對工程測量中GPS技術(shù)的應(yīng)用及精度研究

王計(jì)量

摘要：隨著科技的不斷發(fā)展，對于GPS技術(shù)的要求也越來越高。因此，不斷分析與研究GPS在工程測量中的精度研究對于提高測量精度具有一定的現(xiàn)實(shí)意義。本文重點(diǎn)對這一技術(shù)的發(fā)展以及具體應(yīng)用情況進(jìn)行了論述，希望可以促進(jìn)今后測量精度水平的進(jìn)一步提升。

關(guān)鍵詞：GPS技術(shù)；工程控制測量；應(yīng)用；測量精度

引言

在當(dāng)前的工程測量過程中，GPS技術(shù)的應(yīng)用是十分廣泛的。因?yàn)槠渥陨砭哂惺诛@著的特點(diǎn)。首先這一技術(shù)不會(huì)受到環(huán)境的影響，其次它具有較高的測量精度，第三，其自動(dòng)化水平相對發(fā)達(dá)，并且可以應(yīng)用在很多的領(lǐng)域中。與傳統(tǒng)的工程測量技術(shù)手段相比，GPS技術(shù)是一種重要的創(chuàng)新，是在傳統(tǒng)工程測量基礎(chǔ)上的革命。因?yàn)檫@項(xiàng)技術(shù)打破了天氣以及通視條件的束縛，在定位精度上變得更高，并且操作也十分便捷，具有較高的自動(dòng)化水平，不需要投入較高的成本就能實(shí)現(xiàn)工程測量的工作。所以，對GPS技術(shù)的應(yīng)用情況進(jìn)行研究是十分重要的。并且具有一定的現(xiàn)實(shí)意義，當(dāng)前，人們對工程測量的精度提出了更加嚴(yán)格的要求，所以通過GPS技術(shù)的研究可以幫助我國工程測量工作得到進(jìn)一步的發(fā)展。

1.GPS技術(shù)在工程測量中的應(yīng)用優(yōu)勢

工程測量一般測量范圍較小，在實(shí)地測量時(shí)通常結(jié)合經(jīng)緯儀、全站儀、水準(zhǔn)儀等設(shè)備，要求在測量過程中點(diǎn)和點(diǎn)之間要互通，而采用GPS技術(shù)能很好的解決這類問題，保證數(shù)據(jù)準(zhǔn)確GPS技術(shù)中方格網(wǎng)點(diǎn)的誤差也相對較小，而且控制范圍較大，能提高增強(qiáng)圖形的準(zhǔn)確系數(shù)和點(diǎn)位的趨近速度，采用GPS測量建筑方格網(wǎng)與常規(guī)測量法相比，效率可提高一倍以上，并能大幅度降低作業(yè)人員的勞動(dòng)強(qiáng)度一個(gè)參考站可有多臺(tái)流動(dòng)站作業(yè)，流動(dòng)站不需由基準(zhǔn)站指揮，單人即可獨(dú)立作業(yè)。除此，GPS技術(shù)在工程測量中所具有的主要優(yōu)勢包含以下三個(gè)方面。

1.1具有較高的自動(dòng)化程度

采用GPS技術(shù)應(yīng)用在工程控制測量過程中，主要是通過GPS接收機(jī)對測量信號進(jìn)行傳輸?shù)?，將天線安裝在檢測站上，同時(shí)啟動(dòng)接收單元，GPS接收機(jī)就可以正常的進(jìn)行工作，隨后在完成測量工作以后，將電源關(guān)閉，接收機(jī)就結(jié)束自動(dòng)接收的任務(wù)，同時(shí)將其傳輸?shù)綌?shù)據(jù)處理中心中，并對相關(guān)的數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算。

1.2具有廣闊的適用范圍

無論是在我國的各個(gè)領(lǐng)域中，GPS技術(shù)的應(yīng)用都十分的廣泛，尤其是在工程測繪時(shí)，施工人員對GPS技術(shù)十分青睞。工程測繪補(bǔ)償中，不僅需要對地殼板塊的運(yùn)動(dòng)情況進(jìn)行檢測，還需要對大地以及其他工程開展測量工作，所以將這一技術(shù)應(yīng)用在工程控制測量中的發(fā)展前景是十分廣闊的，并且這一技術(shù)能夠進(jìn)行自動(dòng)化的檢測，在今后的研究過程中將是一個(gè)重要的研究內(nèi)容。

