GPS技術(shù)在工程測(cè)量中的應(yīng)用(3)

1、gps 技術(shù)在工程測(cè)量中的應(yīng)用林振民中國(guó)能源建設(shè)集團(tuán)廣東省電力設(shè)計(jì)研究院廣東廣州510663摘要：工程測(cè)量技術(shù)與國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)和國(guó)防建設(shè)息息相關(guān)，發(fā)揮著重要的作用。作為一種成熟的測(cè)量手段，gps 在工程測(cè)量中的應(yīng)用極大的促進(jìn)了測(cè)量工作發(fā)展，是推動(dòng)工程測(cè)量工作效率和質(zhì)量提高的重要因素。本文簡(jiǎn)述了 gps的基本結(jié)構(gòu)和測(cè)量原理，總結(jié)了 gps用于工程測(cè)量所具有的特點(diǎn)，介紹了gps 在工程測(cè)量中的應(yīng)用前景。關(guān)鍵詞 ：工程測(cè)量gps的應(yīng)用技術(shù)abstract: the engineering survey technology and the development of nationaleconomy

2、and national defenseconstruction are closely related, played an importantrole. as a kind of mature measurementmethod, the gps in the measurementof theengineering application has promoted the measurement work development, is topromote engineering measurethe work efficiency and improve the quality of

3、theimportant factors. this paper describes the basic structure and gps measuringprinciple,summarizes thegps used inengineering measurement has thecharacteristics,this paperintroduces the gps in the measurementof the engineeringapplication prospect.keywords: engineeringmeasurementgpsapplication techn

4、ology中圖分類號(hào)： tu74文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：a文章編號(hào)：引言全球定位系統(tǒng) (global positioning system ，簡(jiǎn)稱 gps)是美國(guó)從 20 世紀(jì) 70 年代開(kāi)始研制的用于軍事部門的新一代衛(wèi)星導(dǎo)航與定位系統(tǒng)。gps是以衛(wèi)星為基礎(chǔ)的無(wú)線電衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)， 它具有全能性、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)轉(zhuǎn)入民用后，率先在測(cè)量領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。1gps 簡(jiǎn)介gps主要由空間衛(wèi)星星座、地面監(jiān)控站及用戶設(shè)備三部分構(gòu)成。1.1gps空間衛(wèi)星星座由2l 顆工作衛(wèi)星和 3 顆在軌備用衛(wèi)星組成。 24 顆衛(wèi)星均勻分 布

5、在 6 個(gè)軌道 平面內(nèi)，軌 道平面的傾 角為 55；衛(wèi)星 的平均高度 為20200km，運(yùn)行周期為 11 小時(shí) 58 分。衛(wèi)星用 l 波段的兩個(gè)無(wú)線電載波向廣大用戶連續(xù)不斷地發(fā)送導(dǎo)航定位信號(hào)，導(dǎo)航定位信號(hào)中含有衛(wèi)星的位置信息，使衛(wèi)星成為一個(gè)動(dòng)態(tài)的已知點(diǎn)。在地球的任何地點(diǎn)、任何時(shí)刻，在高度角15以上，平均可同時(shí)觀測(cè)到6 顆衛(wèi)星，最多可達(dá)到9 顆。1.2gps地面監(jiān)控站主要由分布在全球的一個(gè)主控站、三個(gè)注入站和五個(gè)監(jiān)http:/ 衛(wèi)星的觀測(cè)數(shù)據(jù)，計(jì)算各衛(wèi)星的軌道參數(shù)、鐘差參數(shù)等，并將這些數(shù)據(jù)編制成導(dǎo)航電文，傳送到注入站，再由注入站將主控站發(fā)來(lái)的導(dǎo)航電文注入到相應(yīng)衛(wèi)星的存儲(chǔ)器中。1.3gps用戶設(shè)備

6、由 gps接收機(jī)、數(shù)據(jù)處理軟件及其終端設(shè)備(如計(jì)算機(jī) )等組成。 gps接收機(jī)可捕獲到按一定衛(wèi)星高度截止角所選擇的待測(cè)衛(wèi)星的信號(hào)，跟蹤衛(wèi)星的運(yùn)行，并對(duì)信號(hào)進(jìn)行交換、放大和處理，再通過(guò)計(jì)算機(jī)和相應(yīng)軟件，經(jīng)基線解算、網(wǎng)平差，求出gps接收機(jī)中心 (測(cè)站點(diǎn) )的三維坐標(biāo)。2影響 gps 成果的若干因素gps控制測(cè)量在平面控制聯(lián)測(cè)、 線路野外控制等許多方面上的優(yōu)勢(shì)非常顯著,在控制測(cè)量中常采用的作業(yè)模式是靜態(tài)和快速靜態(tài)定位，通過(guò)工程實(shí)踐， 我們發(fā)現(xiàn) gps作業(yè)面臨的主要問(wèn)題是：怎樣保證聯(lián)測(cè)精度的穩(wěn)定、提高外業(yè)的工效，充分發(fā)揮 gps作業(yè)的高效、精確、快捷等優(yōu)點(diǎn)。為此需要在聯(lián)測(cè)起始點(diǎn)、gps布網(wǎng)、觀測(cè)時(shí)間

