王同剛

摘要：工程測(cè)量因GPS技術(shù)的應(yīng)用而產(chǎn)生根本性的變革，如工程變形監(jiān)測(cè)、精密工程測(cè)量、工程控制網(wǎng)測(cè)鼉、機(jī)載航空攝影測(cè)量等都大規(guī)模的應(yīng)用了GPS技術(shù)。在災(zāi)害監(jiān)測(cè)層面，GPS可監(jiān)測(cè)地表沉降與移動(dòng)、大壩監(jiān)測(cè)、地震監(jiān)測(cè)與油田下沉等。GPS測(cè)量即數(shù)據(jù)處理接收的衛(wèi)星信號(hào)實(shí)現(xiàn)空間位置定位，鑒于其工程應(yīng)用領(lǐng)域的廣泛，本文淺談幾點(diǎn)實(shí)際工程測(cè)量中GPS技術(shù)應(yīng)用體會(huì)。

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

中圖分類號(hào)：TU1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-3520（2014）-02-00127-02

一 、GPS技術(shù)概述

空間距離交會(huì)定點(diǎn)為GPS技術(shù)定位原理。設(shè)某地存在信號(hào)發(fā)射臺(tái)3個(gè)，（Xi，Yi，Zi）為其已知坐標(biāo)位置（i=1、2、3）。某時(shí)刻接收機(jī)測(cè)定其距離無(wú)線電發(fā)射臺(tái)為Ri，則將發(fā)射臺(tái)視作圓心，測(cè)量距視作半徑，根據(jù)距離交會(huì)原理，即可得出接收機(jī)坐標(biāo)（Xp，Yp，Zp），數(shù)學(xué)模型是：

Ri=

若僅存在2個(gè)無(wú)線電發(fā)射臺(tái)，可交會(huì)接收機(jī)概略方位得出其平面位置。交會(huì)定點(diǎn)法在輪船、飛機(jī)導(dǎo)航上運(yùn)用廣泛。

二、工程實(shí)例

（一）點(diǎn)位控制的靜態(tài)GPS測(cè)量

某市主干道長(zhǎng)14km，紅線寬96m，設(shè)計(jì)測(cè)量分兩期完成，東線9km首期完成，西線5km二期完成。以3臺(tái)靜態(tài)GPS完成控制測(cè)量，首期設(shè)置25個(gè)GPS控制點(diǎn)，21個(gè)加密二級(jí)控制點(diǎn)；二期起始基準(zhǔn)點(diǎn)與首期相同，設(shè)12個(gè)GPS控制點(diǎn)，14個(gè)加密二級(jí)控制點(diǎn)。測(cè)量任務(wù)為平面圖、縱橫斷面補(bǔ)測(cè)與道路定線。

（二）方案論證的動(dòng)態(tài)GPS初測(cè)

根據(jù)規(guī)劃，該市擬建設(shè)71.2km?新區(qū)，實(shí)現(xiàn)功能設(shè)施齊全、山水園林錯(cuò)落、現(xiàn)代氣息濃郁新區(qū)。所以，污水泵站位置選擇、干渠走向等工程需要前期論證。但該區(qū)未開(kāi)發(fā)，基礎(chǔ)資料缺乏，無(wú)測(cè)量控制點(diǎn)。以東20km、西15km的常規(guī)跳躍測(cè)量與城市建設(shè)要求不符。所以，其應(yīng)用了動(dòng)態(tài)GPS測(cè)量，以流動(dòng)站方式實(shí)現(xiàn)工程初測(cè)。

（三）工程定線測(cè)量、工程控制的動(dòng)態(tài)GPS應(yīng)用

該市新區(qū)需要建設(shè)幾條重要的交通干線，建設(shè)工期短，任務(wù)繁重。同時(shí)，作為該市的主要南北干道，王城大道可改善該市交通，但人流多、車流量大，常規(guī)測(cè)量很難實(shí)現(xiàn)。為此，通過(guò)比較論證，決定應(yīng)用GPS做道路定線測(cè)量與控制測(cè)量，從而實(shí)現(xiàn)測(cè)量任務(wù)圓滿完成，保證工程順利進(jìn)行。