1.3具有較高的測量精度

GPS技術(shù)在測量精度方面，如果進(jìn)行短距離的測量，那么能夠滿足毫米的級別，如果進(jìn)行差分導(dǎo)航，那么精度可以達(dá)到厘米的級別，因此在對工程建筑以及構(gòu)造物進(jìn)行監(jiān)測的過程中，通過這一技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)的定位測量，在相應(yīng)的處理軟件以后，可以對數(shù)據(jù)進(jìn)行及時(shí)高效的處理效果，這樣讓相應(yīng)的高程以及平面精度都達(dá)到毫米的精確度。

2.GPS技術(shù)在工程測量中的應(yīng)用

本文以實(shí)際工程為例，該工程采用了6臺(tái)Ashtech型靜態(tài)單頻GPS接收機(jī)（測量精度為5mm±1ppm）采集野外信息，作業(yè)基本要求包括：數(shù)據(jù)采樣率（S）不超過30s；時(shí)段長度不小于60min；同時(shí)觀測有效衛(wèi)星數(shù)量不小于4；平均重復(fù)設(shè)站數(shù)不小于1.6；同時(shí)觀測有效衛(wèi)星書不小于4；衛(wèi)星截止高度不小于15°。每時(shí)段觀測都采用測量天線高兩次的方式，相差小于3mm，天線高為測量的平均值。GPS觀測數(shù)據(jù)采用Ashtechsolutoons2.5進(jìn)行基線解算，以此保證每一個(gè)基線都能求出整周模糊度。GPS技術(shù)在工程控制測量中的應(yīng)用主要表現(xiàn)為以下幾個(gè)方面：

2.1可以實(shí)現(xiàn)靜態(tài)定位的效果

在每個(gè)流動(dòng)站中分別設(shè)置GPS接收機(jī)，在進(jìn)行觀測的過程中，主要采用靜止觀測的方式，同時(shí)，可以對太空衛(wèi)星傳輸過來的信號進(jìn)行接收，對基準(zhǔn)站的同步數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄，在此基礎(chǔ)上，對監(jiān)測站一周所產(chǎn)生的未知數(shù)和三維坐標(biāo)加以進(jìn)一步的解算，如果測量的精度符合相應(yīng)要求的規(guī)定，那么就可以停止測量，如果測量精度受到諸多因素的影響，不能保證其精度的準(zhǔn)確性，那么就需要對測量進(jìn)行加密控制，所以即便是在惡劣的環(huán)境以及地形中，都可以促進(jìn)測量精度準(zhǔn)確性的提高。

2.2可以實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)定位的效果

在測量的過程中，實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)定位需要做好前期的準(zhǔn)備工作。并且前期準(zhǔn)備是是十分重要的，應(yīng)該先選取一個(gè)合理的控制點(diǎn)，并且在這個(gè)控制點(diǎn)上觀察一段時(shí)間，事先設(shè)置好流動(dòng)站，這樣就可以在流動(dòng)站上進(jìn)行自動(dòng)測量，同時(shí)將基準(zhǔn)站觀測到的數(shù)據(jù)相互結(jié)合在一起，這樣就能夠?qū)⒕唧w的坐標(biāo)位置確定下來，以實(shí)現(xiàn)對測量結(jié)果的要求，實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)定位。當(dāng)前工程測量對于精度的要求相對較高，通常要求測量精度達(dá)到厘米級別，動(dòng)態(tài)定位能夠獨(dú)立完成樁測量、地形圖測繪、縱橫斷面測量等，并且具有非常高的測量精度，致使動(dòng)態(tài)定位技術(shù)在工程測量中具有非常好的應(yīng)用前景。