7、等方面入手分析。起始點(diǎn)的情況主要含點(diǎn)位本身精度和點(diǎn)位的分布兩種因素，起始點(diǎn)的問(wèn)題會(huì)直接在 gps網(wǎng)的平差結(jié)果中表現(xiàn)出來(lái)。 由于我國(guó)的國(guó)家控制點(diǎn)布設(shè)的時(shí)間較久，在許多地區(qū)破壞嚴(yán)重， 有些又被不同的單位恢復(fù)或更新，另外實(shí)際應(yīng)用中除利用國(guó)家控制點(diǎn)外， 往往須用到軍控點(diǎn)或地礦、 煤田等系統(tǒng)所布設(shè)的控制點(diǎn)，有時(shí)還須用地方城建點(diǎn)等， 不同等級(jí)或分屬不同區(qū)域的控制點(diǎn)間，以及由不同單位布設(shè)的控制點(diǎn)問(wèn)可能存在較大的誤差，會(huì)對(duì)gps控制網(wǎng)的精度產(chǎn)生不利影響。gps布網(wǎng)主要包括網(wǎng)形設(shè)計(jì)和觀測(cè)計(jì)劃制定,構(gòu)成優(yōu)化的解算圖形，同時(shí)應(yīng)考慮提高成果可靠性 ,防止粗差。 gps網(wǎng)觀測(cè)時(shí)應(yīng)有異步獨(dú)立觀測(cè)環(huán)或符合線路,構(gòu)成異步環(huán)的

8、邊數(shù)不宜太多， 但環(huán)的數(shù)量不能太少， 大量增加異步環(huán)會(huì)使作業(yè)計(jì)劃復(fù)雜，延長(zhǎng)工期，影響工效， 因此應(yīng)研究合理的獨(dú)立觀測(cè)環(huán)數(shù)。網(wǎng)形一旦設(shè)計(jì)完成，就要參考最新的星歷預(yù)報(bào)制定嚴(yán)密的作業(yè)計(jì)劃，使工作有條不紊開(kāi)展，這是提高工效的重要環(huán)節(jié)。觀測(cè)時(shí)間的長(zhǎng)短直接影響基線解算效果。 gps作業(yè)通過(guò)對(duì)某條基線一定時(shí)間內(nèi)采集到的衛(wèi)星數(shù)據(jù)進(jìn)行解算，求出衛(wèi)星信號(hào)的整周未知數(shù)(模糊度 )，如果參加計(jì)算的數(shù)據(jù)量不足以確定出信號(hào)的整周未知數(shù),則基線解算失敗。另外， “周跳”也會(huì)對(duì)解算成果造成不良影響，由于地球電離層,噪音等因素對(duì)衛(wèi)星信號(hào)的干擾，會(huì)使信號(hào)的整周數(shù)產(chǎn)生異常的波動(dòng)，隨著觀測(cè)時(shí)間的延長(zhǎng)，“周跳”產(chǎn)生的機(jī)率越大，如果 g

9、ps在觀測(cè)和計(jì)算中不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)并剔除“周跳”，會(huì)對(duì)數(shù)據(jù)處理和成果精度造成影響。3gps 技術(shù)測(cè)量的特點(diǎn)3.1 gps測(cè)量在進(jìn)行線路測(cè)量時(shí)不受天氣的影響。gps測(cè)量采用的是衛(wèi)星定位原理，在進(jìn)行觀測(cè)工作時(shí)，可以在任何時(shí)間、任何地點(diǎn)連續(xù)地進(jìn)行，在視線不佳的天氣或夜間都可以，這是光學(xué)測(cè)量?jī)x器所無(wú)法比擬的。3.2gps測(cè)量大大提高了在輸電線路高程測(cè)量時(shí)的工作效率，簡(jiǎn)化了測(cè)量程序，縮短了測(cè)量時(shí)間。3.3gps測(cè)量對(duì)測(cè)量的數(shù)據(jù)具有存儲(chǔ)功能，測(cè)量結(jié)束后通過(guò)繪圖軟件可以直接生成平面圖和斷面圖，減小了繪圖的工作量，提高了工作效率。3.4gps控制網(wǎng)選點(diǎn)靈活，布網(wǎng)方便，基本不受通視、網(wǎng)形的限制，特別是在地形復(fù)雜、

