董雅玫

摘 要:隨著科技的進(jìn)步和各種工作領(lǐng)域?qū)夹g(shù)要求的不斷嚴(yán)格,GPS技術(shù)已被人們所關(guān)注,并廣泛應(yīng)用于工程測量中。工程測量中涉及的具體參數(shù),應(yīng)用GPS技術(shù)使測量的準(zhǔn)確度和可靠性得到極大的提高。本文介紹了GPS在工程中的應(yīng)用,并應(yīng)用于國土資源部門測量實(shí)例加以說明該技術(shù)的發(fā)展前景。

關(guān)鍵詞:測量GPS國土資源部

中圖分類號(hào):TP39 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1672-3791(2012)06(b)-0068-01

全球定位系統(tǒng)是美國從20世紀(jì)70年代開始研制的用于軍事部門的一代衛(wèi)星導(dǎo)航與定位系統(tǒng)。GPS是以衛(wèi)星為基礎(chǔ)的無線電衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng),它具有全能型、全球性、全天候、連續(xù)性和實(shí)時(shí)性的精密三維導(dǎo)航與定位功能,而且具有良好的抗干擾性和保密性。因此,GPS技術(shù)率先在大地測量、工程測量、城市測量、軍事、交通、通信、等測繪領(lǐng)域得到了應(yīng)用。全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)以成功地應(yīng)用于大地測量、工程測量、航空攝影、運(yùn)載工具導(dǎo)航和管制、地殼運(yùn)動(dòng)測量、工程變形測量、資源勘察、地球動(dòng)力學(xué)等多種學(xué)科,取得了好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

1GPS工作原理

根據(jù)測量中的距離交會(huì)點(diǎn)原理,得以實(shí)現(xiàn)GPS技術(shù)定位。首先,假設(shè)我們?cè)诖郎y點(diǎn)Q設(shè)置了GPS接收機(jī),在某一時(shí)刻,同時(shí)接收到了三顆或三顆以上的衛(wèi)星發(fā)出的信號(hào),它們分別是衛(wèi)星S1、S2、S3所發(fā)出的信號(hào)。通過對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算和處理,便可以得出在該時(shí)候接收機(jī)天線的中心到衛(wèi)星的距離分別為P1、P2、P3。然后根據(jù)衛(wèi)星星歷便可以得出這三顆衛(wèi)星的三維坐標(biāo)(Xi,Yi,Zi),ij=l,2,3。從而解算出Q點(diǎn)的三維坐標(biāo)(X,Y,Z):

2GPS在工程中的應(yīng)用

精度高、不受距離和環(huán)境限制是GPS技術(shù)具備的優(yōu)點(diǎn),GPS適宜應(yīng)用在地形條件艱險(xiǎn)、局部重點(diǎn)工程地區(qū)。利用GPS技術(shù)進(jìn)行工程測量對(duì)于工程質(zhì)量的提高有很大的作用。在GPS技術(shù)操作的過程中,整個(gè)過程全部由計(jì)算機(jī)和微電子技術(shù)控制,自動(dòng)記錄并處理數(shù)據(jù),因此其較少的受人為因素的影響,誤差較小。此外,GPS技術(shù)測量在降低勞動(dòng)作業(yè)強(qiáng)度、減少野外工作量和提高作業(yè)效率方面有巨大的作用。

2.1 常規(guī)靜態(tài)測量

通常情況下,常規(guī)靜態(tài)測量使用2臺(tái)(或2臺(tái)以上)GPS接收機(jī)。這兩臺(tái)GPS接收機(jī)被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(shí)段根據(jù)基線長度和測量等級(jí)觀測45min以上的時(shí)間。這種模式一般可以達(dá)到5mm+1ppm的相對(duì)定位精度。常規(guī)靜態(tài)測量常用于建立全球性或國家級(jí)大地控制網(wǎng),建立地殼運(yùn)動(dòng)監(jiān)測網(wǎng)、建立長距離檢?；€、進(jìn)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。

2.2 快速靜態(tài)測量

這種模式是在一個(gè)已知測站上安置一臺(tái)GPS接收機(jī)作為基準(zhǔn)站,連續(xù)跟蹤所有可見衛(wèi)星。移動(dòng)站接收機(jī)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(shí)段內(nèi)確保有5顆以上衛(wèi)星可供觀測:流動(dòng)點(diǎn)與基準(zhǔn)點(diǎn)相距應(yīng)不超過20km。

