尚英學(xué)

墾利縣方正測繪有限公司 山東 東營 257000

引言

GPS系統(tǒng)的基本組成單元，一般為空間衛(wèi)星信號、監(jiān)控裝置以及地面衛(wèi)星信號接收的信號數(shù)據(jù)儀器，這三個基本組成單元都嚴(yán)重影響著整體GPS系統(tǒng)的正常運(yùn)行。另一方面，由于空間衛(wèi)星的重要功能就是為GPS系統(tǒng)供給相應(yīng)的衛(wèi)星信息，所以人類還專業(yè)設(shè)置了衛(wèi)星群，以實(shí)現(xiàn)對衛(wèi)星信息的收集，這樣人類就可以隨時隨地得到衛(wèi)星信息了[1]。另外，人類還將GPS系統(tǒng)中的地面監(jiān)測裝置和衛(wèi)星發(fā)射接受訊號器當(dāng)成是一般使用者的使用裝置，一般被用于接受消息，同時也通過消息進(jìn)行定位分析，從而使用戶更了解當(dāng)時的地理信息和交通狀況。

1 GPS測量技術(shù)的特征

1.1 操作較為簡單

在進(jìn)行具體的操作時會不難發(fā)現(xiàn)，由于GPS測量技術(shù)具有高度自動化優(yōu)點(diǎn)，且運(yùn)行過程相對簡單，因此用戶只要能達(dá)到下列條件就可以了。首先，仔細(xì)采集氣象資料數(shù)據(jù)；其次，仔細(xì)設(shè)置和檢測好開關(guān)裝置；第三，檢測裝置的標(biāo)高；最后，可以及時監(jiān)測裝置在工作時間內(nèi)的狀況。例如：部分工程項目利用衛(wèi)星獲取信息、探測和監(jiān)控，等這些工作都能夠運(yùn)用GPS測量技術(shù)的自動化來實(shí)現(xiàn)。當(dāng)監(jiān)測好后，工作人員可以關(guān)閉電源、收好儀表，數(shù)據(jù)信息收集也就可以輕松地進(jìn)行下去了。所以，通過運(yùn)用GPS測量技術(shù)實(shí)現(xiàn)工程監(jiān)測既能夠增加精確性，也能夠減少工作時限，從而促進(jìn)了工程監(jiān)測朝著更加智能化方向的發(fā)展[2]。

1.2 實(shí)現(xiàn)實(shí)時測量

在采用GPS測量技術(shù)以后，施工人員就可以隨時開展工程測量工作了，在以前的測量技術(shù)里，施工人員就必須在進(jìn)行測量的時候選取合適的工作日期和良好的氣候。因為以前的測量技術(shù)對環(huán)境條件需要相當(dāng)高，如果在氣候不良的工作環(huán)境當(dāng)中開展測量工作就會形成一些的偏差，從而也會危害到整個的工程施工，所以測量技術(shù)人員就必須選取了恰當(dāng)?shù)臍夂蜷_展測量。這樣的一個測量方式比較容易受時間因素，和氣候因素的影響，從而也就會提高了施工成本。但是通過對GPS技術(shù)的應(yīng)用，能夠有效地克服現(xiàn)階段測量技術(shù)所面臨的問題，從而使工程項目可以順利完成，而這樣也就能夠降低了生產(chǎn)成本。

1.3 GPS測量精度高

GPS方格網(wǎng)點(diǎn)定位有著精度高的優(yōu)勢，誤差分布比較平均，符合規(guī)范要求，在完成測量作業(yè)時受環(huán)境和距離的影響也比較小，因此即便是在地形條件差、局部重點(diǎn)的工程中也能夠全方位地進(jìn)行檢測工作，能夠比較準(zhǔn)確地進(jìn)行對目標(biāo)的定位，并判斷為三維定位，同時也能夠檢測物體運(yùn)動中的相對速度，60s的時間能夠?qū)⒕_度維持在±0.1m的距離，反映了其定位精度高的優(yōu)越性，同時對于載波相位中的相對位置，也會在20min之內(nèi)進(jìn)行定位，精確度能夠做到±5mm，若通過進(jìn)行差分定位，也能夠把精確度做到厘米量級。在對方格網(wǎng)的測量準(zhǔn)確度技術(shù)指標(biāo)時，通常使用位置中誤差或使用相對中誤差來表達(dá)準(zhǔn)確度比較合適[3]。

