GPS在工程測量中的實踐應用

劉文平

【摘 要】闡述了GPS 系統(tǒng)的組成及測量特點，從控制測量、地形測圖、地籍測量等方面論述了GPS 在工程測量中的實踐應用。

【關鍵詞】GPS 全球定位系統(tǒng)；控制測量；地形測量

GPS全球定位系統(tǒng)是建立在載波相位觀測值基礎上的實時動態(tài)定位系統(tǒng)。由于GPS 全球定位系統(tǒng)可以高精度并快速地測定坐標，GPS（后文稱靜態(tài)GPS）在工程測量領域已得到廣泛應用，特別是RTK（后文稱動態(tài)GPS）新產品的出現，可以更快速、更方便、更簡捷、高精度地測定坐標。隨著現代科學技術的發(fā)展，體積小、重量輕便于攜帶的GPS 定位裝置和高精度的技術指標為工程測量帶來了極大的方便。

一、GPS 系統(tǒng)的組成與測量特點

GPS 全球定位系統(tǒng)是由空間衛(wèi)星群和地面監(jiān)控系統(tǒng)兩大部分組成，除此之外，測量用戶還應有衛(wèi)星接收設備。GPS 全球定位系統(tǒng)的測量有以下特點：

（一）測站之間無需通視。測站間相互通視一直是測量學的難題。GPS 這一特點，使得選點更加靈活方便。但測站上空必須開闊，以使接收GPS 衛(wèi)星信號不受干擾。

（二）定位精度高。一般雙頻GPS 接收機基線解精度為5mm+1×10-6，而紅外儀標稱精度為5mm+5×10-6，GPS 測量精度與紅外儀相當，但隨著距離的增長，GPS 測量優(yōu)越性愈加突出。實驗證明，在小于50km的基線上，其相對定位精度可達12×10-6，而在100～500km的基線上可達10-6～10-7。

（三）觀測時間短。在采用GPS 布設控制網時，每個測站上的觀測時間一般在30～40min 之間，觀測時間很短；采用快速靜態(tài)定位方法時，觀測時間更短。如，使用Timble4800GPS 接收機的RTK 法可在 5s 以內求得測點坐標。

（四）提供三維坐標。GPS 測量在精確測定觀測站平面位置的同時，可以精確地測定觀測站的大地高程。

（五）操作簡便。GPS 測量的自動化程度很高。目前GPS 接收機已趨于小型化和操作“智能”化，觀測人員只需將天線對中、整平，量取天線高打開電源即可進行自動觀測，利用數據處理軟件對數據進行處理即求得測點三維坐標。而其他觀測工作如衛(wèi)星的捕獲、跟蹤觀測等均由儀器自動完成。

（六）全天候作業(yè)。GPS 觀測可在任何地點、任何時間連續(xù)地進行，一般不受天氣變化的影響。

二、GPS 系統(tǒng)在工程測量中的實踐應用

（一）控制測量中的應用。常規(guī)控制測量如三角測量、導線測量，通常是先布設控制網點，在國家高等級控制網點的基礎上加密次級控制網點，以往是利用全站儀及棱鏡等實施，而在這一過程中要求點間必須通視，而且外業(yè)中不能及時知道測量成果的精度，耗力費時。GPS 靜態(tài)相對定位系統(tǒng)測量時，無需點間通視，就能高精度地進行測定，還可以高精度快速地測定各等級控制點的坐標。但是GPS 靜態(tài)相對定位系統(tǒng)只需要時間進行數據處理，而不能實時定位并知道定位精度，內業(yè)處理后，如果發(fā)現精度不符合要求，必須返工測量。隨著RTK 技術的出現，控制測量既能實時知道定位結果，又能實時知道定位精度，這樣大大提高了作業(yè)效率。

（二）RTK 在地形測圖中的應用。由于RTK 技術可進行實時定位以達到厘米級的精度，因此，RTK 技術可用于控制測量、地形測圖、地籍等測量中。地形測圖一般是用全站儀采集地形、地物碎部點，利用測圖軟件電腦成圖。其要求是不僅測站點與被測的地物、地貌碎部點之間通視，而且還需要2～3 人同時進行操作。采用RTK 技術進行測圖時，一人在基準站架好儀器，另一人背著儀器到每個碎部點立桿并通過電子手簿輸入特征編碼記錄數據，一般取3 s 作為一個記錄單元，在記錄數據時，要求測量人員立點要準確，盡量穩(wěn)住對中桿，同時畫出草圖，以便內業(yè)整圖時提供參考。

（三）RTK 在地籍測量中的應用。地籍測量中應用RTK 技術測定每一宗土地的權屬界址點以及測繪地籍圖，同上述測繪地形圖一樣，能實時測定有關界址點及一些地物點的位置并能達到要求的厘米級精度。將GPS 獲得的數據處理后直接錄入GPS 系統(tǒng)，可及時、精確地獲得地籍圖。但在影響GPS 衛(wèi)星信號接收的遮蔽地帶，應采用全站儀、測距儀、經緯儀等測量工具，采用解析法或圖解法進行細部測量。在建設用地勘測定界測量中，RTK 技術可以實時地測定界樁位置，確定土地使用界限范圍、計算用地面積。利用RTK 技術進行勘測定界放樣是坐標的直接放樣，建設用地勘測定界中的面積量算，實際上由GPS 軟件中的面積計算功能直接計算并進性檢核，避免了常規(guī)的解析法放樣的復雜性，簡化了建設用地勘測定界的工作程序。

三、結語

通過上述對GPS 測量的探討，可以看出GPS在工程測量上具有很大的發(fā)展前景：

GPS 作業(yè)有著極高的精度。它的作業(yè)不受環(huán)境和距離限制，非常適合于地形條件較差的地區(qū)、局部重點工程地區(qū)等。

GPS 測量可極大地提高工作效率。它不受人為因素的影響，整個作業(yè)過程全由微電子技術、計算機技術控制，自動記錄、自動數據預處理，自動平差計算。

RTK 技術將徹底改變了傳統(tǒng)測量模式。RTK 能實時地測出所在位置的空間三維坐標。它可以直接進行實地實時放樣、中樁測量、點位測量等。

GPS 測量可極大地降低勞動作業(yè)強度，減少野外砍伐工作量，提高作業(yè)效率。GPS 測量作業(yè)效率為常規(guī)測量方法的3 倍。

GPS 高精度高程測量同高精度的平面測量一樣，都是GPS 測量應用的重要域。

參考文獻

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