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摘要：在工程建設(shè)中，GPS測(cè)量技術(shù)是其重要的組成要素之一，因此，做好GPS測(cè)量技術(shù)的工作非常重要。本文主要是結(jié)合筆者在工作中的經(jīng)驗(yàn)，對(duì)GPS測(cè)量技術(shù)進(jìn)行了論述，以及GPS技術(shù)在工程測(cè)量中的運(yùn)用分析，以供參考。

關(guān)鍵詞：工程測(cè)量；GPS測(cè)量技術(shù)

一、GPS測(cè)量技術(shù)概述

1.GPS系統(tǒng)介紹

GPS系統(tǒng)主要由空間衛(wèi)星、地面監(jiān)控系統(tǒng)以及衛(wèi)星接收設(shè)備等三大部分組成。GPS系統(tǒng)中的空間衛(wèi)星部分主要有24顆衛(wèi)星組成的衛(wèi)星群均勻分布在六個(gè)軌道平面上而形成，其中衛(wèi)星的運(yùn)行軌道周期為11小時(shí)58分，這就保證在任何時(shí)間和地點(diǎn)，能夠收到衛(wèi)星發(fā)出的信號(hào)。地面監(jiān)測(cè)系統(tǒng)部分是整個(gè)中央控制系統(tǒng)，能夠同步對(duì)衛(wèi)星定軌進(jìn)行跟蹤。GPS衛(wèi)星接收設(shè)備部分則主要包括GPS接收機(jī)以及數(shù)據(jù)處理軟件以及相應(yīng)的氣象觀測(cè)儀器設(shè)備等。該部分主要是通過(guò)對(duì)GPS衛(wèi)星信號(hào)的接收來(lái)對(duì)衛(wèi)星信號(hào)進(jìn)行導(dǎo)航和定位。

2.GPS測(cè)量技術(shù)的原理

GPS測(cè)量技術(shù)主要是通過(guò)高軌測(cè)距的方式來(lái)進(jìn)行測(cè)量，基本觀測(cè)量為觀測(cè)站至GPS衛(wèi)星之間的距離，然后通過(guò)一定距離運(yùn)算而得出所測(cè)位置的三維坐標(biāo)。觀測(cè)量的距離數(shù)據(jù)只要通過(guò)兩種方法來(lái)測(cè)量，一是偽距測(cè)量，也就是測(cè)量GPS衛(wèi)星信號(hào)到達(dá)地面接收器的傳播時(shí)間，這種測(cè)量方法對(duì)于觀測(cè)點(diǎn)的定位速度是比較快的；二是載波相位測(cè)量，也就是對(duì)衛(wèi)星載波信號(hào)和接收器分別產(chǎn)生的參考載波信號(hào)之間的相位差距，這種方法對(duì)于測(cè)量的精度上比較高，測(cè)量較為準(zhǔn)確。

3.GPS測(cè)量技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)

3.1定位精度高

GPS測(cè)量技術(shù)的實(shí)施，主要是依靠衛(wèi)星導(dǎo)航和定位技術(shù)。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)代的商業(yè)衛(wèi)星在設(shè)計(jì)制造上的技術(shù)越來(lái)越先進(jìn)，在進(jìn)行定位時(shí)，對(duì)需要測(cè)量地區(qū)的位置確定更加精確。特別是在地質(zhì)地貌比較復(fù)雜的地區(qū)，比如高山、河流地區(qū)，由于地球上的任意地區(qū)都能同時(shí)觀測(cè)到四顆衛(wèi)星，這些地區(qū)的測(cè)量不會(huì)出現(xiàn)死角和遺漏的情況。衛(wèi)星信號(hào)的探測(cè)幾乎不受地形地貌的限制，可以實(shí)現(xiàn)不同地區(qū)工程的精確測(cè)量。

3.2全天候操作

GPS技術(shù)的實(shí)施時(shí)靠24顆衛(wèi)星的運(yùn)作進(jìn)行的，衛(wèi)星的運(yùn)作是不受地面天氣環(huán)境變化的影響的，而且其測(cè)量精確度也不會(huì)受時(shí)間的限制而產(chǎn)生變化，有效提高了GPS工程測(cè)量工作的工作效率。如果是采用測(cè)量?jī)x器進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)的人工測(cè)量，當(dāng)發(fā)生惡劣的天氣變化時(shí)，由于技術(shù)人員的操作失誤和儀器設(shè)備受到天氣變化的影響，測(cè)量數(shù)據(jù)會(huì)出現(xiàn)巨大偏差，甚至測(cè)量工作都無(wú)法正常進(jìn)行，嚴(yán)重影響了工程測(cè)量的效率和工程建設(shè)的進(jìn)度。GPS測(cè)量技術(shù)的全天候操作，大大提高了工程測(cè)量的效率。