三 GPS控制測(cè)量質(zhì)量與精度的提升辦法

（一）布網(wǎng)方案

布設(shè)GPS網(wǎng)應(yīng)參考測(cè)區(qū)交通、自然狀況與任務(wù)要求，著眼當(dāng)前建設(shè)與城市長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展、圖根點(diǎn)加密及1：500數(shù)字化測(cè)圖要求，堅(jiān)持快速度、高精度、省費(fèi)用原則。

1、規(guī)范要求以GPS網(wǎng)等級(jí)明確。比如，四等平面GPS控制網(wǎng)以2km為平均邊長(zhǎng)，1/45萬(wàn)為相對(duì)邊長(zhǎng)誤差限差，則GPS網(wǎng)布設(shè)要以2km上下為邊長(zhǎng)，小于5cm的點(diǎn)位絕對(duì)誤差，邊長(zhǎng)的相對(duì)精度超過(guò)1/45萬(wàn)。

2、重視已設(shè)控制點(diǎn)與充分利用其標(biāo)石。尤其是利用GPS網(wǎng)平差校核點(diǎn)與約束點(diǎn)以及其網(wǎng)內(nèi)位置和平差精度的關(guān)系，如四周均勻分布約束點(diǎn)則可有效控制精度。

3、整體網(wǎng)以點(diǎn)連、邊連方式構(gòu)成，連接之后應(yīng)利于復(fù)測(cè)基線、異步環(huán)、同步環(huán)的構(gòu)成，最大限度重復(fù)設(shè)站，實(shí)現(xiàn)多余觀測(cè)、增加GPS網(wǎng)幾何強(qiáng)度與可靠性，保證整體GPS網(wǎng)精度提升。

（二）選點(diǎn)

GPS網(wǎng)精度與GPS外業(yè)觀察受選點(diǎn)的影響，選點(diǎn)時(shí)要結(jié)合規(guī)范要求、測(cè)區(qū)自然情況、GPS網(wǎng)設(shè)計(jì)規(guī)定做。

1、應(yīng)在方便長(zhǎng)期保存、埋設(shè)與交流便利位置選點(diǎn)。

2、視野要開(kāi)闊，且大于15°的高度角，無(wú)天空障礙物。

3、200m半徑內(nèi)無(wú)無(wú)線電發(fā)射源，50m半徑內(nèi)無(wú)高壓電線，避免衛(wèi)星信號(hào)受到干擾。

4、利用原控制點(diǎn)，點(diǎn)要符合精度規(guī)定，且點(diǎn)名稱難以改變，對(duì)無(wú)成果標(biāo)石可在該位置選點(diǎn)。

5、考慮便于將來(lái)常規(guī)加密，點(diǎn)間應(yīng)通視，或單向通視。

（三）外業(yè)觀測(cè)

提升GPS觀測(cè)精度，應(yīng)于外業(yè)觀測(cè)前設(shè)計(jì)詳細(xì)觀測(cè)計(jì)劃。經(jīng)微機(jī)設(shè)置作業(yè)期間、測(cè)區(qū)經(jīng)緯度，編制可見(jiàn)性GPS衛(wèi)星預(yù)報(bào)表、點(diǎn)位精度因子、觀測(cè)最佳時(shí)間等。參考預(yù)報(bào)以選取最佳觀測(cè)時(shí)間、衛(wèi)星組，書寫觀測(cè)計(jì)劃，選擇接收機(jī)的型號(hào)與臺(tái)數(shù)。