2 GPS測量技術(shù)在工程測量中的具體應(yīng)用類型

2.1 靜態(tài)相對定位技術(shù)

靜態(tài)相對定位方法目前已經(jīng)被普遍地運(yùn)用在工程測量的工作中，而靜態(tài)相對定位方法則大致包括了2類：第一，GPS1+N模型（即快速靜態(tài)監(jiān)測模型）；第二，一般靜態(tài)測量模型。GPS1+N模型，是一種利用相應(yīng)位置信息進(jìn)行絕對自動定位的標(biāo)準(zhǔn)模型，測量技術(shù)人員需要利用二臺上面的已有坐標(biāo)系點(diǎn)來實(shí)現(xiàn)絕對地址定位與數(shù)據(jù)分析，先把一套GPS測量儀的接收機(jī)自動設(shè)置為基礎(chǔ)站，將其他一套或多個設(shè)備確定為移動站，再利用移動站和基礎(chǔ)站中間的相應(yīng)地址關(guān)聯(lián)，然后再利用所有存在站點(diǎn)的相應(yīng)位置信息即可得到測量點(diǎn)的絕對自動定位。GPS一+N的測量模式，主要運(yùn)用在對一定地域范圍內(nèi)進(jìn)行的地質(zhì)測量工作和開展施工放樣作業(yè)等，它比較于傳統(tǒng)的常規(guī)測量方法有著速度較快，無須通視，測量精確度較高的優(yōu)越性。常規(guī)靜態(tài)觀測，則是使用至少3臺甚至更多的GPS接收機(jī)來完成觀測工作，通常使用在2個上面，知道坐標(biāo)點(diǎn)也可能或是不知道坐標(biāo)點(diǎn)之間的位置，而能夠同時觀測的衛(wèi)星通常在4顆之上甚至更多，而檢測人員所選擇的觀測時間盡管有一定的控制要求，但觀測時間一般都能夠做到在45min之上，從而能夠最大限度地達(dá)到觀測時間的增長和效率的提升。

2.2 控制測量

控制測量是工程測量過程當(dāng)中的一個內(nèi)容時控監(jiān)測，而GPS測量技術(shù)在工程控制監(jiān)測當(dāng)中的具體運(yùn)用，一般是為了使其可以很好地為城市規(guī)劃區(qū)或者建設(shè)區(qū)做好設(shè)計。由于城市控制網(wǎng)的本來體積就很大、監(jiān)控難度也很大的特點(diǎn)，使得城市中一級以及二級和三級線的控制點(diǎn)，在許多狀況時都會被人不經(jīng)意之間所損壞，而且這會使其在極大的程度上影響工程測量的總體進(jìn)展。并且為了未來更好地對城市控制點(diǎn)等的各種信號加以提取，所以在工程測試中，GPS靜態(tài)測量這一內(nèi)容也將被使用得更加普遍。由于GPS測量技術(shù)的靜態(tài)測量工作在點(diǎn)和控制點(diǎn)中間并不需要通視這個內(nèi)容，同時其本身的準(zhǔn)確度也是相當(dāng)高的，所以在城市控制測量過程中，使用這種GPS的靜態(tài)測量技術(shù)就可以實(shí)現(xiàn)對城市測量點(diǎn)的精確需求。不過還有一點(diǎn)也是值得注意的，由于GPS靜態(tài)測量技術(shù)所花費(fèi)的時間比較長，同時又需要技術(shù)人員在后期對所獲取到的數(shù)據(jù)信號加以處理，在獲取點(diǎn)位內(nèi)和站點(diǎn)之間的信號時間上相比于其他而言，該類靜態(tài)測量技術(shù)也很難以在較短時間內(nèi)來進(jìn)行對實(shí)際結(jié)果的預(yù)報。

