尚英學(xué)

墾利縣方正測繪有限公司 山東 東營 257000

引言

GPS系統(tǒng)的基本組成單元，一般為空間衛(wèi)星信號、監(jiān)控裝置以及地面衛(wèi)星信號接收的信號數(shù)據(jù)儀器，這三個基本組成單元都嚴(yán)重影響著整體GPS系統(tǒng)的正常運行。另一方面，由于空間衛(wèi)星的重要功能就是為GPS系統(tǒng)供給相應(yīng)的衛(wèi)星信息，所以人類還專業(yè)設(shè)置了衛(wèi)星群，以實現(xiàn)對衛(wèi)星信息的收集，這樣人類就可以隨時隨地得到衛(wèi)星信息了[1]。另外，人類還將GPS系統(tǒng)中的地面監(jiān)測裝置和衛(wèi)星發(fā)射接受訊號器當(dāng)成是一般使用者的使用裝置，一般被用于接受消息，同時也通過消息進行定位分析，從而使用戶更了解當(dāng)時的地理信息和交通狀況。

1 GPS測量技術(shù)的特征

1.1 操作較為簡單

在進行具體的操作時會不難發(fā)現(xiàn)，由于GPS測量技術(shù)具有高度自動化優(yōu)點，且運行過程相對簡單，因此用戶只要能達到下列條件就可以了。首先，仔細(xì)采集氣象資料數(shù)據(jù)；其次，仔細(xì)設(shè)置和檢測好開關(guān)裝置；第三，檢測裝置的標(biāo)高；最后，可以及時監(jiān)測裝置在工作時間內(nèi)的狀況。例如：部分工程項目利用衛(wèi)星獲取信息、探測和監(jiān)控，等這些工作都能夠運用GPS測量技術(shù)的自動化來實現(xiàn)。當(dāng)監(jiān)測好后，工作人員可以關(guān)閉電源、收好儀表，數(shù)據(jù)信息收集也就可以輕松地進行下去了。所以，通過運用GPS測量技術(shù)實現(xiàn)工程監(jiān)測既能夠增加精確性，也能夠減少工作時限，從而促進了工程監(jiān)測朝著更加智能化方向的發(fā)展[2]。

1.2 實現(xiàn)實時測量

在采用GPS測量技術(shù)以后，施工人員就可以隨時開展工程測量工作了，在以前的測量技術(shù)里，施工人員就必須在進行測量的時候選取合適的工作日期和良好的氣候。因為以前的測量技術(shù)對環(huán)境條件需要相當(dāng)高，如果在氣候不良的工作環(huán)境當(dāng)中開展測量工作就會形成一些的偏差，從而也會危害到整個的工程施工，所以測量技術(shù)人員就必須選取了恰當(dāng)?shù)臍夂蜷_展測量。這樣的一個測量方式比較容易受時間因素，和氣候因素的影響，從而也就會提高了施工成本。但是通過對GPS技術(shù)的應(yīng)用，能夠有效地克服現(xiàn)階段測量技術(shù)所面臨的問題，從而使工程項目可以順利完成，而這樣也就能夠降低了生產(chǎn)成本。

1.3 GPS測量精度高

GPS方格網(wǎng)點定位有著精度高的優(yōu)勢，誤差分布比較平均，符合規(guī)范要求，在完成測量作業(yè)時受環(huán)境和距離的影響也比較小，因此即便是在地形條件差、局部重點的工程中也能夠全方位地進行檢測工作，能夠比較準(zhǔn)確地進行對目標(biāo)的定位，并判斷為三維定位，同時也能夠檢測物體運動中的相對速度，60s的時間能夠?qū)⒕_度維持在±0.1m的距離，反映了其定位精度高的優(yōu)越性，同時對于載波相位中的相對位置，也會在20min之內(nèi)進行定位，精確度能夠做到±5mm，若通過進行差分定位，也能夠把精確度做到厘米量級。在對方格網(wǎng)的測量準(zhǔn)確度技術(shù)指標(biāo)時，通常使用位置中誤差或使用相對中誤差來表達準(zhǔn)確度比較合適[3]。

