韋曉勇

寧夏煤炭基本建設(shè)有限公司 寧夏回族自治區(qū) 750000

摘要：GPS（Global Position System，全球定位系統(tǒng)）是由接收裝置和環(huán)球通訊衛(wèi)星所組成的無(wú)線(xiàn)電導(dǎo)航定位系統(tǒng)，能夠?yàn)橛脩?hù)提供精確的時(shí)間信息、導(dǎo)航與三維坐標(biāo)。GPS 作為新一代衛(wèi)星導(dǎo)航與定位系統(tǒng)，不僅具有全球性、全天候、連續(xù)的精密三維導(dǎo)航與定位能力，而且具有良好的抗干擾性和保密性。隨著數(shù)字化進(jìn)程的不斷加劇，全球定位系統(tǒng)的迅速發(fā)展，GPS 技術(shù)已經(jīng)成為了工程測(cè)量中不可或缺的重要技術(shù)，對(duì)工程測(cè)量有著深遠(yuǎn)的影響。本文對(duì)GPS 測(cè)量技術(shù)的特點(diǎn)進(jìn)行了分析，論述了GPS 測(cè)量技術(shù)在工程測(cè)量中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：GPS 測(cè)量技術(shù)；工程測(cè)量；應(yīng)用

工程測(cè)量事業(yè)已經(jīng)成為了我國(guó)采礦事業(yè)中的重要組成部分，這已經(jīng)引起了相關(guān)部門(mén)的極度重視。加快工程測(cè)量事業(yè)的發(fā)展，已經(jīng)成為了適應(yīng)社會(huì)發(fā)展的必然趨勢(shì)。在工程測(cè)量中，GPS 測(cè)量技術(shù)的應(yīng)用至關(guān)重要。GPS 測(cè)量技術(shù)操作起來(lái)比較簡(jiǎn)單，而且本身該技術(shù)的自動(dòng)化程度很高，應(yīng)用該技術(shù)于工程測(cè)量中，不僅提高了工程測(cè)量的工作效率，同時(shí)也提高了測(cè)量的精度，整個(gè)測(cè)量的范圍相比以前也擴(kuò)大了很多。因此充分地掌握GPS 測(cè)量技術(shù)，才能更好地將其應(yīng)用于工程測(cè)量中。

一、GPS 測(cè)量技術(shù)簡(jiǎn)述

GPS 測(cè)量技術(shù)是新發(fā)展不久的高新技術(shù)，正是由于它本身的特點(diǎn)鮮明，精度高、自動(dòng)化程度高、潛力大等優(yōu)勢(shì)，才使得它的應(yīng)用范圍逐漸拓寬。在十九世紀(jì)八十年代的時(shí)候，GPS 定位系統(tǒng)開(kāi)始慢慢地出現(xiàn)，當(dāng)時(shí)它的應(yīng)用并不廣泛，而且功能也不全面。隨著經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，科技水平也在不斷提高，因而GPS 測(cè)量系統(tǒng)也在不斷地發(fā)展、完善。尤其是GPS定位技術(shù)的發(fā)展，極大地改善了GPS測(cè)量技術(shù)的性能。也正是這一進(jìn)步，讓更多的科研之士對(duì)這一塊更加關(guān)注。運(yùn)用GPS定位技術(shù)作為工程測(cè)量技術(shù)的基礎(chǔ)和手段，進(jìn)一步加快了GPS測(cè)量技術(shù)的發(fā)展。

二、GPS 測(cè)量技術(shù)的特點(diǎn)分析

1.定位精度高。GPS 測(cè)量技術(shù)定位精度高是所有人的共識(shí)，只要人們一說(shuō)到GPS 測(cè)量技術(shù)，自然而然地就會(huì)想到它的定位技術(shù)，由此可見(jiàn)GPS 定位技術(shù)已經(jīng)深入人心，這也是它比較成功的一點(diǎn)。相關(guān)數(shù)據(jù)表明，GPS 測(cè)量精度與紅外儀的測(cè)量精度有一定的可比之處，但是隨著距離的增加，GPS測(cè)量的優(yōu)越性越加凸顯出來(lái)。

2.觀測(cè)時(shí)間短。運(yùn)用GPS 測(cè)量技術(shù)進(jìn)行工程測(cè)量時(shí)，整個(gè)過(guò)程需要花費(fèi)的時(shí)間是比較短的。如果是采用布設(shè)控制網(wǎng)的方法，在每個(gè)控制點(diǎn)上觀測(cè)花費(fèi)的時(shí)間在30-40min左右，而如果此時(shí)采用快速靜態(tài)定位法的話(huà)，觀測(cè)的時(shí)間可以大大縮短。