2.3 變形檢測

施工階段，由于路面與橋梁工程易遭受外部各種因素的影響，而造成地基結(jié)構(gòu)發(fā)生變化或破壞，影響工程自身的穩(wěn)定性。此時就必須及早對工程問題進(jìn)行處理，以確保施工的質(zhì)量與安全性。傳統(tǒng)的路橋變化檢測技術(shù)會受外部各種因素的干擾，其檢測準(zhǔn)確性也備受爭議，在檢測結(jié)果中，許多的細(xì)微改變會被工程技術(shù)人員所忽視，提高了工程施工的安全隱患。而GPS技術(shù)則可以克服傳統(tǒng)監(jiān)測技術(shù)的缺點(diǎn)，完成了對路橋變化的精密檢測，使其準(zhǔn)確度限制在微米量級內(nèi)，并可以對細(xì)微的改變進(jìn)行迅速反應(yīng)，從而大大提高了工程施工品質(zhì)[4]。

2.4 動態(tài)測量

移動臺接收機(jī)的數(shù)據(jù)采集間隔應(yīng)該設(shè)定為與基準(zhǔn)站相同，這也是整個觀測流程的前提條件。在為了初始化系統(tǒng)GPS準(zhǔn)動觀測操作之前，該方法還可以在已知點(diǎn)的和靜態(tài)觀測也被初始化。完成系統(tǒng)初始化后，無論是在收集數(shù)據(jù)的過程中，并把接收機(jī)安裝到檢測點(diǎn)的數(shù)據(jù)上，還是漫游者所接收到的并保存在每群存儲器中的坐標(biāo)數(shù)據(jù)，都可以獲得厘米量級的定位精度。在一般情況下，車站系統(tǒng)的檢定人員都會在短時間內(nèi)獲取有關(guān)衛(wèi)星電源的衛(wèi)星數(shù)據(jù)，通常為6~60s。一次測試完畢后，測量員將移至下一次測量點(diǎn)，繼續(xù)進(jìn)行。在整個監(jiān)測流程中，每個可見的衛(wèi)星接收機(jī)都需要彼此保持聯(lián)系，并可以進(jìn)行持續(xù)監(jiān)控，而液體所接收到的衛(wèi)星信息數(shù)據(jù)也就必須通過持續(xù)監(jiān)控不中斷地鎖定，并依次停留在每秒鐘的特定數(shù)量采集上。而一旦監(jiān)控衛(wèi)星丟失了鎖，系統(tǒng)就需要重新進(jìn)行初始化，否則工作將無法完成監(jiān)測[5]。

2.5 像控點(diǎn)測量

GPS技術(shù)運(yùn)用于像控點(diǎn)測試可極大地簡化了測試的時候，因為采用傳統(tǒng)方法對象控點(diǎn)實(shí)施測試，就必須布設(shè)大量的導(dǎo)線來測定相應(yīng)的水平高點(diǎn)，而采用GPS測量技術(shù)中的RTK科技對象控點(diǎn)實(shí)施測試時，則是在測點(diǎn)與其附近高等級控制軸線處架設(shè)基線站，來測定各像控點(diǎn)的水平面坐標(biāo)和高度。利用GPS測量技術(shù)對象控點(diǎn)開展測定和采用傳統(tǒng)方法一樣，無須逐步布置控制器，極大地提高了測定的效果。

3 GPS定位技術(shù)的應(yīng)用

3.1 在工程測量中的應(yīng)用

主要是基于地球物理學(xué)與幾何學(xué)科緊密結(jié)合的基本原理，利用空間衛(wèi)星群與地面接收設(shè)備的聯(lián)合功能，來實(shí)現(xiàn)對多角度的觀察[6]。目前GPS定位技術(shù)的使用主要分為二個模型，一類是靜態(tài)比較位置模型，在這個模型中，要求將多臺地面接收設(shè)備排列成靜止基線，同時對目標(biāo)展開觀測，觀察的持續(xù)時間一般在45min以內(nèi)，隨后要對數(shù)據(jù)進(jìn)行計算與數(shù)據(jù)處理，這個模型的運(yùn)用起來也比較簡便；還有一類是以載波為基礎(chǔ)的動態(tài)比較位置模型，在這個模型中，要求在序曲位置比較準(zhǔn)確的控制點(diǎn)基站中同時設(shè)置地面的接收設(shè)備，以便完成在各個角度上對實(shí)時動態(tài)數(shù)據(jù)的觀察。當(dāng)出現(xiàn)了周圍有山和高聳建筑的情形時，若要進(jìn)行GPS定位技術(shù)的使用，就必須和反慣導(dǎo)航技術(shù)緊密結(jié)合，因為這樣就能防止周圍可觀察到的衛(wèi)星數(shù)量減少。

