試論GPS技術(shù)在工程測(cè)量中的應(yīng)用

吳佳

摘 要：在工程建設(shè)當(dāng)中的測(cè)繪工作是非常重要的一部分，而工作中對(duì)于數(shù)據(jù)、成果、和技術(shù)應(yīng)用也有著較高的要求，這也就需要在工程的測(cè)繪工作時(shí)具有較高的技術(shù)作為工作的基本支持。而GPS測(cè)繪技術(shù)在工程的測(cè)繪過(guò)程當(dāng)中，能夠有效提高工程測(cè)繪的工作效率和工作的精度，在實(shí)際的應(yīng)用上能夠加強(qiáng)各行業(yè)與各項(xiàng)工作的速度和成效，在現(xiàn)階段有著良好的發(fā)展前景。文章對(duì)GPS技術(shù)進(jìn)行了闡述，并對(duì)GPS技術(shù)在工程中的應(yīng)用分析。

關(guān)鍵詞：GPS技術(shù)；工程測(cè)量；應(yīng)用

一、GPS技術(shù)概述

GPS 技術(shù)作為一種新型的觀測(cè)方法，是以衛(wèi)星為基礎(chǔ)，可以全方位實(shí)時(shí)定位和三維導(dǎo)航海陸空，具有高效益、抗干擾性、操作簡(jiǎn)便、精度高、全天候等特點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用在各個(gè)領(lǐng)域中，如工程建設(shè)領(lǐng)域、地質(zhì)勘探領(lǐng)域、軍事研究領(lǐng)域、交通運(yùn)輸行業(yè)等。通常GPS 技術(shù)在工程測(cè)量中的應(yīng)用，其具有如下幾方面的優(yōu)勢(shì)： 1.觀測(cè)時(shí)間短： 將GPS 技術(shù)應(yīng)用于工程測(cè)量中，可以在實(shí)際測(cè)量中有效運(yùn)用GPS 定位系統(tǒng)，合理布設(shè)工程的測(cè)量網(wǎng)點(diǎn)； 由于每個(gè)布設(shè)點(diǎn)的時(shí)間只需要30 ～ 40min，因而在具體觀測(cè)中所花費(fèi)的時(shí)間相對(duì)較短，而有效運(yùn)用快速靜態(tài)的GPS 定位，則能進(jìn)一步縮短測(cè)量時(shí)間； 2.定位精度高： GPS 系統(tǒng)的構(gòu)成部分包括用戶儀器、地面監(jiān)控站、空間衛(wèi)星等，其中用戶儀器可以連接多顆衛(wèi)星，能對(duì)大氣折光差、衛(wèi)星鐘差、衛(wèi)星軌道誤差等一些系統(tǒng)性誤差加以消除，提高GPS 系統(tǒng)的精準(zhǔn)性。工程測(cè)量人員充分意識(shí)到GPS 技術(shù)在工程測(cè)量領(lǐng)域的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，將其合理運(yùn)用在工程測(cè)量工作中，以便體現(xiàn)出數(shù)據(jù)測(cè)量的準(zhǔn)確性及精確性； 3. 自動(dòng)化操作： 將GPS 定位系統(tǒng)應(yīng)用在工程測(cè)量中，可以更好地實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)自動(dòng)化測(cè)量的目的。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，GPS 測(cè)量技術(shù)中的接收器更加小型化，在實(shí)際運(yùn)用中也更為簡(jiǎn)單，工程測(cè)量人員只需在相應(yīng)位置上恰當(dāng)放置貫徹所需的天線，借助GPS 測(cè)量技術(shù)即可實(shí)時(shí)定位觀測(cè)站平面特性位置，及時(shí)為用戶提供三維立體坐標(biāo)； 4. 用途廣泛。GPS 技術(shù)在各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用較為廣泛，尤其是測(cè)繪領(lǐng)域，如在大地測(cè)量中的應(yīng)用，利用GPS 技術(shù)監(jiān)測(cè)地殼板塊運(yùn)動(dòng)，構(gòu)建各種工程監(jiān)測(cè)網(wǎng)等?？梢哉f(shuō)，GPS 技術(shù)在工程測(cè)量具有廣闊的的應(yīng)用前景，工程施工自動(dòng)控制系統(tǒng)和自動(dòng)變形檢測(cè)系統(tǒng)等都會(huì)成為未來(lái)的重要研究方向。

