李忠偉 劉鑫 穆寶澤

摘 要：隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，GPS技術(shù)越來越受到人們的廣泛關(guān)注，基于GPS技術(shù)高精度、高效率及靈活性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)被應(yīng)用于工程測(cè)量中，成為工程測(cè)量的重要方法之一。本文對(duì)GPS系統(tǒng)概述，GPS的組成，GPS技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，GPS技術(shù)在工程測(cè)量中的應(yīng)用這四方面進(jìn)行了簡(jiǎn)單的論述。

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

隨著經(jīng)濟(jì)和科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，人們對(duì)工程測(cè)量的要求越來越高，對(duì)測(cè)量的準(zhǔn)確性和精確度也更加重視。GPS測(cè)量技術(shù)相比傳統(tǒng)測(cè)量技術(shù)有著十分明顯的優(yōu)勢(shì)，因此，在現(xiàn)代化的工程測(cè)量中得到了廣泛的應(yīng)用。

一、GPS系統(tǒng)概述

GPS中文簡(jiǎn)稱“球位系”漢譯為“全球定位系統(tǒng)”或者“衛(wèi)星實(shí)時(shí)測(cè)距導(dǎo)航”。該系統(tǒng)于20世紀(jì)70年代由美國(guó)陸?？杖娐?lián)合組織研制。耗時(shí)歷經(jīng)20年，耗資將近300億美元，于20世紀(jì)90年代初期建成，主要為軍事導(dǎo)航定位服務(wù)。GPS通過衛(wèi)星發(fā)射在全球范圍內(nèi)無線電信號(hào)進(jìn)行定位導(dǎo)航，全球覆蓋率高達(dá)98%，它的建成對(duì)美國(guó)重大航天技術(shù)的建成具有重要意義，標(biāo)志著美國(guó)導(dǎo)航技術(shù)的時(shí)代性進(jìn)步。GPS不但可以運(yùn)用到國(guó)家軍事國(guó)防建設(shè)服務(wù)領(lǐng)域中，同時(shí)在民用上也被廣泛應(yīng)用，而GPS定位技術(shù)的逐步成熟，也促使測(cè)繪技術(shù)掀起新的科學(xué)技術(shù)革命，推動(dòng)了測(cè)繪領(lǐng)域的應(yīng)用發(fā)展。

二、GPS的組成

GPS（GlobalPositioningSystem）即全球定位系統(tǒng)以全天候、高精度、自動(dòng)化、高效益等特點(diǎn)成功的應(yīng)用于各個(gè)學(xué)科領(lǐng)域里為各個(gè)學(xué)科的發(fā)展提供了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。GPS計(jì)劃始于1973年已于1994年進(jìn)入完全運(yùn)行狀態(tài)（FOC1）GPS的整個(gè)系統(tǒng)由空間部分、地面控制部分和用戶部分所組成。

（一）空間部分。GPS的空間部分是由24顆GPS工作衛(wèi)星所組成。這些GPS工作衛(wèi)星共同組成GPS衛(wèi)星星座，其中21顆為可用于導(dǎo)航的衛(wèi)星，3顆為活動(dòng)的備用衛(wèi)星，這24顆衛(wèi)星分布在6個(gè)傾角為55°的軌道上繞地球運(yùn)行。衛(wèi)星的運(yùn)行周期約為12恒星時(shí)，每顆GPS工作衛(wèi)星都發(fā)出用于導(dǎo)航定位的信號(hào)，GPS用戶正是利用這些信號(hào)來進(jìn)行工作的。

（二）控制部分。GPS控制部分由分布在全球的若干個(gè)跟蹤站組成的監(jiān)控系統(tǒng)所構(gòu)成。根據(jù)其作用的不同這些跟蹤站又被分為主控站、監(jiān)控站和注入站。主控站的作用是根據(jù)各監(jiān)控站對(duì)GPS的觀測(cè)數(shù)據(jù)計(jì)算出衛(wèi)星的星歷和衛(wèi)星鐘的改正參數(shù)等，并將這些數(shù)據(jù)通過注入站注入到衛(wèi)星中去，同時(shí)它還對(duì)衛(wèi)星進(jìn)行控制向衛(wèi)星發(fā)布指令，當(dāng)工作衛(wèi)星出現(xiàn)故障時(shí)，調(diào)度備用衛(wèi)星替代失效的衛(wèi)星工作，另外主控站也具有監(jiān)控站的功能。

（三）用戶部分。GPS的用戶部分由GPS接收機(jī)數(shù)據(jù)處理軟件及相應(yīng)的用戶設(shè)備如計(jì)算機(jī)氣象儀器等所組成。它的作用是接收GPS衛(wèi)星所發(fā)出的信號(hào)利用這些信號(hào)進(jìn)行導(dǎo)航定位等工作。

三、GPS技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)