3.2 在工程變形測量中的應(yīng)用

GPS測量技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用與實(shí)踐工程變化，主要是指由于人為干預(yù)等原因而導(dǎo)致建筑出現(xiàn)移動的變化，由于工程變形在建筑工程中是一個普遍存在的問題，因此建筑工程的結(jié)構(gòu)出現(xiàn)變化也就給了GPS測量的現(xiàn)實(shí)空間，由于GPS測量技術(shù)具有能夠三維空間進(jìn)行定位的科技優(yōu)點(diǎn)，從而能夠做到對建筑工程變化的即時監(jiān)控。在具體的實(shí)際工程中，建筑工程變化就可能包括陸地上的建造物體出現(xiàn)變化、礦井變形、水壩出現(xiàn)變化，還有一些在水上的建筑物體出現(xiàn)淪陷變化等方面。此外，使用GPS測量技術(shù)也能夠進(jìn)行對礦井變形的監(jiān)控，在具體的應(yīng)用實(shí)踐中，往往需要先選擇某個特殊的工作地點(diǎn)，在該地點(diǎn)上建立若干個監(jiān)控點(diǎn)和一個標(biāo)定控制點(diǎn)，之后再逐步完成GPS接收機(jī)的設(shè)置，就這樣能夠不斷地接收數(shù)據(jù)并對歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行解析，進(jìn)而使用GPS監(jiān)測技術(shù)進(jìn)行對礦井的自動化監(jiān)控。

3.3 在施水準(zhǔn)點(diǎn)測量中的應(yīng)用

可以說該測定是比較重要的一種技術(shù)，如果采取傳統(tǒng)技術(shù)進(jìn)行測量，因為事先沒有進(jìn)行仔細(xì)的考察與預(yù)算，所以會導(dǎo)致施水準(zhǔn)點(diǎn)過程出現(xiàn)諸多問題，無法保證測量的準(zhǔn)確性。如果在測量中測量結(jié)果不準(zhǔn)確，那么距離會越大，會給施工帶來影響，且工程質(zhì)量也會有所影響。然而將GPS技術(shù)應(yīng)用其中，可以接收衛(wèi)星信號，對施水準(zhǔn)點(diǎn)的具體位置進(jìn)行測定。除此之外，GPS測量技術(shù)的應(yīng)用還能夠協(xié)調(diào)工程觀測的整個進(jìn)程，對整個測量結(jié)果的精度有所保障，會保證施水準(zhǔn)點(diǎn)測定工程的有序開展。

3.4 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用

對一般的施工測量者來說，需要技術(shù)人員進(jìn)行現(xiàn)場檢查，如果出現(xiàn)了惡劣的地質(zhì)條件時，極容易引起重大安全事故；在利于GPS科技測試環(huán)境條件時，就能夠有效克服這一問題，也能夠測試地質(zhì)條件中較為復(fù)雜多變的區(qū)域，而使用GPS科技所產(chǎn)生的測試環(huán)境條件，也往往具備交互作用、真實(shí)感強(qiáng)等優(yōu)勢。同時，在現(xiàn)代GPS系統(tǒng)中，虛擬現(xiàn)實(shí)科技，以及電腦繪制科技，都能夠很高效地描繪出清晰的三維空間圖形，以便形成科學(xué)的工程檢測流程，精確地表示重要檢查項目，以及必須重視的重大安全事件。

4 結(jié)束語

在現(xiàn)階段，中國的建設(shè)工程檢測工作中引進(jìn)了現(xiàn)代化的GPS測量技術(shù)，可以極大地提高建設(shè)工程檢測工作的精確度，對提供整個測量工作的效果也提供著十分有效的促進(jìn)作用，所以，在實(shí)際使用過程中要不斷完善，進(jìn)而把GPS測量技術(shù)運(yùn)用到更為廣闊的范圍中去，以實(shí)現(xiàn)GPS測量技術(shù)的現(xiàn)代化價值。