3.操作簡(jiǎn)單、自動(dòng)化程度高。GPS 測(cè)量技術(shù)操作簡(jiǎn)單、自動(dòng)化程度高的特點(diǎn)已經(jīng)成為了公認(rèn)的優(yōu)勢(shì)。正是因?yàn)镚PS測(cè)量技術(shù)綜合了多種現(xiàn)代的高新科技，將其綜合應(yīng)用于GPS測(cè)量技術(shù)中，才使得它本身的性能更加突出。對(duì)于操作GPS 測(cè)量技術(shù)的操作人員，需要負(fù)責(zé)的內(nèi)容并不多，操作者只需要負(fù)責(zé)對(duì)測(cè)量的內(nèi)容進(jìn)行數(shù)據(jù)的采集，并且安裝一下開(kāi)關(guān)儀器、量取測(cè)量時(shí)所用儀器的高度即可，整個(gè)測(cè)量工作極其簡(jiǎn)單。

三、GPS 測(cè)量技術(shù)在工程測(cè)量中的應(yīng)用

1.控制測(cè)量。采用GPS 靜態(tài)測(cè)量的方法。建立控制網(wǎng)極具精密性，同時(shí)對(duì)大型建筑物的控制測(cè)量也盡量采用靜態(tài)測(cè)量的方法，比如隧道、特大橋梁、互通式立交等，然而對(duì)普通公路工程的控制測(cè)量最好選用GPS 動(dòng)態(tài)測(cè)量，以實(shí)時(shí)獲取定位精度，注意待點(diǎn)位精度達(dá)到既定要求后，應(yīng)隨即停止觀測(cè)，如此提升控制測(cè)量的效率，此外GPS 測(cè)量過(guò)程測(cè)站間無(wú)需通視，因此測(cè)量操作相當(dāng)簡(jiǎn)單。若對(duì)道路的設(shè)計(jì)線(xiàn)路進(jìn)行控制測(cè)量，那么所選的數(shù)據(jù)鏈方案必須適宜，以提高長(zhǎng)邊靜態(tài)測(cè)量過(guò)程RTK 的測(cè)量效果，注意若邊長(zhǎng)>20km，對(duì)流動(dòng)站進(jìn)行15-30min 的觀測(cè)，便可知曉基線(xiàn)解逐步呈穩(wěn)定狀態(tài)；若基線(xiàn)解穩(wěn)定狀態(tài)的持續(xù)時(shí)間<10min，那么三維坐標(biāo)分量的最大變動(dòng)≤5μmD，同時(shí)最后5min 內(nèi)的互差<2μmD，此時(shí)應(yīng)結(jié)合實(shí)際情況，判斷測(cè)量工作是否繼續(xù)推進(jìn)。

2.GPS 定位技術(shù)應(yīng)用。GPS 定位技術(shù)在工程測(cè)量實(shí)踐中的應(yīng)用原理是把物理和幾何學(xué)科的相關(guān)基本原理進(jìn)行結(jié)合，通過(guò)GPS 系統(tǒng)的地面接收裝置和空間衛(wèi)星對(duì)測(cè)量對(duì)象進(jìn)行多角度定位。目前，工程測(cè)量實(shí)踐中所應(yīng)用的GPS 定位技術(shù)主要有：實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)相對(duì)定位和靜態(tài)相對(duì)定位。靜態(tài)相對(duì)定位是由多臺(tái)地面接收裝置排成一條基線(xiàn)，對(duì)目標(biāo)對(duì)象進(jìn)行同步觀測(cè)，觀測(cè)時(shí)間可達(dá)45 分鐘左右，最后由專(zhuān)業(yè)的技術(shù)人員對(duì)測(cè)量結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)與處理。靜態(tài)相對(duì)定位具有操作流程相對(duì)簡(jiǎn)單的優(yōu)點(diǎn)。實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)相對(duì)定位根據(jù)載波相對(duì)觀測(cè)量，選取較為精確的控制點(diǎn)位當(dāng)作工程測(cè)量的控制基站，安裝地面連續(xù)接收裝置對(duì)不同角度傳送的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)信息進(jìn)行連續(xù)的觀測(cè)。一般GPS 系統(tǒng)擁有24 顆環(huán)繞地球運(yùn)動(dòng)的衛(wèi)星，在10°以上的水平角觀測(cè)點(diǎn)能夠接收到七顆衛(wèi)星信號(hào)。但如果接收站附近有建筑物

等遮擋物，會(huì)因?yàn)榻邮昭b置觀測(cè)到的衛(wèi)星數(shù)量變少導(dǎo)致接收機(jī)難以定位。因此，在必要時(shí)GPS定位技術(shù)可以和慣性導(dǎo)航技術(shù)相結(jié)合以發(fā)揮更好的測(cè)量效果。

