董沖　楊旭

【摘要】GPS技術(shù)隨著電子科技與信息科技的飛速進(jìn)步而得到了快速的發(fā)展，在我國(guó)許多領(lǐng)域，尤其是工程測(cè)繪領(lǐng)域內(nèi)發(fā)揮著重要的作用，受到了廣泛的關(guān)注和好評(píng)，已經(jīng)成為該領(lǐng)域內(nèi)所采用的核心技術(shù)之一。同以往的測(cè)量技術(shù)相比，GPS具有顯著的優(yōu)勢(shì)，如測(cè)量精度高、耗時(shí)短、穩(wěn)定性好等特點(diǎn)，本文結(jié)合了現(xiàn)代工程測(cè)繪發(fā)展的特點(diǎn)，分析了GPS技術(shù)的運(yùn)行原理及存在的一些問(wèn)題，并提出改進(jìn)意見(jiàn)，以期對(duì)我國(guó)的測(cè)繪工作起到一定的促進(jìn)作用。

【關(guān)鍵詞】GPS；工程測(cè)繪

GPS是全球定位系統(tǒng)的縮寫，該系統(tǒng)的硬件由兩大部分組成，即位于地球同步軌道的通訊衛(wèi)星以及位于地面的接收和處理系統(tǒng)，軟件部分則針對(duì)不同的應(yīng)用場(chǎng)合，采用不同的應(yīng)用軟件，如導(dǎo)航系統(tǒng)、三維坐標(biāo)模型系統(tǒng)等。隨著近年來(lái)信息科學(xué)與電子技術(shù)的飛速發(fā)展，GPS技術(shù)也得到了快速的提高，無(wú)論從定位精確性還是實(shí)時(shí)性來(lái)看，均能滿足目前各個(gè)領(lǐng)域?qū)PS的性能需求，因而得到了廣泛的應(yīng)用。

1、GPS技術(shù)特點(diǎn)

1.1功能特點(diǎn)及使用范圍。GPS測(cè)量技術(shù)能夠?yàn)橛脩籼峁┒喾N測(cè)量信息，如三維坐標(biāo)信息、高精度的時(shí)間信息以及三維空間速度信息等，再同各種應(yīng)用系統(tǒng)軟件相結(jié)合，可極大的擴(kuò)展其使用范圍和場(chǎng)所，從傳統(tǒng)的導(dǎo)航、時(shí)間流測(cè)定、速度測(cè)試以及測(cè)量等應(yīng)用發(fā)展到同測(cè)繪相關(guān)的各個(gè)領(lǐng)域，如工程測(cè)量、大地測(cè)量以及海洋測(cè)繪、航空攝影測(cè)量、地籍測(cè)量等。

1.2可實(shí)現(xiàn)高效高精度定位。GPS測(cè)量技術(shù)在工程應(yīng)用中表明，利用靜態(tài)相對(duì)定位模式，在50km以下的基線中，其定位精度可以達(dá)到1×10-6～2×10-6，如果在100km～500km的基線上，其定位精度可增加至10-6～10-7，以目前GPS技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)來(lái)預(yù)估，在不久的將來(lái)，在1000km以上的基線中，其定位精度甚至可以超過(guò)10-8，在實(shí)時(shí)差分定位中，其精度可達(dá)分米級(jí)，而在實(shí)時(shí)定位中，其精度可達(dá)厘米級(jí)。就目前的各種工程測(cè)量精度需求而言，GPS都能夠滿足。

1.3智能化、自動(dòng)化程度高，自適應(yīng)性強(qiáng)。GPS測(cè)量技術(shù)工程操作應(yīng)用的過(guò)程中，明顯高于其他傳統(tǒng)的測(cè)繪方法，且操作非常簡(jiǎn)便，使用門檻較低，對(duì)操作員僅需要進(jìn)行簡(jiǎn)單的使用培訓(xùn)即可。在操作時(shí)，只需要根據(jù)測(cè)量對(duì)象進(jìn)行初期的設(shè)備參數(shù)設(shè)定，如氣象數(shù)據(jù)、量取儀器高度參數(shù)、監(jiān)測(cè)儀器的工作參數(shù)等，參數(shù)設(shè)定完成之后系統(tǒng)即進(jìn)入自動(dòng)工作狀態(tài)，如工程中的跟蹤觀測(cè)、衛(wèi)星的捕獲以及記錄等，完全由GPS系統(tǒng)進(jìn)行自適應(yīng)的調(diào)整。在完成了監(jiān)測(cè)任務(wù)后，只需用系統(tǒng)軟件對(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總分析，即可形成各種測(cè)量報(bào)告和繪圖，大大簡(jiǎn)化了工作量。

