李靖

摘要：隨著GPS技術的逐漸完善，其應用的范圍越來越寬廣，在電子行業(yè)、交通行業(yè)等重要領域都發(fā)揮著不可代替作用。同時GPS技術在工程測量中的地位也是舉足輕重的，由于其自身的精確度高、觀測時間短等優(yōu)點，成為工程建設中不可缺少的一項關鍵技術，為工程測量實現(xiàn)數(shù)字化、現(xiàn)代化奠定了基礎。

關鍵詞：GPS技術；工程測量；應用

中圖分類號：P228.4 文獻標識碼：A 文章編號：1674-3024（2016）22-0173-02

引言

GPS又稱“全球定位系統(tǒng)”，它是通過衛(wèi)星將搜集到的相關信息傳遞到地球上的接收裝備，是利用無線電的形式進行遠距離的傳送，它可以向用戶提供目標的地理位置、時間信息等。GPS作為定位系統(tǒng)的新秀，具有眾多不可比擬的優(yōu)點，隨著先進技術的持續(xù)發(fā)展，GPS衛(wèi)星導航技術在工程測量領域的使用得到一致認可，同時其保密性以及抗騷擾性對工程測量起到重要作用。

1GPS構成

GPS主要由空間衛(wèi)星、地面控制及用戶設備三部分構成。

1.1空間衛(wèi)星部分

全球定位系統(tǒng)的空間部分主體是空間衛(wèi)星，定位系統(tǒng)全面建成之后一共有24顆衛(wèi)星，這24顆衛(wèi)星分布在不同的軌道平面上，每個軌道平面都有三顆以上的軌道衛(wèi)星。軌道平面與赤道平面的夾角為五十五度。這樣就保證了能夠時刻對地球的任何一個地點進行實時探測定位。

1.2地面控制部分

全球定位系統(tǒng)第二個重要組成部分就是地面控制系統(tǒng)，地面控制系統(tǒng)又可以分為三部分：分別是主控系統(tǒng)、注入系統(tǒng)和監(jiān)測系統(tǒng)。地面控制系統(tǒng)的主要作用是保證空間衛(wèi)星的正常運行，并且對空間衛(wèi)星運行狀況進行調整。在調整結束之后，將衛(wèi)星的最新運行參數(shù)匯總反饋到與衛(wèi)星相關的設備中去，保證定位的精確。

1.3用戶

這里所說的用戶并不是我們理解的通常意義上的用戶，這個用戶的概念是針對于全球定位系統(tǒng)來說的。沒有具體的指向，闡述的是一個服務的整體。簡而言之就是全球定位系統(tǒng)提供的授時和定位服務。具體指向某一設備的話就是地面接收機。接收機的主體是天線、電源和主機。最重要的部分是主機，主機的主要作用就是對空間衛(wèi)星發(fā)送的信息進行接收處理并進行相關的設備檢查。主要工作原理就是在接收到衛(wèi)星的相關信號之后，就進行內部的數(shù)據(jù)處理，然后得出相關的導航數(shù)據(jù)，最后根據(jù)得出的數(shù)據(jù)得出有用的信息。

2GPS技術應用的優(yōu)越性

2.1用途廣泛

GPS技術可以應用于國民經(jīng)濟的各個領域，對于測繪工作者而言，GPS定位系統(tǒng)已應用：大地測量，地殼板塊運動監(jiān)測，建立各種工程監(jiān)測網(wǎng)和進行各種工程測量等。

2.2自動化程度高

用GPS接收機進行測量時，僅需一人將天線準確地安置在測站上，量測天線高，接通電源，啟動接收單元，儀器即自動開始工作，在結束測量時只需關閉電源，接收機便完成野外數(shù)據(jù)采集，若在一個測站上需要作長時間的連續(xù)測量，還可實行無人值守的數(shù)據(jù)采集，通過數(shù)據(jù)傳輸，將所采集的定位數(shù)據(jù)傳輸?shù)綌?shù)據(jù)處理中心，實現(xiàn)自動化的GPS測量和計算。

2.3定位精度高

GPS測量技術可以為測量點提供精確的三維坐標，滿足各種測量工程的要求，測量精度遠遠高于普通的測量精度，在小于50km的基線上，定位精度可以達到1×1^-6，在100-500km的基線范圍內，定位精度可以達到1×10^-8，實驗證明，基線越長，GPS測量技術的定位精度越高。另外，GPS測量技術不受地形地勢等環(huán)境因素的影響，可以滿足測量工程的需要，故其適用于各種測量工程。

2.4觀測時間短

運用GPS測量技術進行工程測量時，整個過程需要花費的時間比較短。如果是采用布設控制網(wǎng)的方法，在每個控制點上花費的觀測時間在30min左右，而如果此時采用快速靜態(tài)定位法，則觀測的時間還可以大大縮短。