3.施工水準(zhǔn)點(diǎn)的測(cè)定。設(shè)計(jì)單位采用傳統(tǒng)的測(cè)量技術(shù)進(jìn)行工程水準(zhǔn)測(cè)量時(shí)，往往不能夠進(jìn)行實(shí)的考察和嚴(yán)密的預(yù)算，導(dǎo)致得到的水準(zhǔn)點(diǎn)距離普遍較大。通常設(shè)計(jì)單位會(huì)給出距離在500-100m 之間的水準(zhǔn)點(diǎn)，由于水準(zhǔn)點(diǎn)的距離過(guò)大而導(dǎo)致施工不便。利用GPS接受機(jī)收集衛(wèi)星信號(hào)來(lái)測(cè)量和確定臨時(shí)的水準(zhǔn)點(diǎn)能夠協(xié)調(diào)好工程觀測(cè)的進(jìn)程，確保工程測(cè)量結(jié)果的精度，提高工作效率。其大致的作業(yè)步驟是安置天線(xiàn)、操作接收機(jī)、觀測(cè)記錄。在測(cè)量時(shí)應(yīng)嚴(yán)格按照技術(shù)設(shè)計(jì)制定的觀測(cè)計(jì)劃進(jìn)行觀測(cè)。

4.道路中線(xiàn)放樣。從大比例尺帶狀地圖定線(xiàn)以后，設(shè)計(jì)人員需從地面標(biāo)定出公路中線(xiàn)。若采用GPS 實(shí)時(shí)測(cè)量來(lái)實(shí)現(xiàn)此操作，設(shè)計(jì)人員僅需把中樁點(diǎn)坐標(biāo)輸入GPS電子手簿，此時(shí)放樣點(diǎn)的點(diǎn)位便會(huì)被系統(tǒng)軟件自動(dòng)定出來(lái)。各點(diǎn)要求被獨(dú)立完成測(cè)量，因此累計(jì)誤差難以產(chǎn)生，如此便可確保各點(diǎn)的放樣精度相當(dāng)。眾所周知，道路路線(xiàn)包括緩和曲線(xiàn)、直線(xiàn)、圓曲線(xiàn)三部分，因此道路中線(xiàn)放樣過(guò)程，應(yīng)該依次輸入各主控點(diǎn)樁號(hào)、起終點(diǎn)的方位角、緩和曲線(xiàn)距離、直線(xiàn)段距離、圓曲線(xiàn)半徑，外加GPS 電子手薄能夠完成所有工作，如此便可降低放樣操作的難度，實(shí)踐表明，上述方法具有簡(jiǎn)單實(shí)用的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)若各曲線(xiàn)段或者直線(xiàn)段間需要加樁，僅需輸入目標(biāo)點(diǎn)的樁號(hào)即可。

5.虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用。傳統(tǒng)的工程測(cè)量工作需要測(cè)量人員進(jìn)行實(shí)地測(cè)量，在地質(zhì)條件惡劣的地區(qū)測(cè)量時(shí)容易發(fā)生安全事故。GPS 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)所創(chuàng)建的測(cè)繪環(huán)境具有交互作用、逼真等特點(diǎn)可以有效的解決這一問(wèn)題。利用GPS 系統(tǒng)中的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)和計(jì)算機(jī)繪圖技術(shù)能夠有效、快速地在計(jì)算機(jī)描繪出清晰的三維圖像，建立科學(xué)工程測(cè)繪的流程，能夠準(zhǔn)確指出重點(diǎn)的測(cè)量項(xiàng)目和應(yīng)當(dāng)注意的安全事項(xiàng)。工程測(cè)繪進(jìn)行合理的模擬流程分析能夠有效地解決工程測(cè)繪中傳統(tǒng)測(cè)繪技術(shù)應(yīng)用效率不高的問(wèn)題，有效地增強(qiáng)測(cè)量方案的安全性、技術(shù)性和可操作性。

GPS 測(cè)量技術(shù)是科學(xué)發(fā)展應(yīng)運(yùn)而生的現(xiàn)代高新技術(shù)，它的應(yīng)用也促進(jìn)了時(shí)代的發(fā)展，將GPS 測(cè)量技術(shù)應(yīng)用于工程測(cè)量中，不僅提高了工程測(cè)量的準(zhǔn)確性和可靠性，而且極大地降低了人們的工作強(qiáng)度。相信在技術(shù)人員的不斷探索下，GPS測(cè)量技術(shù)的功能將會(huì)更加完善，從而它的應(yīng)用范圍也會(huì)逐步拓寬。

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