2.3 準(zhǔn)動(dòng)態(tài)測量

在準(zhǔn)動(dòng)態(tài)測量中,安裝一臺(tái)GPS接收機(jī)的已知測站使其測量的基準(zhǔn)站,所有可見的衛(wèi)星可被追蹤。初始化后,移動(dòng)站接收機(jī)方可依次到各待測測站,幾個(gè)歷元數(shù)據(jù)可被每個(gè)測站觀測。與快速靜態(tài)相比較,這種方式有很大的不同,除了觀測時(shí)間不一樣外,它要求移動(dòng)站在搬站過程中不能失鎖,并且需要先在已知點(diǎn)或用其它方式進(jìn)行初始化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(shí)段內(nèi)確保有5顆以上衛(wèi)星可供觀測;流動(dòng)點(diǎn)與基準(zhǔn)點(diǎn)相距應(yīng)不超過20km。

3Gps等技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用舉例

全面、及時(shí)、準(zhǔn)確的掌握土地信息是嚴(yán)格土地管理、保護(hù)耕地、集約節(jié)約用地以及保障土地參與國家宏觀調(diào)控的基礎(chǔ)。現(xiàn)有的土地調(diào)查監(jiān)測技術(shù)已經(jīng)難以滿足快速準(zhǔn)確獲取現(xiàn)勢性的土地信息的需求,開發(fā)一種適于一線使用的“3S”土地調(diào)查監(jiān)測技術(shù)和設(shè)備,從數(shù)據(jù)采集的源頭上根本解決土地調(diào)查監(jiān)測的數(shù)字化、準(zhǔn)確化、實(shí)時(shí)化問題已成為當(dāng)務(wù)之急。為此國土資源部從2001年起啟動(dòng)了一系列科技發(fā)展項(xiàng)目。

東南大學(xué)針對(duì)土地調(diào)查監(jiān)測的業(yè)務(wù)需求,集成GPS、GIS、RS及常規(guī)測量技術(shù),創(chuàng)新了面向土地利用現(xiàn)狀調(diào)查、地籍調(diào)查和督查巡查的土地實(shí)地調(diào)查及監(jiān)測技術(shù)并研制了相應(yīng)的成套設(shè)備。土地利用現(xiàn)狀調(diào)查系統(tǒng)將土地利用現(xiàn)狀和遙感信息集成到PDA上,由一線調(diào)查人員現(xiàn)場對(duì)變化圖斑信息進(jìn)行采集和記錄,編輯處理后返回到初始數(shù)據(jù)庫,實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)信息的更新;地籍調(diào)查系統(tǒng)采用GPS/PDA與全站儀相結(jié)合,實(shí)現(xiàn)了控制測量與現(xiàn)場成圖的一體化作業(yè)模式;土地巡查車系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了土地巡查過程中的導(dǎo)航、實(shí)地取證和現(xiàn)場辦公等。

以上系統(tǒng)通過“3S”技術(shù)集成,研制了外業(yè)數(shù)據(jù)采集設(shè)備、GPS基站設(shè)備和數(shù)據(jù)通訊鏈路,開發(fā)了嵌入式成圖軟件、差分?jǐn)?shù)據(jù)服務(wù)軟件和內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理軟件,突破了VRS網(wǎng)絡(luò)接入、GIS現(xiàn)場成圖、嵌入式影像壓縮等關(guān)鍵技術(shù),重點(diǎn)解決了地物信息快速獲取、土地利用現(xiàn)狀自動(dòng)變更等問題。2006年7月在國土資源部科技司的主持下完成了項(xiàng)目成果鑒定及“調(diào)查之星”產(chǎn)品定型,鑒定委員會(huì)一致認(rèn)為該研究成果整體上達(dá)到國際先進(jìn)水平,在土地調(diào)查領(lǐng)域達(dá)到國內(nèi)領(lǐng)先水平。

4結(jié)語

GPS方格網(wǎng)點(diǎn)位精度高、誤差分布均勻,不但能夠滿足規(guī)范要求,而且具有較大的精度儲(chǔ)備。在適應(yīng)性方面,GPS技術(shù)測設(shè)方格網(wǎng)優(yōu)于常規(guī)的測量方式,這是因?yàn)?GPS技術(shù)測設(shè)方格網(wǎng)的網(wǎng)形構(gòu)造較為簡單,可靈活選取點(diǎn)的疏密和邊長短。即使在離已知控制點(diǎn)較遠(yuǎn)的情況下,也可進(jìn)行連接,并控制網(wǎng)的定位和定向。

水利施工、交通運(yùn)輸、衛(wèi)星導(dǎo)航等工程測量領(lǐng)域都發(fā)規(guī)模應(yīng)用GPS技術(shù)。然而,在實(shí)際的應(yīng)用過程中,此技術(shù)還突顯出很多的問題,此技術(shù)還需要研究人員進(jìn)一步研究、完善。

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