二、GPS技術(shù)在工程測(cè)量中的應(yīng)用

1.在工程測(cè)量中應(yīng)用靜態(tài)GPS相對(duì)定位

靜態(tài)相對(duì)定位技術(shù)指的是，通過(guò)采取至少兩臺(tái)左右的接收器，接受衛(wèi)星信號(hào)之后處理獲取的數(shù)據(jù)，最后精準(zhǔn)計(jì)算出控制點(diǎn)的坐標(biāo)。并且結(jié)合某一點(diǎn)的位置，便可以計(jì)算取其他測(cè)量點(diǎn)的位置。在實(shí)際工程測(cè)量中，比較普遍運(yùn)用靜態(tài)相對(duì)定位技術(shù)，主要是其具有較高的測(cè)量精度和準(zhǔn)確度。比如說(shuō)，在野外涵洞、測(cè)量地球定位、檢測(cè)位移、或者是大隧道等等測(cè)量中。此外，在我國(guó)高速公路展開(kāi)工程測(cè)量時(shí)，由于要求非常高的測(cè)量精度，并且考慮到高速公路具有非常長(zhǎng)的距離，已知控制點(diǎn)數(shù)量較少，因此需要在野外明確一些控制點(diǎn)。如果采取其他測(cè)量方式，會(huì)導(dǎo)致工程測(cè)量工作比較繁瑣，并且無(wú)法滿足高速公路對(duì)于精準(zhǔn)度的要求。而利用GPS 測(cè)量技術(shù)，可以有效解決上述問(wèn)題，隨著我國(guó)公路工程建設(shè)加強(qiáng)對(duì)GPS 技術(shù)的運(yùn)用，充分的發(fā)揮出精度較高的控制網(wǎng)性能。GPS 技術(shù)在定位控制點(diǎn)時(shí)，可以將幾十千米的測(cè)量誤差控制在2cm 以內(nèi)，此種優(yōu)勢(shì)是其他測(cè)量技術(shù)所不具備的。除了可以在公路工程測(cè)量中使用GPS 技術(shù)，在橋梁工程和隧道工程中，也可以使用此種測(cè)量技術(shù)，以此獲取高清的圖像信息。

