芻議GPS測量技術(shù)在工程測繪中的應(yīng)用

楊書明+王春衛(wèi)+劉正鋒

摘 要：GPS就是全球定位系統(tǒng)，它是隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展而建立起來的新一代緊密衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)。GPS衛(wèi)星定位測量是研究利用GPS系統(tǒng)解決大地測量問題的一項空間技術(shù)。隨著全球定位系統(tǒng)（GPS）技術(shù)的快速發(fā)展，GPS測量技術(shù)也日益成熟，GPS測量技術(shù)在工程測繪中逐步得到應(yīng)用。本文對GPS測量技術(shù)在工程測繪中的工作原理、特點及控制進行了探討。

關(guān)鍵詞：GPS測量技術(shù)；工程測繪；工作原理

1994年由美國研制的GPS全球定位系統(tǒng)投入使用，其應(yīng)用范圍包括各個領(lǐng)域，其是以衛(wèi)星為基礎(chǔ)的無線電衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)，特點為全能性、全球性、全天候、連續(xù)性與實時性等。作為測繪領(lǐng)域內(nèi)的高科技技術(shù)，RTK技術(shù)是建立于GPS基礎(chǔ)上的實時動念定位技術(shù)，與常規(guī)GPS測量方式相比，在野外測量中RTK的精度更高，也可以說RTK為GPS應(yīng)用的重大里程碑。目前，GPSRTK技術(shù)已經(jīng)將高效、科學(xué)的測量定位技術(shù)提供給了測量工程，在該技術(shù)大力推廣中，促使GPS技術(shù)逐漸代替?zhèn)鹘y(tǒng)測繪技術(shù)進行地面測量與采集數(shù)據(jù)等工作，也為工程測量工作的順利進行提供了可靠的保障。

1 GPS系統(tǒng)的工作原理

GPS測量過程中，基準(zhǔn)站把全部接收的衛(wèi)星信息與其基準(zhǔn)站信息利用通訊系統(tǒng)向各個流動站進行傳遞。在衛(wèi)星數(shù)據(jù)接收中各個流動站還可進行基準(zhǔn)站傳遞信息的接收，如流動站將初始化工作完成后，控制器就可以利用接收到的信息進行及時計算，并將流動站點位坐標(biāo)顯示出來。

GPS接收機（2臺或2臺以上）、數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備、有關(guān)處理軟件為GPSRTK系統(tǒng)的重要組成部分?，F(xiàn)階段主要選取雙頻機作為GPS接收機，數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備則具有較多形式，以無線電臺為主，電臺發(fā)射信號半徑的大小將對GPSRTK作業(yè)范圍的大小產(chǎn)生重大影響。在處理軟件選擇中，要求其必須能夠?qū)φ芪粗獢?shù)進行快速結(jié)算，并能對用戶站在WGS-84下的坐標(biāo)進行結(jié)算，同時能夠轉(zhuǎn)換坐標(biāo)系統(tǒng)與高程系統(tǒng)等。

2 GPS定位系統(tǒng)特點

伴隨國民經(jīng)濟增長速度的不斷提升，我國工程建設(shè)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)也得到了有效提高，工程建設(shè)與國計民生息息相關(guān)，其工程測量效果的優(yōu)劣也得到了人們的關(guān)注。隨著改革開放的不斷深化，我國工程測量事業(yè)也得到了極大的發(fā)展。

1、定位精度高。目前GPS測量基線的精度已經(jīng)由過去的10提高到1O～，而GPS靜態(tài)相對定位的精度也提高到了毫米級甚至亞毫米級，尤其是高程精度也達(dá)到了毫米級。GPS實時動態(tài)定位精度也有顯著性的突破，可以達(dá)到厘米級的定位精度，可以滿足各種工程測量的要求。大型建筑物、構(gòu)筑物變形監(jiān)測，在采用特殊的觀測措施、精密星歷和適當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)處理模型和軟件后，平面精度可達(dá)亞毫米級，高程精度可穩(wěn)定在lmm左右。

2、觀測時間。GPS技術(shù)定位耗時較短，實時動態(tài)定位模式自用幾秒時間就可完成流動站1分鐘～5分鐘才能完成的觀測，大大提高了測繪效率。并且，運用GPS技術(shù)的觀測站間不需要通視，只要求觀測站15°以上空間開闊性，這就大大降低了觀測環(huán)境與通視條件方面的限制，不僅縮減了測量時間及經(jīng)費，而且使測量選點更具靈活性。

3、自動化水平高。目前我國GPS接收機已經(jīng)趨向操作簡單化、體積小型化，觀測人員只要將天線整半、對中即可實現(xiàn)自動觀測，再通過數(shù)據(jù)處理軟什對數(shù)據(jù)進行即時處理并獲得測點三維坐標(biāo)，其他觀測工作如捕獲衛(wèi)星、觀測跟蹤等都可由機器自動化完成。

4、全球全天候定。GPS衛(wèi)星的數(shù)目較多，且分布均勻，保證了全球地面被連續(xù)覆蓋，使得地球上任何地方的用戶在任何時間至少可以同時觀測到4顆GPS衛(wèi)星，能有效保障在任何時間、任何地點實現(xiàn)連續(xù)觀測，并不會受到天氣變化的影響。