2 GPS測量技術(shù)在工程測量中的具體應(yīng)用類型

2.1 靜態(tài)相對定位技術(shù)

靜態(tài)相對定位方法目前已經(jīng)被普遍地運用在工程測量的工作中，而靜態(tài)相對定位方法則大致包括了2類：第一，GPS1+N模型（即快速靜態(tài)監(jiān)測模型）；第二，一般靜態(tài)測量模型。GPS1+N模型，是一種利用相應(yīng)位置信息進行絕對自動定位的標(biāo)準(zhǔn)模型，測量技術(shù)人員需要利用二臺上面的已有坐標(biāo)系點來實現(xiàn)絕對地址定位與數(shù)據(jù)分析，先把一套GPS測量儀的接收機自動設(shè)置為基礎(chǔ)站，將其他一套或多個設(shè)備確定為移動站，再利用移動站和基礎(chǔ)站中間的相應(yīng)地址關(guān)聯(lián)，然后再利用所有存在站點的相應(yīng)位置信息即可得到測量點的絕對自動定位。GPS一+N的測量模式，主要運用在對一定地域范圍內(nèi)進行的地質(zhì)測量工作和開展施工放樣作業(yè)等，它比較于傳統(tǒng)的常規(guī)測量方法有著速度較快，無須通視，測量精確度較高的優(yōu)越性。常規(guī)靜態(tài)觀測，則是使用至少3臺甚至更多的GPS接收機來完成觀測工作，通常使用在2個上面，知道坐標(biāo)點也可能或是不知道坐標(biāo)點之間的位置，而能夠同時觀測的衛(wèi)星通常在4顆之上甚至更多，而檢測人員所選擇的觀測時間盡管有一定的控制要求，但觀測時間一般都能夠做到在45min之上，從而能夠最大限度地達到觀測時間的增長和效率的提升。

2.2 控制測量

控制測量是工程測量過程當(dāng)中的一個內(nèi)容時控監(jiān)測，而GPS測量技術(shù)在工程控制監(jiān)測當(dāng)中的具體運用，一般是為了使其可以很好地為城市規(guī)劃區(qū)或者建設(shè)區(qū)做好設(shè)計。由于城市控制網(wǎng)的本來體積就很大、監(jiān)控難度也很大的特點，使得城市中一級以及二級和三級線的控制點，在許多狀況時都會被人不經(jīng)意之間所損壞，而且這會使其在極大的程度上影響工程測量的總體進展。并且為了未來更好地對城市控制點等的各種信號加以提取，所以在工程測試中，GPS靜態(tài)測量這一內(nèi)容也將被使用得更加普遍。由于GPS測量技術(shù)的靜態(tài)測量工作在點和控制點中間并不需要通視這個內(nèi)容，同時其本身的準(zhǔn)確度也是相當(dāng)高的，所以在城市控制測量過程中，使用這種GPS的靜態(tài)測量技術(shù)就可以實現(xiàn)對城市測量點的精確需求。不過還有一點也是值得注意的，由于GPS靜態(tài)測量技術(shù)所花費的時間比較長，同時又需要技術(shù)人員在后期對所獲取到的數(shù)據(jù)信號加以處理，在獲取點位內(nèi)和站點之間的信號時間上相比于其他而言，該類靜態(tài)測量技術(shù)也很難以在較短時間內(nèi)來進行對實際結(jié)果的預(yù)報。

