層模型能夠有效修正單頻GPS接收機(jī)；②GPS精度的提升還可以通過同步觀測值求差法來實(shí)現(xiàn)。因?yàn)樾l(wèi)星信號抵達(dá)各個(gè)觀測站的時(shí)候具備路徑相近或者介質(zhì)狀況相似的特征，可以通過兩臺接收機(jī)實(shí)施同步觀測并取其差，這樣可以顯著降低電離層折射。③可通過雙頻觀測實(shí)現(xiàn)對兩個(gè)偽距的測量，根據(jù)電離層折射和信號頻率特性，基于測量結(jié)果獲得電離層改正數(shù)，以提升GPS測量精度。此外，在布置站點(diǎn)的時(shí)候需要綜合考慮，比如，盡量避免將站點(diǎn)設(shè)置在山谷、盆地以及山坡等位置，最好是設(shè)置在距離大面積平靜水面較遠(yuǎn)的位置。

3　結(jié)束語

GPS測量技術(shù)由于具備精度高、易操作、效率高等諸多優(yōu)點(diǎn)，已然成為現(xiàn)階段工程測量中作為關(guān)鍵的技術(shù)手段之一，已經(jīng)獲得了非常廣泛的應(yīng)用，甚至出現(xiàn)了更加完善的GPS RTK新技術(shù)，進(jìn)一步擴(kuò)大其應(yīng)用前景。GPS測量技術(shù)在應(yīng)用過程中的精度雖然受到GPS衛(wèi)星、接收設(shè)備以及衛(wèi)星信號傳播等多方面因素的影響，但是利用行之有效的應(yīng)對措施能夠確保其測量精度。

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P228.4

A

2095-2066（2016）26-0117-02

2016-9-2

田 強(qiáng)（1985-），男，助理工程師，本科，主要從事工程測量、城市規(guī)劃工作。