3.3操作簡(jiǎn)單易用

GPS技術(shù)測(cè)量工作在實(shí)施過(guò)程中，只需要通過(guò)信號(hào)接收器等儀器設(shè)備對(duì)需要測(cè)量區(qū)域的衛(wèi)星監(jiān)測(cè)信號(hào)進(jìn)行接收和分析，就可以得出測(cè)量區(qū)域的數(shù)據(jù)，完成工程測(cè)量工作。首先，在測(cè)量之前找好測(cè)量對(duì)象的具體位置，然后設(shè)置測(cè)量對(duì)象的數(shù)據(jù)，這樣就可以提前建立測(cè)量區(qū)域的模糊模型，給實(shí)際測(cè)量過(guò)程中的數(shù)據(jù)分析和計(jì)算打好基礎(chǔ)。在測(cè)量工作實(shí)施之后，要對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行快速的預(yù)處理，并做好保存工作。這樣，就完成了GPS工程測(cè)量的基本步驟。

二、GPS技術(shù)在工程測(cè)量中的運(yùn)用

1 GPS定位技術(shù)應(yīng)用

關(guān)于GPS定位技術(shù)在工程測(cè)量中的應(yīng)用，其應(yīng)用原理突出體現(xiàn)為：將物理和幾何學(xué)科的相關(guān)基本原理進(jìn)行有效結(jié)合，利于GPS系統(tǒng)的地面接收裝置和空間衛(wèi)星，多角度地定位測(cè)量對(duì)象。至今為止，在工程測(cè)量的實(shí)踐中，GPS定位技術(shù)主要包括兩個(gè)方面：一種是實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)相對(duì)定位；另一種是靜態(tài)相對(duì)定位。具體地講，靜態(tài)相對(duì)定位主要由多臺(tái)地面接收裝置排列而成一條基線，同步觀測(cè)目標(biāo)對(duì)象，整個(gè)觀測(cè)時(shí)間大約持續(xù)45分鐘，最后由專業(yè)技術(shù)人員來(lái)統(tǒng)計(jì)和處理測(cè)量結(jié)果。具體地講，靜態(tài)相對(duì)定位的操作流程比較簡(jiǎn)單，實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)相對(duì)定位則要根據(jù)載波相對(duì)觀測(cè)量，然后選取比較精確的控制點(diǎn)位，以此作為工程測(cè)量的控制基站，安裝地面的連續(xù)接收裝置，連續(xù)觀測(cè)不同角度所傳送的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)信息。

通常情況下，對(duì)于一個(gè)GPS接收機(jī)而言，需要準(zhǔn)確的三維定位，且要同時(shí)接收四顆或四顆以上的衛(wèi)星信號(hào)。不過(guò)，如果將定位精度設(shè)在厘米級(jí)，這時(shí)就需要接收五顆及五顆以上的衛(wèi)星信號(hào)。大體上講，一般GPS系統(tǒng)都擁有24顆環(huán)繞地球運(yùn)動(dòng)的衛(wèi)星，而且在十度以上的水平角觀測(cè)點(diǎn)時(shí)，可以接收到7顆衛(wèi)星信號(hào)。然而，如果接收站附近存在遮擋物時(shí)，接收裝置觀測(cè)到的衛(wèi)星就會(huì)變少，這時(shí)的接收機(jī)很難定位。因此，在必要的條件下，GPS定位技術(shù)結(jié)合慣性導(dǎo)航技術(shù)，這樣有利于實(shí)現(xiàn)更好的測(cè)量效果。

2建立工程控制網(wǎng)

要確保工程控制網(wǎng)的精確度，需要結(jié)合項(xiàng)目的性質(zhì)和要求進(jìn)行測(cè)量工作。工程控制網(wǎng)的主要作用是管理和建設(shè)好工程項(xiàng)目。通常來(lái)說(shuō)，在工程測(cè)量中，其控制網(wǎng)的覆蓋面積一般比較小，因此需要提高點(diǎn)位的精度。GPS定位技術(shù)在建立工程控制網(wǎng)應(yīng)用中，對(duì)點(diǎn)位的選擇通常不會(huì)受到一些條件的約束，且作業(yè)時(shí)間較短，精度較高。因此，GPS技術(shù)在工程控制網(wǎng)建立中的使用具有很大的優(yōu)勢(shì)。通常而言，在利用GPS技術(shù)建立的工程控制網(wǎng)過(guò)程中，如果采用載波相位靜態(tài)差分技術(shù)，可以使得控制網(wǎng)的精度達(dá)到毫米級(jí)。最重要是，GPS技術(shù)在道路工程控制網(wǎng)建設(shè)中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)將會(huì)越來(lái)越大。如在道路工程施工測(cè)量應(yīng)用中使用GPS技術(shù)，其監(jiān)測(cè)網(wǎng)縱向很長(zhǎng)，橫向較短，有利于道路工程的施工。

