gps技術(shù)在工程測量中的應(yīng)用

1、<p>　　GPS技術(shù)在工程測量中的應(yīng)用</p><p>　　摘要：GPS在工程測量中運(yùn)用廣泛。本文對GPS技術(shù)進(jìn)行了介紹，分析了GPS技術(shù)應(yīng)用于測繪的原理，提出GPS的應(yīng)用實(shí)例，指出了筆者的一些看法和建議。 </p><p>　　關(guān)鍵詞：GPS技術(shù)；工程測量；基準(zhǔn)點(diǎn) </p><p>　　Abstract: the GPS widely used in

2、engineering survey. Introduced in this paper, the GPS technology, analyses the principle of GPS technology used in surveying and mapping, GPS application examples, the author pointed out some views and Suggestions. </

3、p><p>　　Key words: GPS technology; Engineering survey; Reference point </p><p>　　中圖分類號：TB22文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：2095-2104（2013） </p><p><b>　　1.前言 </b></p><p>　　近年來，隨著我

4、國經(jīng)濟(jì)迅速發(fā)展，基礎(chǔ)建設(shè)工程不斷增多。在建設(shè)公路，水利等基礎(chǔ)工程時，往往首先需要在山林邱澤中進(jìn)行測量，地形的不利因素給測繪工作帶來了新的問題和挑戰(zhàn)。GPS技術(shù)最初是美國用于軍事的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，可以全天候的為地球上任何一個地方提供三維的位置和時間，現(xiàn)在這項(xiàng)技術(shù)已經(jīng)由軍用轉(zhuǎn)為民用，在工程測量中發(fā)揮了重大的作用。 </p><p>　　2.GPS技術(shù)概述 </p><p>　　GPS技術(shù)用于工程

5、測量最基本的原理是利用測距交會定點(diǎn)的相關(guān)知識進(jìn)行測量。假設(shè)在待測點(diǎn)放置接收機(jī)，它在某時同時觀察到了至少三顆衛(wèi)星的信號，這三顆衛(wèi)星分別是A，B，C，通過對數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換和處理得到接收機(jī)的天線中心到達(dá)三顆衛(wèi)星的距離L1，L2，L3，三顆衛(wèi)星當(dāng)時的坐標(biāo)（Xi，Yi，Zi），i=1，2，3。這樣根據(jù)簡單的方程計(jì)算公式就可以得到待測點(diǎn)的坐標(biāo)（X，Y，Z）。最初GPS的工作模式只是簡單的相對定位，即放置兩臺或者更多接收機(jī)在待定點(diǎn)上，同步連續(xù)觀測相同的一

6、組群衛(wèi)星一小時以上，通過對數(shù)據(jù)的處理和衛(wèi)星星歷的幫助，可以得到待測點(diǎn)間的基線向量，從而取得基線精度5mm＋1×10－6D，使用雙頻接收機(jī)或者10mm＋2×10－6D，使用單頻接收機(jī)。后來隨著GPS定位測量技術(shù)在應(yīng)用中的不斷完善，出現(xiàn)了諸如靜態(tài)快速定位，動態(tài)RTK定位，也被稱為GPS全站儀等新方法。 </p><p>　　新出現(xiàn)的GPS RTK技術(shù)的原理是將基準(zhǔn)站將所在的坐標(biāo)，接收的衛(wèi)星信號，實(shí)

7、時載波相位觀測值等信息發(fā)送給流動站，流動站根據(jù)基準(zhǔn)站的信息和衛(wèi)星信號，通過載波相位的分析得自身和基準(zhǔn)站的基線向量，流動站的各個點(diǎn)坐標(biāo)，再將這些信息轉(zhuǎn)化為高程等有用信息。一般進(jìn)行GPS工程測量需要準(zhǔn)備的設(shè)備簡單，基準(zhǔn)站部分需要有GPS接收機(jī)，一些計(jì)算軟件和發(fā)射電臺，流動站部分需要GPS接收機(jī)，計(jì)算軟件，接收電臺，對中桿和電子操作手簿[1]。 </p><p>　　3.GPS測量的應(yīng)用 </p><

