上海千年城市規(guī)劃工程設(shè)計(jì)股份有限公司 201108

摘要：隨著我國(guó)社會(huì)的進(jìn)步，經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，工程規(guī)模的增大，工程測(cè)量的工作量越來越大，這就要求人們加快工程測(cè)量的進(jìn)度、速度，同時(shí)工程規(guī)模的增大和重要性的突顯，要求工程質(zhì)量的提高，這就要求工程測(cè)量速度加快的同時(shí)要確保工程測(cè)量的質(zhì)量。本文主要分析了工程測(cè)量中的GPS技術(shù)工程測(cè)量。

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

1 GPS技術(shù)在工程測(cè)量中的特點(diǎn)及優(yōu)勢(shì)

1.1 GPS技術(shù)特點(diǎn)

（1）可以全天候作業(yè)，在任何時(shí)候、任何氣候、任何場(chǎng)合下都能不間斷地進(jìn)行工程測(cè)量作業(yè)。

（2）測(cè)站之間無(wú)需通視，測(cè)站之間可以是高山阻隔、可以是大江大海阻斷，只要是測(cè)量上空開闊便于信號(hào)的接收，則不會(huì)影響工程測(cè)量的進(jìn)行和精度。

（3）定位的精度極高。一般雙頻GPS接收機(jī)基線解精度為5mm+1×10-6D，而紅外儀標(biāo)稱精度為5mm+5×10-6D，GPS測(cè)量精度與紅外儀相當(dāng)，但隨著距離的增長(zhǎng)，GPS測(cè)量?jī)?yōu)越性愈加突出，其測(cè)量精度相對(duì)于傳統(tǒng)光學(xué)儀器測(cè)量則精度可謂極高。

（4）觀測(cè)時(shí)間短，速度極快。采用GPS布設(shè)控制網(wǎng)時(shí)每個(gè)測(cè)站上的觀測(cè)時(shí)間一般在30～40 min左右，采用快速靜態(tài)定位方法，觀測(cè)時(shí)間更短。時(shí)間短，則速度極快，效率極高。

（5）直接提供三維坐標(biāo)。GPS測(cè)量在精確測(cè)定觀測(cè)站平面位置的同時(shí)，可以精確測(cè)定觀測(cè)站的大地高程。

（6）攜帶便利，操作簡(jiǎn)便。GPS工程測(cè)量?jī)x器，越來越先進(jìn)，越來越小型化，越來越便于攜帶，其測(cè)量的自動(dòng)化程度越來越高、操作越來越簡(jiǎn)便，越來越智能化，并自動(dòng)記錄存儲(chǔ)有關(guān)測(cè)量成果，甚至處理相關(guān)數(shù)據(jù)。

1.2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)。

2 GPS技術(shù)在工程測(cè)量中的應(yīng)用

在工程建設(shè)過程中，GPS技術(shù)因其優(yōu)勢(shì)迅速得到推廣利用，具體在水利工程、海洋工程、治河工程和鐵道工程建設(shè)，地質(zhì)勘測(cè)、等都廣泛使用GPS測(cè)量?jī)x器進(jìn)行測(cè)試。

（1）區(qū)域差分GPS系統(tǒng)

利用兩臺(tái)GPS接收機(jī)（一臺(tái)具有基準(zhǔn)站功能）就可構(gòu)成差分GPS定位系統(tǒng)。目前應(yīng)用最廣的技術(shù)是偽距差分和相位平滑偽距差分，定位精度提高到±1.5m，一般作用范圍為40km。這一技術(shù)已經(jīng)成為差分GPS的最主要的技術(shù)手段。為了提高定位精度和保持偽距差分的可靠性，出現(xiàn)了準(zhǔn)載波相位差分GPS，定位精度可達(dá)到50cm，成為1：500 大比例尺水深測(cè)圖、疏浚、拋石等工程的有力手段。