5、儀器操作簡便。隨著GPS接收機的不斷改進，GPS測量的自動化程度越來越高，有的已趨于“傻瓜化”。在觀測中測量員的主要任務(wù)只是安置儀器，邊接電纜線，量取天線高和氣象數(shù)據(jù)，監(jiān)視儀器的工作狀態(tài)，而其它觀測工作，如衛(wèi)星的捕獲，跟蹤觀測和記錄等均由儀器自動完成。結(jié)束測量時，僅需關(guān)閉電源，收好接收機，便完成了野外數(shù)據(jù)采集任務(wù)。

3 GPS測量技術(shù)在工程測繪中的應(yīng)用

1、工程控制網(wǎng)建立

作為工程建設(shè)、管理與維護的前提，工程控制網(wǎng)的網(wǎng)型、精度必須與工程項目性質(zhì)、規(guī)模相符，通常情況下，工程控制網(wǎng)具有較小的覆蓋面積及較大的點位密度，一般都會選取邊角網(wǎng)作為其常規(guī)方式。選取GPS定位方式進行工程控制網(wǎng)的建立，其內(nèi)容包含：工程首級控制網(wǎng)、變形監(jiān)測控制網(wǎng)、工程施工控制網(wǎng)等，其優(yōu)點為點位選擇限制小、作業(yè)時間短及成本低。為達(dá)到毫米級精度，可選用載波相位靜態(tài)差分技術(shù)進行控制網(wǎng)的建立。

2、RTK的碎部測量與放樣

RTK技術(shù)是實時處理2個測站載波相位觀測量的差分方法。基準(zhǔn)站、移動站為RTK系統(tǒng)的重要組成部分。其工作原理為向用戶發(fā)送基準(zhǔn)站采集的載波相位，按照基準(zhǔn)站的差分信息用戶可求差解算用戶的位置坐標(biāo)。一般都會在地形圖、地籍圖測繪及平面位置施工放樣等方面應(yīng)用RTK技術(shù)。在碎部測量中GPSRTK技術(shù)的應(yīng)用，不需要進行圖根控制的建立，可對工作效率進行有效提升。作為測量的一個應(yīng)用分支，放樣要求利用相應(yīng)方式通過儀器將認(rèn)為設(shè)計好的點位標(biāo)定于實地。放樣施工中，RTK技術(shù)必須進行界標(biāo)點的標(biāo)定，才能確保測量的精度。

3、像控點測量

作為航空攝影測量外業(yè)的主要內(nèi)容，像控點測量對工程測量至關(guān)重要。傳統(tǒng)方式應(yīng)進行大量導(dǎo)線的布設(shè)，以此對相應(yīng)平高點進行測量。通過RTK技術(shù)進行測量，需在測區(qū)、測區(qū)周圍高等級控制點進行基準(zhǔn)站的架設(shè)，流動站可對各像控點平面坐標(biāo)、高程進行直接測量，如像控點架設(shè)難度大，可通過間接方式進行測量。相比傳統(tǒng)測繪方式，無需進行控制點逐級布設(shè)，相比靜態(tài)GPS測量，GPSRTK技術(shù)可縮短測量工程的時間、提升測量效率。

4、GPS變形監(jiān)測

橋梁、水庫大壩、建筑工程地基沉降、位移等方面的監(jiān)測都屬于變形監(jiān)測。水準(zhǔn)測量方式為常規(guī)監(jiān)測技術(shù)，主要監(jiān)測地基的沉降情況。地基位移、整體傾斜監(jiān)測可選取三角測量方式。選用GPS技術(shù)進行地基水平位移監(jiān)測，有效提升其精度，一般控制在-2毫米到+2毫米之間，高程測量精度則控制于-10毫米到+10毫米的范圍，由此可見，變形監(jiān)測中GPS技術(shù)尤為重要。

4 結(jié)束語

綜上所述，伴隨我國工程建設(shè)規(guī)模的不斷擴大，工程測量應(yīng)用也越加廣泛。GPSRTK技術(shù)作為工程測量的重要技術(shù)之一，在嚴(yán)重遵循GPSRTK技術(shù)規(guī)范的基礎(chǔ)上，要求相關(guān)單位在工程測量中，必須重視GPSRTK技術(shù)作業(yè)模式，對其性能進行全面把握，進一步研究GPSRTK技術(shù)，對其應(yīng)用方法進行優(yōu)化，只有這樣才能提升工程測量的精度與效率，才能為工程建設(shè)事業(yè)的發(fā)展提供可靠的保障。

參考文獻

[1]張杰；屠艮；；GPSRTK技術(shù)在地籍測量中的應(yīng)用[J]；科技傳播；2010年12期

[2]王春華；焦志良；；基于工程背景的RTK技術(shù)在城市控制測量中的應(yīng)用研究[J]；科技資訊；2010年05期

[3]張述清，楊潤書，朱明.GPS-RTK技術(shù)在地籍測量中的應(yīng)用研究[J].昆明理工大學(xué)學(xué)報，2011，32（2）：4-6，11.

[4]朱金海，叢枝鮮，馬俊海.GPSRTK在城鎮(zhèn)地籍調(diào)查中應(yīng)用[J].交通科技與經(jīng)濟，2011（2）.

[5]劉金先.GPS-RTK技術(shù)在高速鐵路工程測量中的應(yīng)用[J].中小企業(yè)管理與科技（下旬刊）.2012（01）