8、;p>　　3.1靜態(tài)快速定位 </p><p>　　這種情況下GPS接收機(jī)在流動站上靜止的觀測，在接收衛(wèi)星的數(shù)據(jù)同時接收基準(zhǔn)站的同步觀測數(shù)據(jù)，通過計(jì)算軟件實(shí)時得到自己站點(diǎn)的三維坐標(biāo)，整周未知數(shù)，如果實(shí)時結(jié)果逐漸變得穩(wěn)定，精度滿足測量設(shè)計(jì)要求就可以結(jié)束觀測。如果采用常規(guī)的測量方法，在野外等自然條件不好的地方會受到比較大的影響，但是GPS快速靜態(tài)測量卻可以改變這個現(xiàn)狀。一對GPS雙頻測量系統(tǒng)在短邊，短是指長度在

9、十千米以，只需要五分鐘左右就能正常接收四到五顆衛(wèi)星的數(shù)據(jù)，得到5～10mm＋1×10－6D的基線精度，這樣的精度與靜態(tài)定位一兩個小時的結(jié)果相似[2]。在實(shí)際的測量工作，尤其是工程控制網(wǎng)測量的過程中，GPS技術(shù)完全可以勝任控制點(diǎn)加密的工作。控制網(wǎng)測量中要先建立控制點(diǎn)，加密控制點(diǎn)。加密控制點(diǎn)這個過程用全站儀實(shí)施時必須要通視，而且測量的精度和結(jié)果不能及時的傳遞給外業(yè)。使用靜態(tài)GPS相對定位測量就可以避免了通視這個難題，而且用時短精度

10、高，通過與其他的測量方法配合還可以測量加密之后的復(fù)合導(dǎo)線。 </p><p>　　3.2動態(tài)RTK GPS定位 </p><p>　　此種方法下，在進(jìn)行測量前流動站需要首先靜止觀測一段時間，完成初始化。初始化后解的類型從浮點(diǎn)解變成了固定解，精度是厘米級，流動站就可以按照之前定好的采樣間隔實(shí)時自動觀測，同時接受基準(zhǔn)站的觀測數(shù)據(jù)從而確定控制點(diǎn)的三維位置，在這個過程中要注意高程值，如果有變化較大

11、，則可能是初始化丟失。這種定位方法精度較高，在工程測量過程中發(fā)揮了深遠(yuǎn)的作用，不僅可以用地形圖測繪，還可以用于普通方法難以完成的橫斷面，縱斷面測量。在放樣的過程中，需要用棱鏡或者全站儀在放樣點(diǎn)與測站點(diǎn)通視，把設(shè)計(jì)圖上的高程和設(shè)計(jì)坐標(biāo)在實(shí)際中標(biāo)出。但是在實(shí)際測量中，控制點(diǎn)不一定在放樣點(diǎn)附近，這就需要引點(diǎn)，加大了工作量。RTK技術(shù)很好的解決了這個問題，因?yàn)橹灰言O(shè)計(jì)圖上的坐標(biāo)輸入到電子操作手簿中，就能根據(jù)GPS接收器的顯示找到放樣點(diǎn)，節(jié)約了

12、時間和人力[3]。RTK技術(shù)的精度高，放樣點(diǎn)的誤差之間不會累計(jì)不互相影響，因此能夠保障工程測量的質(zhì)量。 </p><p>　　在地形測圖中，RTK也以其較高的精度發(fā)揮了重要作用。所謂地形測圖，就是利用全站儀收集地貌碎部點(diǎn)和地形信息，通過軟件制成圖，這個過程也需要測站點(diǎn)與地物碎部點(diǎn)通視。RTK動態(tài)測量只需一個人設(shè)立基準(zhǔn)站，一個人帶著儀器到地物碎步點(diǎn)插穩(wěn)對中桿，通過輸入特征編碼記錄信息。在精度合格的條件下，測定地形，