（一）較高的測(cè)量精度，適用性強(qiáng)。傳統(tǒng)的測(cè)量方法會(huì)受到外界因素的影響，難以做到全天候的測(cè)量活動(dòng)，而GPS技術(shù)不受環(huán)境因素的影響，可以不間斷地進(jìn)行測(cè)量活動(dòng)，極大提升了工作的效率。在測(cè)量工作期間，GPS能在各種條件與環(huán)境中進(jìn)行工作。因此，它具有很強(qiáng)的適用性。此外，使用GPS進(jìn)行測(cè)量工作的時(shí)候，范圍定點(diǎn)非常的重要，能夠保證檢測(cè)位置的準(zhǔn)確勝，因此，具有很強(qiáng)的精準(zhǔn)度。

（二）較高的靈活性、觀測(cè)時(shí)間較短。傳統(tǒng)的測(cè)量方法缺少了測(cè)量站點(diǎn)之間的通視活動(dòng)，而GPS技術(shù)的應(yīng)用有效地解決了這些問題，在進(jìn)行測(cè)量工作以前保持測(cè)量站點(diǎn)之間的空間是開闊的，沒有高大建筑物等的阻礙與干擾，便可以進(jìn)行測(cè)量站點(diǎn)的選址活動(dòng)，保持站點(diǎn)之間的通視。同時(shí)GPS技術(shù)還可以減少觀測(cè)的時(shí)間，有些工程工期長(zhǎng)，如果前期的觀測(cè)時(shí)間過長(zhǎng)，就會(huì)影響到整體的施工進(jìn)度，而GPS技術(shù)的應(yīng)用解決了這樣的難題。

（三）高效率。與傳統(tǒng)的測(cè)量技術(shù)相比，GPS技術(shù)改善了工作的環(huán)境與條件，節(jié)省了人力、物力與財(cái)力，并能夠快速完成測(cè)量工作。使用自動(dòng)化、智能化的測(cè)量設(shè)備，只需要進(jìn)行簡(jiǎn)單的操作便可以獲取到有效的數(shù)據(jù)信息，提高觀測(cè)的效率，降低工作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度。

四、GPS技術(shù)在工程測(cè)量中的應(yīng)用

RTK（Real-timekinematic），即實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)差分法是GPS技術(shù)在工程測(cè)量中應(yīng)用最廣的測(cè)量方法。這是一種新的常用的GPS測(cè)量方法，以前的靜態(tài)、快速靜態(tài)、動(dòng)態(tài)測(cè)量都需要事后進(jìn)行解算才能獲得厘米級(jí)的精度，而RTK是能夠在野外實(shí)時(shí)得到厘米級(jí)定位精度的測(cè)量方法，它采用了載波相位動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)差分方法。RTK技術(shù)可以說是GPS發(fā)展歷程中的一大突破，應(yīng)用RTK技術(shù)，可以在野外進(jìn)行外業(yè)測(cè)量時(shí)，在不到一秒鐘內(nèi)，實(shí)時(shí)得到精度在厘米級(jí)的定位數(shù)據(jù)，這在地形勘測(cè)、工程放樣上都有重大意義。

在城市建設(shè)和大型工程建設(shè)的過程中，控制網(wǎng)的面積大，要求的精度高，而且測(cè)量數(shù)據(jù)隨著工程的進(jìn)度在不斷變化，需要高頻率的測(cè)量。傳統(tǒng)測(cè)量的定位點(diǎn)通常是位于地面的，隨著工程的建設(shè)，這些點(diǎn)中大部分會(huì)被不斷破壞，測(cè)量的進(jìn)度也就被影響了。RTK技術(shù)則不然，應(yīng)用這一技術(shù)，可以實(shí)時(shí)知道測(cè)量數(shù)據(jù)和測(cè)量精度，在精度達(dá)到之后，就可以停止測(cè)量了，不需要再計(jì)算出數(shù)據(jù)，然后發(fā)現(xiàn)達(dá)不到要求之后返工，還可實(shí)時(shí)地判定解算結(jié)果是否成功，以減少冗余觀測(cè)，縮短觀測(cè)時(shí)間，大大減少了人力的投入，節(jié)省了開銷。

在施工放樣的過程中，傳統(tǒng)的測(cè)量方式，例如經(jīng)緯儀交會(huì)放樣，全站儀的邊角放樣等，通常需要先人為的設(shè)計(jì)好點(diǎn)位，再實(shí)地標(biāo)識(shí)出來，至少需要2人—3人共同操作，來回的去移動(dòng)目標(biāo)，如果碰上困難，還需要想其他很多方法才能成功的放樣，這樣做不僅費(fèi)時(shí)而且費(fèi)力。但是，采用RTK技術(shù)，只需要一人操作，把放樣點(diǎn)的坐標(biāo)輸入終端，按照提示走到放樣點(diǎn)即可，而且這種放樣形式，不需要點(diǎn)間通信，直接通過坐標(biāo)放樣，大大提升了放樣均度。

五、結(jié)束語

總而言之，GPS測(cè)量技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用，給當(dāng)前測(cè)量手段帶來了日新月異的變化，為工程測(cè)量工作帶來了極大的便捷，不僅提高了測(cè)量工作的效率，而且使測(cè)量結(jié)果更加精準(zhǔn)，因而受到各界的廣泛重視，促進(jìn)了工程測(cè)量行業(yè)的快速持續(xù)發(fā)展。

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