10、通視困難的測(cè)區(qū)，更顯其優(yōu)越性。但由于測(cè)區(qū)條件較差，邊長(zhǎng)較短（平均邊長(zhǎng)不到 300 m） ， 基線相對(duì)精度較低， 個(gè)別邊長(zhǎng)相對(duì)精度大于110 000。因此，當(dāng)精度要求較高時(shí)，應(yīng)避免短邊，無(wú)法避免時(shí)，要謹(jǐn)慎觀測(cè)。3.5 gps測(cè)量基本實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化、 智能化，且觀測(cè)時(shí)間在不斷減少， 大大降低了作業(yè)強(qiáng)度，觀測(cè)質(zhì)量主要受觀測(cè)時(shí)衛(wèi)星的空間分布和衛(wèi)星信號(hào)的質(zhì)量影響。但由于個(gè)別點(diǎn)的選定受地形條件限制，造成樹(shù)木遮擋， 影響對(duì)衛(wèi)星的觀測(cè)及信號(hào)的質(zhì)量，經(jīng)重測(cè)后通過(guò)。 因此，應(yīng)嚴(yán)格按有關(guān)要求選擇基站位置，擇最佳時(shí)段觀測(cè)，并注意手機(jī)、步話機(jī)等設(shè)備的使用。4gps 技術(shù)在工程測(cè)量中的應(yīng)用20 世紀(jì) 80年代以來(lái)，隨著 g

11、ps定位技術(shù)的出現(xiàn)和不斷發(fā)展完善，使測(cè)量定位技術(shù)發(fā)生了革命性的變革， 為工程測(cè)量提供了嶄新的技術(shù)手段和方法。長(zhǎng)期以來(lái)用測(cè)角、 測(cè)距、測(cè)水準(zhǔn)為主體的常規(guī)地面定位技術(shù)，正在逐步被以一次性確定三維坐標(biāo)的、高速度、高效率、高精度的gps 技術(shù)所代替，同時(shí)定位范圍已從陸地和近海擴(kuò)展到海洋和宇宙空間，定位方法已從靜態(tài)擴(kuò)展到動(dòng)態(tài)，定位服務(wù)領(lǐng)域已從導(dǎo)航和測(cè)量領(lǐng)域擴(kuò)展到國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)的廣闊領(lǐng)域。在我國(guó) gps定位技術(shù)的應(yīng)用已深入各個(gè)領(lǐng)域，國(guó)家大地網(wǎng)、城市控制網(wǎng)、工程控制網(wǎng)的建立與改造已普遍地應(yīng)用gps 技術(shù)，在石油勘探、高速公路、通信線路、地下鐵路、隧道貫通、 建筑變形、大壩監(jiān)測(cè)、山體滑坡、 地震的形變監(jiān)測(cè)、海島

12、或海域測(cè)量等也已廣泛的使用gps技術(shù)。隨著 dgps差分定位技術(shù)和rtk實(shí)時(shí)差分定位系統(tǒng)的發(fā)展和美國(guó)as 技術(shù)的解除，單點(diǎn)定位精度不斷提高，gps技術(shù)在導(dǎo)航、 運(yùn)載工具實(shí)時(shí)監(jiān)控、石油物探點(diǎn)定位、地質(zhì)勘查剖面測(cè)量、碎部點(diǎn)的測(cè)量與放樣等領(lǐng)域?qū)⒂袕V泛的應(yīng)用前景。5結(jié)束語(yǔ)作為一種高精度定位技術(shù)，gps 技術(shù)應(yīng)用于工程測(cè)量是外業(yè)勘測(cè)的一項(xiàng)重大技術(shù)革命，其應(yīng)用及開(kāi)發(fā)的前景十分廣闊。其實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)（ rtk）定位技術(shù)已經(jīng)十分成熟，應(yīng)用于工程測(cè)量各種領(lǐng)域。目前，利用vrs 技術(shù)作為核心實(shí)時(shí)差分解算技術(shù)，并結(jié)合精化大地水準(zhǔn)面數(shù)據(jù)建立連續(xù)運(yùn)行參考基準(zhǔn)站，可提供高精度的實(shí)時(shí)定位服務(wù)， 這種新的 gps作業(yè)模式極大地提高了野外工作效率。相信在將來(lái)還會(huì)有更好 gps 新技術(shù)、新方法應(yīng)用到測(cè)繪領(lǐng)域，發(fā)揮更大的作用。參考文獻(xiàn)1.李建松地理信息系統(tǒng)原理m 武漢：武漢大學(xué)出版社，2008.72.張建軍 .gps工程測(cè)量技術(shù)應(yīng)用分析 j.測(cè)繪周刊 ,2008,7.3.姚傳璽 .現(xiàn)代工程測(cè)量技術(shù)應(yīng)用 j.建筑工程