2、GPS測(cè)量技術(shù)在工程測(cè)繪中應(yīng)用

2.1水下地形測(cè)繪中GPS的應(yīng)用

傳統(tǒng)的測(cè)繪水下地形圖的方式過(guò)于繁瑣，需要用到大量的專業(yè)工具，如基于超聲波原理的測(cè)深儀、潮位儀以及經(jīng)外測(cè)距儀、經(jīng)緯儀和三應(yīng)答器等設(shè)備，這些設(shè)備使用門檻較高，掌握起來(lái)較為困難，必須花費(fèi)很大代價(jià)對(duì)操作者進(jìn)行專業(yè)培訓(xùn)，成本較高，且因受到外界環(huán)境影響而導(dǎo)致測(cè)量誤差很難把握，而使用GPS系統(tǒng)后，只需將測(cè)深儀、差分GPS接收機(jī)以及潮位儀與終端設(shè)備相連接，就可構(gòu)成完整的自動(dòng)化水下測(cè)繪系統(tǒng)。如下圖1所示：圖中的DGPS接收機(jī)主要接收GPS衛(wèi)星信號(hào)以及差分基站的信號(hào)，并采用基臺(tái)校正數(shù)據(jù)進(jìn)行修正測(cè)量船蹬S的誤差。比如在船行駛之前，首先在計(jì)算中輸入測(cè)量階段的起始坐標(biāo)，在測(cè)量的過(guò)程中采用DGPS接收機(jī)將測(cè)量的坐標(biāo)值輸入到計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，然后進(jìn)行坐標(biāo)之間轉(zhuǎn)換以及參數(shù)的計(jì)算，并且系統(tǒng)中的顯示屏能夠?qū)崟r(shí)顯示航行的路線以及導(dǎo)航的參數(shù)，如定位時(shí)間、定位序號(hào)以及基線方向角、偏離航線的距離、測(cè)量起點(diǎn)和終點(diǎn)的距離等參數(shù)。在測(cè)量中，測(cè)量工作者能夠根據(jù)導(dǎo)航監(jiān)視器進(jìn)行修正航向，在測(cè)量、定位時(shí)，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)能夠自動(dòng)進(jìn)行記錄，并保存在硬盤或者軟盤中。

2.2監(jiān)測(cè)工程變形中GPS的應(yīng)用

在工程建設(shè)的過(guò)程中，最常見(jiàn)的棘手問(wèn)題就是工程變形問(wèn)題，處理不好很可能會(huì)影響整個(gè)工程的整體質(zhì)量。導(dǎo)致變形的主要因素很多，即同環(huán)境本身相關(guān)，又同工程實(shí)施相關(guān)，大體上可將這些因素分為兩種，第一是由于人為造成地殼或者建筑物變形，改變了建筑物局部乃至整體的受力狀態(tài)，如由于受到水負(fù)荷的重壓而發(fā)生的大壩變形等；第二是由于建筑物整體由于外界環(huán)境原因發(fā)生了位移，如建筑物沉陷、資源開(kāi)采地面沉降等。在這種情況下，GPS測(cè)量技術(shù)由于其高精度的三維定位效果而成為了監(jiān)測(cè)工程變形的最主要的方法。例如在監(jiān)測(cè)工程變形時(shí)將GPS測(cè)量技術(shù)應(yīng)用在大壩變形中，可以在最短的時(shí)間內(nèi)監(jiān)測(cè)到精度范圍在1.0PPm到0.1PPm之間的數(shù)據(jù)，這對(duì)于保障大壩安全，防范意外事故而言是非常重要的。

3、結(jié)語(yǔ)

綜上所述，GPS定位測(cè)量技術(shù)具有傳統(tǒng)測(cè)繪技術(shù)難以比擬的高精度和準(zhǔn)確定位的特點(diǎn)，且系統(tǒng)智能化高、抗干擾性強(qiáng)、操作簡(jiǎn)單。GPS技術(shù)的使用，大幅度提高了工程測(cè)繪的工作效率和工作質(zhì)量，為工程進(jìn)度的順利推進(jìn)、保障建筑物質(zhì)量安全打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，同時(shí)也奠定了城市現(xiàn)代化發(fā)展和工程控制網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的基礎(chǔ)，準(zhǔn)確的測(cè)量精度和科學(xué)的測(cè)繪結(jié)果，為工程測(cè)繪的發(fā)展提供了良好的條件，加快了我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的信息化發(fā)展，促進(jìn)了國(guó)民經(jīng)濟(jì)的進(jìn)步。

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作者簡(jiǎn)介

董沖（1983年2月），男，湖北，大本，武漢市測(cè)繪研究院，工程師，從事城市測(cè)繪相關(guān)工作.

楊旭（1989年6月），男，湖北，大本，武漢市測(cè)繪研究院，從事城市測(cè)繪相關(guān)工作.