2.3 變形檢測

施工階段，由于路面與橋梁工程易遭受外部各種因素的影響，而造成地基結(jié)構(gòu)發(fā)生變化或破壞，影響工程自身的穩(wěn)定性。此時就必須及早對工程問題進行處理，以確保施工的質(zhì)量與安全性。傳統(tǒng)的路橋變化檢測技術(shù)會受外部各種因素的干擾，其檢測準(zhǔn)確性也備受爭議，在檢測結(jié)果中，許多的細(xì)微改變會被工程技術(shù)人員所忽視，提高了工程施工的安全隱患。而GPS技術(shù)則可以克服傳統(tǒng)監(jiān)測技術(shù)的缺點，完成了對路橋變化的精密檢測，使其準(zhǔn)確度限制在微米量級內(nèi)，并可以對細(xì)微的改變進行迅速反應(yīng)，從而大大提高了工程施工品質(zhì)[4]。

2.4 動態(tài)測量

移動臺接收機的數(shù)據(jù)采集間隔應(yīng)該設(shè)定為與基準(zhǔn)站相同，這也是整個觀測流程的前提條件。在為了初始化系統(tǒng)GPS準(zhǔn)動觀測操作之前，該方法還可以在已知點的和靜態(tài)觀測也被初始化。完成系統(tǒng)初始化后，無論是在收集數(shù)據(jù)的過程中，并把接收機安裝到檢測點的數(shù)據(jù)上，還是漫游者所接收到的并保存在每群存儲器中的坐標(biāo)數(shù)據(jù)，都可以獲得厘米量級的定位精度。在一般情況下，車站系統(tǒng)的檢定人員都會在短時間內(nèi)獲取有關(guān)衛(wèi)星電源的衛(wèi)星數(shù)據(jù)，通常為6~60s。一次測試完畢后，測量員將移至下一次測量點，繼續(xù)進行。在整個監(jiān)測流程中，每個可見的衛(wèi)星接收機都需要彼此保持聯(lián)系，并可以進行持續(xù)監(jiān)控，而液體所接收到的衛(wèi)星信息數(shù)據(jù)也就必須通過持續(xù)監(jiān)控不中斷地鎖定，并依次停留在每秒鐘的特定數(shù)量采集上。而一旦監(jiān)控衛(wèi)星丟失了鎖，系統(tǒng)就需要重新進行初始化，否則工作將無法完成監(jiān)測[5]。

2.5 像控點測量

GPS技術(shù)運用于像控點測試可極大地簡化了測試的時候，因為采用傳統(tǒng)方法對象控點實施測試，就必須布設(shè)大量的導(dǎo)線來測定相應(yīng)的水平高點，而采用GPS測量技術(shù)中的RTK科技對象控點實施測試時，則是在測點與其附近高等級控制軸線處架設(shè)基線站，來測定各像控點的水平面坐標(biāo)和高度。利用GPS測量技術(shù)對象控點開展測定和采用傳統(tǒng)方法一樣，無須逐步布置控制器，極大地提高了測定的效果。

3 GPS定位技術(shù)的應(yīng)用

3.1 在工程測量中的應(yīng)用

主要是基于地球物理學(xué)與幾何學(xué)科緊密結(jié)合的基本原理，利用空間衛(wèi)星群與地面接收設(shè)備的聯(lián)合功能，來實現(xiàn)對多角度的觀察[6]。目前GPS定位技術(shù)的使用主要分為二個模型，一類是靜態(tài)比較位置模型，在這個模型中，要求將多臺地面接收設(shè)備排列成靜止基線，同時對目標(biāo)展開觀測，觀察的持續(xù)時間一般在45min以內(nèi)，隨后要對數(shù)據(jù)進行計算與數(shù)據(jù)處理，這個模型的運用起來也比較簡便；還有一類是以載波為基礎(chǔ)的動態(tài)比較位置模型，在這個模型中，要求在序曲位置比較準(zhǔn)確的控制點基站中同時設(shè)置地面的接收設(shè)備，以便完成在各個角度上對實時動態(tài)數(shù)據(jù)的觀察。當(dāng)出現(xiàn)了周圍有山和高聳建筑的情形時，若要進行GPS定位技術(shù)的使用，就必須和反慣導(dǎo)航技術(shù)緊密結(jié)合，因為這樣就能防止周圍可觀察到的衛(wèi)星數(shù)量減少。