1、要在當(dāng)天最好觀測(cè)時(shí)段實(shí)行全網(wǎng)同步觀測(cè)，并跟蹤4顆衛(wèi)星，6>PDOP。

2、天線標(biāo)志朝向北，于觀測(cè)前后量取天線高，且應(yīng)小于3mm互差，1mm為精確讀數(shù)。

3、基線長(zhǎng)短決定各時(shí)段觀測(cè)時(shí)間，若基線<20km，取一個(gè)半小時(shí)觀測(cè)時(shí)間，10～60s為數(shù)據(jù)采集間隔時(shí)間，但通常為15s。

4、觀測(cè)員要在接收機(jī)旁，頭頂?shù)陀谔炀€，查看接受數(shù)據(jù)狀況，如精度因子、信噪比、衛(wèi)星數(shù)的變化與觀測(cè)邊長(zhǎng)度、點(diǎn)位四周環(huán)境等，根據(jù)實(shí)際確定觀測(cè)時(shí)間，若觀測(cè)質(zhì)量差，要及時(shí)與各站聯(lián)系，增加觀測(cè)時(shí)間。

5、將當(dāng)天觀測(cè)數(shù)據(jù)保存于微機(jī)，保證數(shù)據(jù)安全，點(diǎn)號(hào)、天線高、點(diǎn)名、儀器高等要準(zhǔn)確輸入。

（四）處理GPS數(shù)據(jù)與GPS網(wǎng)平差

處理好觀測(cè)數(shù)據(jù)，應(yīng)對(duì)每天觀測(cè)數(shù)據(jù)有效性與精度做檢驗(yàn)，及時(shí)計(jì)算、檢驗(yàn)外業(yè)觀測(cè)，也就是統(tǒng)計(jì)與誤差衡量復(fù)測(cè)基線較差與異步環(huán)、同步環(huán)坐標(biāo)閉合差以及解算基線，適度處理與復(fù)測(cè)超限誤差的基線，保證外業(yè)觀測(cè)所得數(shù)據(jù)精度。

四、體會(huì)淺談

靜態(tài)或動(dòng)態(tài)GPS和常規(guī)儀器相同，都需對(duì)起算基準(zhǔn)點(diǎn)做精度核算，選擇等級(jí)高的控制點(diǎn)為起算點(diǎn)，保證觀測(cè)點(diǎn)與基準(zhǔn)點(diǎn)的位置分布合理。若為動(dòng)態(tài)GPS觀測(cè)，則需連測(cè)、復(fù)核3到5個(gè)高等級(jí)控制點(diǎn)，保證各方位的基準(zhǔn)站的觀測(cè)精度一致。

雖GPS技術(shù)具有精度高的優(yōu)點(diǎn)，但在市政工程測(cè)量中，還應(yīng)做水準(zhǔn)連測(cè)，以使用市政工程建設(shè)之需。GPS測(cè)量較多的是應(yīng)用在視野開(kāi)闊的地區(qū)，在市政建設(shè)中，老城區(qū)因建筑林立，GPS可能出現(xiàn)無(wú)信號(hào)或浮動(dòng)信號(hào)，很難固定；讀不出數(shù)據(jù)，或數(shù)據(jù)誤差大，不滿足精度與效率要求。所以，可將GPS儀器與水準(zhǔn)儀、全站儀等常規(guī)儀器結(jié)合。

五、結(jié)語(yǔ)

GPS測(cè)量具有高精度、觀測(cè)時(shí)間短、定位精度高、全天候作業(yè)、操作方便與可提供三維坐標(biāo)的優(yōu)點(diǎn)，為我國(guó)工程測(cè)量帶來(lái)了許多便利。本文以某市的市政工程為例，分析其在工程建設(shè)中的應(yīng)用，并介紹幾點(diǎn)GPS測(cè)量質(zhì)量與精度提高方法。此外，GPS技術(shù)還廣泛的應(yīng)用在地形測(cè)圖、地籍測(cè)量、高速公路等領(lǐng)域，總之，工程測(cè)量中GPS技術(shù)還存在較大的發(fā)展空間。

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