2. 在工程測(cè)量中應(yīng)用動(dòng)態(tài)GPS相對(duì)定位

GPS 動(dòng)態(tài)測(cè)量技術(shù)指的是，結(jié)合某參照物體的加速度、速度、位置、以及時(shí)間等等參數(shù)，來(lái)實(shí)時(shí)測(cè)量運(yùn)用物體的信息?？梢哉f(shuō)，GPS 實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)定位的測(cè)量原理，便是通過(guò)安裝在運(yùn)動(dòng)物體上的GPS 接收器，以此實(shí)時(shí)測(cè)量GPS 信號(hào)接收機(jī)器上天線的位置。相比較靜態(tài)GPS 相對(duì)定位，動(dòng)態(tài)GPS 相對(duì)定位通過(guò)固定某一臺(tái)接收器，將其作為參照物； 其他接收器處于運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，此類接收器屬于流動(dòng)站。通過(guò)計(jì)算兩個(gè)站之間的信號(hào)距離，便可以獲取每個(gè)流動(dòng)站的位移和坐標(biāo)。就現(xiàn)階段而言，有兩種方式可以處理GPS 動(dòng)態(tài)測(cè)量獲取的差分?jǐn)?shù)據(jù)，分別是即時(shí)處理和滯后處理。即時(shí)處理數(shù)據(jù)也就是在獲取測(cè)量信息之后，基準(zhǔn)站第一時(shí)間將信息傳輸?shù)搅鲃?dòng)站，通過(guò)對(duì)比處理之后，形成數(shù)據(jù)鏈，以此來(lái)實(shí)時(shí)傳送測(cè)量數(shù)據(jù)。而滯后處理數(shù)據(jù)是指，獲取測(cè)量數(shù)據(jù)之后不需要及時(shí)進(jìn)行輸送，只需要對(duì)一些數(shù)據(jù)進(jìn)行后期處理?，F(xiàn)如今，在國(guó)外的道路勘測(cè)工程中，比較普遍使用動(dòng)態(tài)GPS 相對(duì)定位技術(shù)，并且獲取良好的測(cè)量成果。但是我國(guó)此方面技術(shù)還不夠完善，還需要進(jìn)一步完善和發(fā)展。國(guó)家某高校研制出一種由一個(gè)捷聯(lián)式慣性系統(tǒng)、一臺(tái)計(jì)算機(jī)、以及兩個(gè)接收器所構(gòu)成的新型動(dòng)態(tài)定位系統(tǒng)，通過(guò)使用此系統(tǒng)，能夠在測(cè)量道路工程中，實(shí)施直線定位和曲線定位。

3.帶RTK的碎部測(cè)量與放樣

RTK 技術(shù)又被稱作為載波相位差分技術(shù)，此種測(cè)量技術(shù)可以實(shí)時(shí)處理兩個(gè)測(cè)站載波相位觀測(cè)量。RTK技術(shù)主要是運(yùn)用到測(cè)繪地籍圖、地形圖、以及房地產(chǎn)的平面位置等施工中。RTK技術(shù)操作比較簡(jiǎn)單，只需要一個(gè)工程人員操作即可，在一個(gè)特征點(diǎn)上固定住GPS 接收器，同時(shí)輸入此特征點(diǎn)的編碼即可。在計(jì)算機(jī)中輸入某范圍內(nèi)的地物特征點(diǎn)信息，利用專業(yè)的成圖軟件，工作人員便可以獲取相應(yīng)的圖形信心。

4.區(qū)域差分網(wǎng)下的碎部測(cè)量與放樣

基于區(qū)域GPS 差分網(wǎng)，可以實(shí)施區(qū)域性GPS 差分系統(tǒng)下的碎部測(cè)量與放樣。同RTK 單基點(diǎn)載波相位差分相比較，區(qū)域差分的基準(zhǔn)站不局限于一個(gè)，由多個(gè)基準(zhǔn)站構(gòu)成基準(zhǔn)網(wǎng)，之后可以提供每個(gè)基準(zhǔn)站的差分信息?；谧陨砦恢?，用戶接收機(jī)可以明確每個(gè)基準(zhǔn)站差分信息的權(quán)，根據(jù)非等權(quán)平差之后，產(chǎn)生自身的差分改正數(shù)，最終實(shí)現(xiàn)差分定位。

三、結(jié)語(yǔ)

隨著科技的發(fā)展與社會(huì)的進(jìn)步，GPS 技術(shù)在工程測(cè)量中的應(yīng)用有效打破了傳統(tǒng)工程測(cè)量的局限性，有利于降低人員的工作強(qiáng)度，提高工程測(cè)量的精確性和可靠性，進(jìn)一步推動(dòng)工程測(cè)量的發(fā)展?？傊?，GPS 測(cè)量技術(shù)的發(fā)展?jié)摿κ志薮?，?duì)測(cè)繪定位技術(shù)領(lǐng)域而言會(huì)是一次全新的變革和發(fā)展，將會(huì)擁有更為廣闊的應(yīng)用前景，產(chǎn)生顯著的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益，進(jìn)一步提高定位系統(tǒng)的性能。

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