淺析GPS測(cè)量技術(shù)在工程測(cè)量中的應(yīng)用

閆琨 鄭雨

【摘要】隨著科技的發(fā)展，信息技術(shù)不斷地飛躍，信號(hào)分析、圖像處理等技術(shù)日趨成熟，GPS技術(shù)在測(cè)量領(lǐng)域的應(yīng)用越來越凸顯其優(yōu)越性和適應(yīng)性。本文主要分析了GPS測(cè)量技術(shù)特點(diǎn)、優(yōu)勢(shì)以及其在工程測(cè)量中的應(yīng)用和存在的不足。

【關(guān)鍵詞】GPS技術(shù) 工程測(cè)量 應(yīng)用

隨著通信技術(shù)的廣泛應(yīng)用，GPS與通信技術(shù)也實(shí)現(xiàn)了高效的結(jié)合，三維坐標(biāo)的測(cè)定從原來的靜態(tài)逐漸變?yōu)閯?dòng)態(tài)，定位與導(dǎo)航也開始變成了實(shí)時(shí)測(cè)量，不再需要通過數(shù)據(jù)處理而得到，GPS技術(shù)的廣度與深度都得到了極大擴(kuò)展。目前，GPS技術(shù)在地形、土地的測(cè)量中應(yīng)用十分廣泛，同時(shí)，在一些工程、地表沉陷等的監(jiān)測(cè)中，也有著十分廣泛的應(yīng)用。

一、GPS系統(tǒng)特點(diǎn)與優(yōu)勢(shì)分析

1、GPS系統(tǒng)特點(diǎn)

GPS指的是全球定位系統(tǒng)，具有無(wú)線導(dǎo)航的特征，發(fā)射上天的衛(wèi)星構(gòu)成了該系統(tǒng)運(yùn)作的基礎(chǔ)，GPS經(jīng)過測(cè)量地表上展示的三維坐標(biāo)來完成對(duì)地表物質(zhì)的導(dǎo)航或定位工作。

（1）快速定位。GPS技術(shù)是一種先進(jìn)的技術(shù)手段，其每一項(xiàng)配置都比較完善，在定位時(shí)采用的是實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)定位模式，定位速度快，而且可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)定位，提供三維坐標(biāo)，在實(shí)際應(yīng)用的過程中效率較高。同時(shí)，觀測(cè)站之間不需要通視，在選點(diǎn)上可以更加靈活，但是需要注意確保觀測(cè)站上空的開闊性，以免影響到GPS衛(wèi)星信號(hào)的接收。

（2）全天候觀測(cè)。GPS技術(shù)的特點(diǎn)決定了GPS的觀測(cè)可以在任何地點(diǎn)、任何時(shí)間下實(shí)現(xiàn)連續(xù)觀測(cè)，而且通常情況下也不會(huì)受天氣狀況的影響。而且，GPS測(cè)量技術(shù)的觀測(cè)時(shí)間非常短，GPS控制網(wǎng)下各觀測(cè)站的觀測(cè)時(shí)間一般在30min左右，通常都不會(huì)超過40min，如果在觀測(cè)時(shí)選擇快速靜態(tài)定位法，將會(huì)進(jìn)一步縮短GPS測(cè)量技術(shù)的觀測(cè)時(shí)間。

（3）定位精度高。定位精度高是GPS測(cè)量技術(shù)的主要特點(diǎn)，一般情況下，雙頻GPS接收機(jī)的精度約為5mm+1×D，與紅外儀表的5mm+5×D相比，精度不相上下，但是在長(zhǎng)距離定位上，GPS定位精度的優(yōu)越性會(huì)逐漸顯現(xiàn)出來，距離越長(zhǎng)越能夠顯現(xiàn)出GPS定位的高精度、高準(zhǔn)確性等特點(diǎn)。

（4）操作簡(jiǎn)單、便捷。GPS測(cè)量技術(shù)目前具備極高的自動(dòng)化程度，在GPS接收機(jī)的發(fā)展上，越來越趨向于操作簡(jiǎn)單化、體積小型化，在進(jìn)行觀測(cè)時(shí)，只需要對(duì)中天線并進(jìn)行整平，在掌握天線高度之后將電源打開，GPS測(cè)量技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)觀測(cè)，自動(dòng)接收到測(cè)量信息，從而得到被測(cè)點(diǎn)的三維坐標(biāo)，為觀測(cè)工作帶來了極大的便利。

2、相比其他傳統(tǒng)工程測(cè)量?jī)x器和測(cè)量方法，GPS測(cè)量具有如下的技術(shù)優(yōu)勢(shì)：

（1）采用GPS技術(shù)測(cè)設(shè)方格網(wǎng)，比常規(guī)方法適應(yīng)性更強(qiáng)。

（2）GPS方格網(wǎng)點(diǎn)位精度高、誤差分布均勻，不但能夠滿足規(guī)范要求，而且具有較大的精度儲(chǔ)備。

（3）采用點(diǎn)位中誤差作為方格網(wǎng)測(cè)量精度指標(biāo)是可行的，它比用相對(duì)中誤差表示精度指標(biāo)更為合理。

（4）采用GPS方法布設(shè)大地控制網(wǎng)，因其圖形強(qiáng)度系數(shù)高，能夠有效地提高點(diǎn)位趨近速度。網(wǎng)形優(yōu)化比較方便。