（2）RBN/DGPS

這是交通部在我國(guó)沿海區(qū)域建立的無(wú)線電指向標(biāo)/差分全球定位系統(tǒng)。整個(gè)系統(tǒng)由均勻分布在沿海的21個(gè)臺(tái)站組成，為我國(guó)沿海提供差分GPS的24h服務(wù)，使用戶在300km海域內(nèi)接收差分信號(hào)，得到5-10m的定位精度。用戶只要擁有一臺(tái)信標(biāo)GPS接收機(jī)，就可利用這一免費(fèi)信號(hào)資源，進(jìn)行實(shí)時(shí)差分定位。此技術(shù)正在得到大力推廣。

（3）廣域差分GPS系統(tǒng)

它是利用分布在全世界或全國(guó)各地的基準(zhǔn)站對(duì)GPS進(jìn)行連續(xù)觀測(cè)，從而計(jì)算出衛(wèi)星軌道改正數(shù)、衛(wèi)星鐘差改正數(shù)和電離層改正數(shù)。利用專用大功率電臺(tái)或?qū)Ｓ眯l(wèi)星將這些改正數(shù)發(fā)送給用戶。用戶利用這些改正數(shù)對(duì)測(cè)得的觀測(cè)量進(jìn)行修正，最后計(jì)算出點(diǎn)位坐標(biāo)，精度可達(dá)到1m。這樣的差分方式定位精度不受距離限制。目前，用戶只要擁有一臺(tái)廣域差分GPS接收機(jī)就可接收香港上空Omistar衛(wèi)星的廣域差分信號(hào)進(jìn)行精密定位，但屬付費(fèi)應(yīng)用。

工程測(cè)量中的GPS技術(shù)的應(yīng)用最為得力的是GPS—RTK技術(shù)（實(shí)時(shí)全球動(dòng)態(tài)定位系統(tǒng)技術(shù)），其由基準(zhǔn)站和流動(dòng)站組成，建立無(wú)線數(shù)據(jù)通訊是實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)測(cè)量的保證，其原理是取點(diǎn)位精度較高的首級(jí)控制點(diǎn)作為基準(zhǔn)點(diǎn)，安置1臺(tái)接收機(jī)作為參考站，對(duì)衛(wèi)星進(jìn)行連續(xù)觀測(cè)，流動(dòng)站上的接收機(jī)在接收衛(wèi)星信號(hào)的同時(shí)，通過無(wú)線電傳輸設(shè)備接收基準(zhǔn)站上的觀測(cè)數(shù)據(jù)，隨時(shí)校正坐標(biāo)和測(cè)量精度。這樣用戶就可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)待測(cè)點(diǎn)的數(shù)據(jù)觀測(cè)質(zhì)量和基線解算結(jié)果的收斂情況，根據(jù)待測(cè)點(diǎn)的精度指標(biāo)，確定觀測(cè)時(shí)間，從而減少冗余觀測(cè)，提高工作效率。

GPS—RTK技術(shù)具有良好的特性：（1）實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)顯示經(jīng)可靠性檢驗(yàn)的厘米級(jí)精度的測(cè)量成果（包括高程）；（2）徹底擺脫了由于粗差造成的返工，提高了GPS作業(yè)效率；（3）作業(yè)效率高，每個(gè)放樣點(diǎn)只需要停留2～4s，其精度和效率是常規(guī)測(cè)量所無(wú)法比擬的；（4）應(yīng)用范圍廣，可以涵蓋公路測(cè)量（包括平、縱、橫），施工放樣、監(jiān)理、竣工測(cè)量，養(yǎng)護(hù)測(cè)量，建筑物變形測(cè)量，GIS（地理信息系統(tǒng)）前端數(shù)據(jù)采集諸多方面。

3 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。

4 結(jié)束語(yǔ)

在工程測(cè)量領(lǐng)域中，由于GPS定位技術(shù)自身獨(dú)特而強(qiáng)大的功能，充分顯示了它在該領(lǐng)域?qū)嶋H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，同時(shí)也存在一些不足，還有待于進(jìn)一步研究改善來適應(yīng)實(shí)際測(cè)量工作。隨著該技術(shù)的飛速發(fā)展和普及，以及相關(guān)技術(shù)的應(yīng)用，GPS 定位技術(shù)將在城市建設(shè)及工程測(cè)量中得到更加廣泛的應(yīng)用。

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