13、地物后將電子手簿中的數(shù)據(jù)傳入電腦，由軟件制圖，快捷簡單。 </p><p>　　4.GPS技術(shù)應(yīng)用過程中的要點(diǎn) </p><p>　　4.1基準(zhǔn)站的選擇 </p><p>　　在使用RTK的過程中，首先需要得到基準(zhǔn)站坐標(biāo)，這個過程中可以采用多個多個已知定位點(diǎn)的方法，通常情況下會用兩個已知定位點(diǎn)?；鶞?zhǔn)站一般放置在測量條件好的位置上，通過流動站測出已知點(diǎn)的坐標(biāo)，之后通過

14、后方交會的方法，就得到了基準(zhǔn)站坐標(biāo)。如果要放樣公路邊線，還需要再進(jìn)行計(jì)算和定向。 </p><p>　　4.2測站點(diǎn)的選擇 </p><p>　　在進(jìn)行控制測量的過程中，測站點(diǎn)應(yīng)該選擇開闊的地方，旁邊沒有高角度大于十度的障礙物，這樣GPS才能順利的接收到衛(wèi)星信號。另外應(yīng)該遠(yuǎn)其他電磁波的干擾，在測站點(diǎn)二百米的范圍內(nèi)不能有高壓電線或者無線電發(fā)射器。對于反射GPS信號的物體，比如建筑，水域等也應(yīng)

15、避免，以減少因?yàn)槎嗦窂叫?yīng)造成的誤差。所以，測站點(diǎn)所處的位置，10°到15°的高角度以上不要有很多的障礙物。 </p><p>　　4.3基線解算問題 </p><p>　　當(dāng)基線起點(diǎn)坐標(biāo)不準(zhǔn)確時[4]，為了保證基線解算的質(zhì)量，可以長時間的單點(diǎn)定位來獲得準(zhǔn)確的起點(diǎn)坐標(biāo)，也可以在解算時將所有的基線起點(diǎn)坐標(biāo)用一個坐標(biāo)衍生，最后在平差處理中引入?yún)?shù)解決。如果有的衛(wèi)星周跳多，觀

16、測時間短，或者由于多路徑效應(yīng)的影響，可以刪除相應(yīng)衛(wèi)星數(shù)據(jù)。 </p><p>　　4.4GPS網(wǎng)平面基點(diǎn) </p><p>　　將定位成果轉(zhuǎn)換坐標(biāo)的過程中，需要用到既有GPS點(diǎn)的聯(lián)測，而且聯(lián)測的點(diǎn)數(shù)不能少于三個。如果這些點(diǎn)出現(xiàn)誤差，GPS的定位成果也會產(chǎn)生錯誤，所以一定要在測量前對GPS網(wǎng)基準(zhǔn)點(diǎn)進(jìn)行選擇。 </p><p><b>　　5.結(jié)語 </

17、b></p><p>　　GPS技術(shù)應(yīng)用在工程測繪中有很多的優(yōu)點(diǎn)。GPS工程測量中效率高，這減輕了外業(yè)的工作強(qiáng)度，精度較高，還能夠得到觀測點(diǎn)的高程和三維坐標(biāo)，簡化了后期數(shù)據(jù)處理工作，使用方便。隨著社會的進(jìn)步，相信GPS技術(shù)將會得到更多的改進(jìn)，也受到更多測繪人員的青睞。 </p><p><b>　　【參考文獻(xiàn)】 </b></p><p>

18、　　[1]周斌麟.GPS － RTK 技術(shù)在工程測量中的應(yīng)用分析.測繪與空間地理信息[J]. 2011,(4):142. </p><p>　　[2]侯 瑞 國.工程測量中動態(tài)應(yīng)用 G P S 技術(shù)的思路研究.科技創(chuàng)新導(dǎo)報[J]. </p><p>　　2009,(12):78. </p><p>　　[3]張 莉.GPS 技術(shù)在工程測量中的應(yīng)用探討.科協(xié)論壇[J]