2.3測繪大比例尺地形圖

傳統(tǒng)的測法測站與碎部點(diǎn)之間必須通視，不僅拼圖環(huán)節(jié)的精度不能保證，并且還需要至少兩人進(jìn)行工作，花費(fèi)較長的時(shí)間。采用GPS技術(shù)，僅僅需要一臺(tái)機(jī)器和一個(gè)人，并且花費(fèi)幾秒鐘的時(shí)間，就能夠完成碎部點(diǎn)高程以及坐標(biāo)的測繪工作，然后輸入特征編碼，能夠迅速成圖，顯著的降低了繪圖難度，提高測繪速度。

2.4選線以及放樣

將GPS的接收機(jī)作為流動(dòng)站，在一定的距離接收測量數(shù)據(jù)，對重要的物質(zhì)進(jìn)行定位，然后將獲得的信息輸入接收機(jī)，并利用CAD繪圖軟件進(jìn)行選線。采用GPS技術(shù)進(jìn)行放樣測量，僅需輸入點(diǎn)位坐標(biāo)，接收機(jī)能夠?qū)⑻嵝研畔?zhǔn)確的傳輸至任何放樣點(diǎn)，這樣不僅能夠提高放樣精度，還能夠降低勞動(dòng)量，加快放樣速度。

3.GPS技術(shù)工程測量精度措施

3.1創(chuàng)建工程控制測量網(wǎng)絡(luò)

工程控制測量網(wǎng)絡(luò)是工程管理、維護(hù)工作開展的基礎(chǔ)，同時(shí)也是提高工程測量精度的重要措施。通常狀況下，工程控制測量網(wǎng)絡(luò)的覆蓋面積相對較小，占位密度相對較大，對測量的精度要求相對較高，采用邊角網(wǎng)的方式，創(chuàng)建工程控制網(wǎng)絡(luò)，在采用GPS定位技術(shù)時(shí)，能夠充分的體現(xiàn)GPS技術(shù)精度高、作業(yè)時(shí)間短、工程耗費(fèi)低等優(yōu)勢。

3.2PTK碎部測暈以及放樣

PTK技術(shù)，即載波相位差分技術(shù)，采用PTK技術(shù)對相位的測量進(jìn)行處理，能夠?qū)⒒鶞?zhǔn)站收集的載波相位信息傳輸給用戶，用戶通過對基準(zhǔn)站差分信息進(jìn)行求差解算，能夠準(zhǔn)確的找到用戶的位置坐標(biāo)，并將定界標(biāo)點(diǎn)標(biāo)出，采用PTK碎部測暈和放樣，能夠提高測量精度和標(biāo)定的準(zhǔn)確性。

3.3區(qū)域差分網(wǎng)絡(luò)的碎部測量以及放樣

當(dāng)碎部測量出現(xiàn)在區(qū)域性的GPS的差分系統(tǒng)中時(shí)，基準(zhǔn)網(wǎng)和放樣會(huì)對所有基準(zhǔn)站提供差分信息的權(quán)，并實(shí)現(xiàn)差分的定位，提高PTK接收機(jī)標(biāo)稱精度，能夠提高PTK測量點(diǎn)的精度，進(jìn)而提高測量精度。

3.4測量精度評定

采用平面平差基線相對精度統(tǒng)計(jì)、基線殘差統(tǒng)計(jì)、環(huán)閉合差統(tǒng)計(jì)進(jìn)行GPS定位中誤差統(tǒng)計(jì)，100%的點(diǎn)位精度控制在1cm以內(nèi)，甚至控制在0.5cm以內(nèi)，如果測量數(shù)據(jù)合格，則表明基線解算質(zhì)量良好，GPS技術(shù)的測量精度能夠滿足工程測量的實(shí)際要求。

4.結(jié)語

總之，GPS技術(shù)在工程控制測量中具有測量精度高、自動(dòng)化程度高、適用范圍廣、費(fèi)用低等眾多優(yōu)點(diǎn)，致使其被廣泛的推廣和應(yīng)用在工程控制測量中。但是，GPS技術(shù)在工程控制測量的實(shí)踐應(yīng)用中，對操作要求相對較高，并且隨著現(xiàn)代工程測量對精度要求的不斷提高，工程控制測量人員應(yīng)該熟練的掌握GPS技術(shù)在工程控制測量中的應(yīng)用流程，并采取有效的措施提高測量精度，才能為工程的控制測量提供更好的服務(wù)。

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