3.2 在工程變形測量中的應(yīng)用

GPS測量技術(shù)的實際應(yīng)用與實踐工程變化，主要是指由于人為干預(yù)等原因而導(dǎo)致建筑出現(xiàn)移動的變化，由于工程變形在建筑工程中是一個普遍存在的問題，因此建筑工程的結(jié)構(gòu)出現(xiàn)變化也就給了GPS測量的現(xiàn)實空間，由于GPS測量技術(shù)具有能夠三維空間進行定位的科技優(yōu)點，從而能夠做到對建筑工程變化的即時監(jiān)控。在具體的實際工程中，建筑工程變化就可能包括陸地上的建造物體出現(xiàn)變化、礦井變形、水壩出現(xiàn)變化，還有一些在水上的建筑物體出現(xiàn)淪陷變化等方面。此外，使用GPS測量技術(shù)也能夠進行對礦井變形的監(jiān)控，在具體的應(yīng)用實踐中，往往需要先選擇某個特殊的工作地點，在該地點上建立若干個監(jiān)控點和一個標(biāo)定控制點，之后再逐步完成GPS接收機的設(shè)置，就這樣能夠不斷地接收數(shù)據(jù)并對歷史數(shù)據(jù)進行解析，進而使用GPS監(jiān)測技術(shù)進行對礦井的自動化監(jiān)控。

3.3 在施水準(zhǔn)點測量中的應(yīng)用

可以說該測定是比較重要的一種技術(shù)，如果采取傳統(tǒng)技術(shù)進行測量，因為事先沒有進行仔細(xì)的考察與預(yù)算，所以會導(dǎo)致施水準(zhǔn)點過程出現(xiàn)諸多問題，無法保證測量的準(zhǔn)確性。如果在測量中測量結(jié)果不準(zhǔn)確，那么距離會越大，會給施工帶來影響，且工程質(zhì)量也會有所影響。然而將GPS技術(shù)應(yīng)用其中，可以接收衛(wèi)星信號，對施水準(zhǔn)點的具體位置進行測定。除此之外，GPS測量技術(shù)的應(yīng)用還能夠協(xié)調(diào)工程觀測的整個進程，對整個測量結(jié)果的精度有所保障，會保證施水準(zhǔn)點測定工程的有序開展。

3.4 虛擬現(xiàn)實技術(shù)應(yīng)用

對一般的施工測量者來說，需要技術(shù)人員進行現(xiàn)場檢查，如果出現(xiàn)了惡劣的地質(zhì)條件時，極容易引起重大安全事故；在利于GPS科技測試環(huán)境條件時，就能夠有效克服這一問題，也能夠測試地質(zhì)條件中較為復(fù)雜多變的區(qū)域，而使用GPS科技所產(chǎn)生的測試環(huán)境條件，也往往具備交互作用、真實感強等優(yōu)勢。同時，在現(xiàn)代GPS系統(tǒng)中，虛擬現(xiàn)實科技，以及電腦繪制科技，都能夠很高效地描繪出清晰的三維空間圖形，以便形成科學(xué)的工程檢測流程，精確地表示重要檢查項目，以及必須重視的重大安全事件。

4 結(jié)束語

在現(xiàn)階段，中國的建設(shè)工程檢測工作中引進了現(xiàn)代化的GPS測量技術(shù)，可以極大地提高建設(shè)工程檢測工作的精確度，對提供整個測量工作的效果也提供著十分有效的促進作用，所以，在實際使用過程中要不斷完善，進而把GPS測量技術(shù)運用到更為廣闊的范圍中去，以實現(xiàn)GPS測量技術(shù)的現(xiàn)代化價值。