（5）采用GPS-RTK測(cè)設(shè)建筑方格網(wǎng)與常規(guī)測(cè)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)站不需基準(zhǔn)站指揮，單人即可獨(dú)立作業(yè)。

二、GPS測(cè)量技術(shù)在工程測(cè)量上的應(yīng)用

因GPS測(cè)量技術(shù)可隨時(shí)提供精確的三維坐標(biāo)位置、三位速度及時(shí)間信息等數(shù)據(jù)，因而在工程測(cè)量上其應(yīng)用也極為廣泛，如石油開采、道路勘察、工程施工等領(lǐng)域，且目前取得顯著成效。

1、GPS測(cè)量在工程上的技術(shù)運(yùn)用

工程測(cè)量對(duì)GPS技術(shù)的應(yīng)用主要從靜態(tài)及動(dòng)態(tài)功能出發(fā)，靜態(tài)功能主要是利用地面上多臺(tái)接收設(shè)備對(duì)待觀測(cè)點(diǎn)同步進(jìn)行觀測(cè)，然后由專業(yè)人員對(duì)數(shù)據(jù)加以統(tǒng)計(jì)分析，而動(dòng)態(tài)功能則是以精確度較高的控制點(diǎn)為基準(zhǔn)，通過地面上安裝的接收設(shè)備連續(xù)對(duì)衛(wèi)星上的動(dòng)態(tài)信號(hào)進(jìn)行分析處理。其在精確度及運(yùn)行效率上較靜態(tài)測(cè)量更有優(yōu)勢(shì)。

2、GPS在工程測(cè)量上的技術(shù)應(yīng)用注意事項(xiàng)

工程上GPS的應(yīng)用首先是測(cè)站點(diǎn)位置的選擇，其應(yīng)優(yōu)先考慮建在安裝方便、視野較為開闊的位置，且視場(chǎng)內(nèi)周圍障礙物的高度應(yīng)大于10°～15°，以防信號(hào)屏蔽;此外，測(cè)站點(diǎn)的選擇應(yīng)盡量避開大功率無(wú)線電發(fā)射基地、高壓輸電線等，以避免強(qiáng)電磁波對(duì)衛(wèi)星信號(hào)進(jìn)行干擾，從而保障信號(hào)在傳輸過程中的準(zhǔn)確性;另外測(cè)站點(diǎn)應(yīng)盡量處于交通方便、地基穩(wěn)定處，從而便于與其他觀測(cè)方法相配合使用，提高系統(tǒng)定位的精確度，并提高其使用效率。

三、GPS技術(shù)在工程測(cè)量中存在的不足

（1）測(cè)量地域不空曠造成信號(hào)接收出現(xiàn)干擾現(xiàn)象，從而信息不準(zhǔn)，造成測(cè)量一定的誤差，甚至導(dǎo)致信號(hào)的非線性傳播與影響，計(jì)算時(shí)引入一定的誤差。

（2）GPS-RTK測(cè)量技術(shù)的實(shí)施過程中，必須先符合起算基準(zhǔn)點(diǎn)的精度，該起算點(diǎn)應(yīng)該為高等級(jí)的控制點(diǎn)，且起算基準(zhǔn)點(diǎn)和觀測(cè)點(diǎn)之間具有較好的位置關(guān)系，進(jìn)行觀測(cè)時(shí)，基準(zhǔn)點(diǎn)的精度要經(jīng)過若干個(gè)高等級(jí)控制點(diǎn)的連續(xù)測(cè)算、復(fù)核，要求基準(zhǔn)點(diǎn)的坐標(biāo)在各個(gè)方位觀測(cè)情況下具有一直的精度，這個(gè)要求較高，工作量很大。

（3）在進(jìn)行小型工程測(cè)量過程中，由于區(qū)域范圍很小，GPS測(cè)量技術(shù)的優(yōu)勢(shì)得不到體現(xiàn)，最終還是要用傳統(tǒng)測(cè)量方法和常規(guī)測(cè)量?jī)x器進(jìn)行聯(lián)測(cè)，增大工程測(cè)量的工作量。

（4）GPS測(cè)量過程中，所選擇的控制點(diǎn)位置的差異也會(huì)直接影響到觀測(cè)點(diǎn)位的精度。開發(fā)的電子地圖，這些電子地圖相互不兼容，從而影響測(cè)量成果共享和交流等。

四、結(jié)語(yǔ)

綜上所述，GPS技術(shù)以其自身獨(dú)特而強(qiáng)大的定位功能在工程測(cè)量的應(yīng)用中，能夠?qū)崿F(xiàn)快速定位與實(shí)時(shí)定位以及天候觀測(cè)，并且定位精度較高、操作起來十分簡(jiǎn)便，在實(shí)際的測(cè)量工作中比常規(guī)控制測(cè)量具有更大的優(yōu)越性和適應(yīng)性。對(duì)于在實(shí)際應(yīng)用中仍存在的不足之處，相信隨著科技的發(fā)展和進(jìn)步，會(huì)不斷將其完善，進(jìn)而將GPS測(cè)量技術(shù)應(yīng)用到更加廣泛的范圍中去。