3 GPS變形監(jiān)測(cè)

GPS變形監(jiān)測(cè)的內(nèi)容包括：高層建筑、水庫(kù)大壩、地基沉降等。目前來(lái)說(shuō)，人們廣泛使用的測(cè)量技術(shù)有水準(zhǔn)測(cè)量的監(jiān)測(cè)技術(shù)和三角測(cè)量技術(shù)。前者主要應(yīng)用于地基的沉降監(jiān)測(cè)，后者主要應(yīng)用于建筑的地基位移監(jiān)測(cè)。以上這些監(jiān)測(cè)技術(shù)在實(shí)際工程應(yīng)用中存在著時(shí)間消耗大、操作復(fù)雜，工作效率低等缺點(diǎn)，所以要實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化測(cè)量的目標(biāo)具有一定的難度。在工程測(cè)量中，由于其建筑物體積較大及環(huán)境比較復(fù)雜，所以要求其工程測(cè)量結(jié)果必須具有較高的精度。GPS技術(shù)在應(yīng)用中具有精度較高的定位功能，而且還具有全天候工作的優(yōu)勢(shì)。

4施工水準(zhǔn)點(diǎn)的測(cè)定

在工程測(cè)量中，設(shè)計(jì)單位對(duì)施工水準(zhǔn)點(diǎn)的測(cè)定一般仍然采用傳統(tǒng)的測(cè)量技術(shù)。因?yàn)槿狈?duì)測(cè)量場(chǎng)地的考察和編制合理的預(yù)算，所以這種測(cè)量方法容易導(dǎo)致其測(cè)量結(jié)果出現(xiàn)較大的誤差。如水準(zhǔn)點(diǎn)的距離較大，會(huì)達(dá)不到測(cè)量的精確要求，同時(shí)還會(huì)影響到工程的正常施工，從而不能達(dá)到預(yù)期的目的。如果利于GPS技術(shù)進(jìn)行水準(zhǔn)點(diǎn)的測(cè)量，GPS接收機(jī)可以通過(guò)GPS衛(wèi)星信號(hào)的接收，準(zhǔn)確地測(cè)量出水準(zhǔn)點(diǎn)的距離。在水準(zhǔn)點(diǎn)的確定過(guò)程中使用GPS技術(shù)，不僅可以保證工程測(cè)量的質(zhì)量，而且能夠提高工程施工的進(jìn)度。

5合理確定工程測(cè)量觀測(cè)時(shí)間

GPS定位技術(shù)主要是利用GPS衛(wèi)星的空間位置作為測(cè)點(diǎn)，并使用GPS接收機(jī)接收和傳輸衛(wèi)星往返的信號(hào)，從而測(cè)量出GPS衛(wèi)星與接收機(jī)之間的距離，再通過(guò)這個(gè)距離的交會(huì)來(lái)測(cè)量出GPS接收機(jī)的三維坐標(biāo)，這有利于測(cè)量出更高的精度。GPS定位技術(shù)的應(yīng)用不僅擁有足夠的可視GPS衛(wèi)星，而且可以把握好衛(wèi)星觀測(cè)的時(shí)間。另外，在工程測(cè)量中，大氣的折射會(huì)導(dǎo)致其觀測(cè)的結(jié)果不準(zhǔn)確。因此，GPS技術(shù)在工程測(cè)量使用過(guò)程中，需要全面考慮到各種影響因素，以測(cè)理出更加精確的測(cè)量數(shù)據(jù)。

三、結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，GPS 技術(shù)具有自動(dòng)化程度高、測(cè)量精度高、受影響的因素較等優(yōu)點(diǎn)，在一些建筑工程變形監(jiān)測(cè)中得到了廣泛的應(yīng)用。從目前的運(yùn)用情況看，GPS 技術(shù)是一種操作簡(jiǎn)單、測(cè)量精確的測(cè)量方法。相對(duì)于傳統(tǒng)的測(cè)量方法來(lái)說(shuō)，GPS 技術(shù)在工程測(cè)量中具有比較明顯的優(yōu)勢(shì)，在工程測(cè)量中得到了廣泛的推廣與應(yīng)用。

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