2.5全天候實時動態(tài)觀測

應用GPS定位、導航，不受天氣的影響，可以全天候地工作。這一特點保證了變形監(jiān)測的連續(xù)性和自動化。

3GPS測量技術在工程測量中的應用

3.1常規(guī)靜態(tài)測量

采用兩臺（或兩臺以上）GPS接收機，分別安置在一條或數(shù)條基線的兩端，同步觀測4顆以上衛(wèi)星，每時段根據(jù)基線長度和測量等級觀測45分鐘以上的時間。這種模式一般可以達到5mm+1ppm的相對定位精度。常規(guī)靜態(tài)測量常用于建立全球性或國家級大地控制網(wǎng)，建立地殼運動監(jiān)測網(wǎng)、建立長距離檢?；€、進行島嶼與大陸聯(lián)測、鉆井定位及精密工程控制網(wǎng)建立等。

3.2快速靜態(tài)測量

在一個已知測站上安置一臺GPS接收機作為基準站，連續(xù)跟蹤所有可見衛(wèi)星。移動站接收機依次到各待測測站，每測站觀測數(shù)分鐘。這種模式常用于控制網(wǎng)的建立及其加密、工程測量、地籍測量等。需要注意的是這種方法要求在觀測時段內確保有5顆以上衛(wèi)星可供觀測；流動點與基準點相距應不超過20km。

3.3準動態(tài)測量

在一個已知測站上安置一臺GPS接收機作為基準站，連續(xù)跟蹤所有可見衛(wèi)星。移動站接收機在進行初始化后依次到各待測測站，每測站觀測幾個歷元數(shù)據(jù)。這種模式可用于開闊地區(qū)的加密控制測量、工程定位及碎部測量、剖面測量及線路測量等。需要注意的是這種方法要求在觀測時段內確保有5顆以上衛(wèi)星可供觀測；流動點與基準點相距應不超過20km。另外，有一種連續(xù)動態(tài)測量，也屬于這種模式。

3.4實時動態(tài)測量

實時動態(tài)測量則是實時得到高精度的測量結果。具體方法是：在一個已知測站上架設GPS基準站接收機和數(shù)據(jù)鏈，連續(xù)跟蹤所有可見衛(wèi)星，并通過數(shù)據(jù)鏈向移動站發(fā)送數(shù)據(jù)。移動站接收機通過移動站數(shù)據(jù)鏈接收基準站發(fā)射來的數(shù)據(jù)，并在機進行處理，從而實時得到移動站的高精度位置。DGPS通常叫做實時差分測量，精度為亞米級到米級，這種方式是基準站將基準站上測量得到的RTCM數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)鏈傳輸?shù)揭苿诱?，移動站接收到RTCM數(shù)據(jù)后，自動進行解算，得到經(jīng)差分改正以后的坐標。RTK則是以載波相位觀測量為根據(jù)的實時差分GPS測量，它是GPS測量技術發(fā)展中的一個新突破。它的工作思路與DGPS相似，只不過是基準站將觀測數(shù)據(jù)發(fā)送到移動站（而不是發(fā)射RTCM數(shù)據(jù)），移動站接收機再采用更先進的在機處理方法進行處理，從而得到精度比DGPS高得多的實時測量結果。這種方法的精度一般為2厘米左右。

3.5水準點的測定

在工程測量中，水準點的測定也是其中一項比較重要的技術。采用傳統(tǒng)的技術進行測量時，如果沒有事先進行仔細地考察和運算，那么在整個水準點的測定過程中就有可能會出現(xiàn)各種漏洞，測量精度也會有所下降。如果水準點測定的結果出現(xiàn)偏差，那隨著距離的逐漸增大，給施工帶來的誤差也就越大，工程的質量也就理所當然地受到了較大的影響。此時若利用GPS測量技術，可以通過接收來自衛(wèi)星的信號，從而準確地測定臨時水準點的具體位置，由此一來，既有利于加快工程觀測的進度，也較大地提高了測量結果的精度。所以在工程水準點的測定工作中，采用GPS測量技術，測定精度和效率都將會有所提高。

4GPS技術在工程測量中的發(fā)展前景

在工程測量的工作中，GPS技術發(fā)揮著至關重要的作用，而且其發(fā)展前景也是相當可觀。

（1）GPS技術與作業(yè)的環(huán)境和距離沒有關系，其測量的精度非常高，像公路、鐵路等比較特殊地形的地籍測量也是相當方便的。

（2）GPS技術在取得地籍控制點的三維坐標時，速率也非常快。

（3）針對界址點的測量，GPS-RTK技術可以更快、更有效地完成，而且界址點的放樣也能夠實現(xiàn)。

（4）在測量過程中，GPS技術主要的局限就是信號受到干擾，所以，GPS技術在使用時，其有些信號的干擾問題可以通過全站儀的測量進行解決，這會使工作效率提高的更快。

5結束語

伴隨著科學技術的不斷發(fā)展，GPS在工程測量各個領域中的應用越來越廣泛，比如交通運輸工程、水利水電工程等等，這極大的提升了工程測量的效率，縮短了工程測量的時間，提升了工程測量的精準度。但目前GPS技術在工程測量中的應用還有很多問題需要進行探討和研究，這就要求我們在實際應用中不斷總結經(jīng)驗教訓，充分發(fā)揮GPS測量技術的使用價值，以期能夠更好的促進工程項目的順利實施。