GPS测量技术及其在工程测量中的应用

GPS测量技术及其在工程测量中的应用

祁先樵

云南省丽江市674100

摘要：工程测量涉及的区域一般是狭长的形状，长度大，地形复杂，传统的测量方法的工作量大。采用GPS测量方式，利用测区内已有的高等级控制点，利用同步或异步环测量模式，在测区内布设不同等级的控制网。

关键词：工程测量；GPS；精度；数据

前言

工程测量分为初步测试、确定测试两个阶段，合成路线勘测设计。最初的测试阶段的任务是：在范围内的道路沿线的地质，水文资料的收集，放线，布设导线，测量路线带状地形图和纵断面图，作纸上定；定测阶段的任务是：用中线测量、纵断面和横断面测量以及局部地区的大比例尺地形图的测绘的方式在选定的区域测绘，为工程量计算，道路纵坡设计等提供真实的测量资料。这样可以使工程量的计算更加便捷。

一、GPS定位技术概述

GPS是全球定位系统，其基本原理是卫星不断发送星座参数和时间信息，用户接收到这些信息后，依靠测距术原理，计算出接收机的三维坐标，速度和时间信息，从而起到定位和导航的作用。目前，GPS系统提供的定位精度优于10m，为了得到更高的定位精度，通常采用差分GPS技术：1个GPS接收器放置在基站观察，根据已知的基站精密坐标，计算出基准站实时卫星距离校正，联系发送数据的基站。同时在GPS用户接收机的观测，也得到了一个参考站改正，纠正定位结果的正确性，从而提高定位精度。

差分GPS可以分为2类：差伪距和载波相位差分，后者的定位精度高，通常用于工程研究的高精度测量。GPS卫星发射载波信号，就是频率为1575.42MHz的L1载波和频率为1227.60HMz的L2载波两种，这2载波调制有测距码，伪随机噪声码，导航信息。根据GPS接收机的载波频率的接受可以分为单和双频率，单频接收机接收L1载波信号，双频接收机可以接收的L1，L2载波信号。利用双频对电离层延迟的不一样程度，双频接收机可以接收的L1，L2载波信号可以消除电离层对电磁波信号延迟的影响，而且通过在2个频率上观测可以加速整周模糊度的解算。

二、GPS定位技术的优点

2.1测站之间无需通视

量学有个难题就是测站间相互通视。GPS的特点，使得选择的测量点更加灵活方便。但测站上空必须开阔无遮蔽物，这样使GPS卫星信号不受干扰。

2.2定位精度高

一般双频GPS接收机基线解精度为5毫米到1米，而红外仪标称精度为5毫米到5米，GPS测量精度与红外仪理论上相当，在长距离的探测上，GPS测量优越性愈加突出。

2.3观测时间短

观测时间比较短是因为采用GPS布设控制网时每个测站上的观测时间一般在30～40分钟左右，利用快速静态定位方法，使观测时间更短。例如使用Timble4800G接收机的RTK法可在5s以内求得测点坐标。

2.4提供三维坐标

GPS测量在精确测定观测站平面位置的同时，可以精确测定观测站的三维坐标。

2.5操作简便

GPS测量的自动化程度高。目前GPS接收机已经小型化和智能化，观测人员只需将天线对中、整平，量取天线高打开电源即可进行自动观测，利用数据处理软件对数据进行处理就算出测点三维坐标。一些其他的观测工作如卫星的捕获，跟踪观测等均由仪器自动完成。

2.6全天候作业GPS观测可在任何地点，任何时间不间断的地进行，不会受到天气状况的影响。

三、GPS定位技术应用于工程测量的外业实施

①在利用GPS进行测量的时候，通常选择测站点之间是否要通规，因为没有固定的图形结构，所以在点位选择时可以比较灵活。老绿道测量的特殊性，所以在运用GPS定位技术时还要并考虑到后续的相关测量工作，因此在选点时主要考虑的有以下几点

②每一点最好与另一点能够保持通规，这样就极大的方便后续的测量。

③为了保持信号的通畅，在点位周围高度角15℃以上的空间范围内不能有障碍物。

④为了防止电磁场对信号的严重干扰，在选择点位时要尽量远离高压电线和大功率无线电发射源。

⑤点位最好选择在视野开阔和交通方便以及易于保存的位置。

⑥在点位确定后，要按照相关的要求进行标石的设置，并记录相关点位的信息。

在外业实施的过程中，尽量采用静态相对定位的办法，确定卫星高度角为15°，时间间隔一般为45min，采用的间隔为10s，把3台接收天线同时安装在3个点上，分别用于对中、整平和定向、在测量出天线的高度值之后，还要测量相关的气象数据，开机开始观察。要在各项指标合格之后，再根据相关提示输入数据。

四、常规测量方法缺陷分析

4.1规范对附合导线长、闭合导线长及结点导线间长度等有严格规定，一般对于高等级公路均要求达到一级导线要求。这样，导线附合或闭合长度最长不得超过10公里，结点导线结点间距不能超过附合导线长度的0.7倍。这种要求一般在实际作业中难以达到，往往出现超规范作业。规范对已连接的有导线长度长度，导线之间的导线长度和节点有规定，一般高等级公路都需要实现一一级导线的要求。在这种方式中，导线连接或关闭的长度不应超过10公里，结点导线结点间距不能超过附合导线长度的0.7倍。这个要求在实际工作中很难做到，经常出现超标准操作。

4.2收集的起点线测量控制之间的保证相同的测量系统非常困难，经常测试，军测、城市控制混合在一起，这个系统的之间的兼容性问题就存在了，如果出发点是不兼容的，势必影响测量质量。

4.3国家大地点的严重破坏，影响测量工作。由于国家基础控制点，完成多为五十年或六十年的，在30年后，一些点由于经济建设的需要被破坏，有些点是人们缺乏知识的破坏。当然，在这些地区的测量工作，通常在50公里以上的都找不到电线连接点。这样路线控制测量的质量得不到保证。

4.4地面能见度的困难往往影响常规测量的实现。总路线的要求放在300米的距离范围内的线路控制点。由于能见度的原因，这种情况是难以满足的，即使在大型，密集的灌木林和绿帘面积，不能在常规控制测量的实现。

五、GPS在地形测量的控制测量上的发展前景

5.1GPS操作有高精度的特点

它的操作是不受环境和距离的限制，非常适合于地形条件困难地区、局部重点工程地区等。

5.2GPS测量可以大大提高工作和成果质量

它是不受人为因素的影响。整个操作过程由微电子技术，计算机技术，自动控制，数据预处理，自动记录，自动调整计算。

5.3GRTK技术将彻底改变公路测量模式

RTK可以实时探测坐标位置。这项技术是非常适合的道路，桥梁，隧道测量。它可以直接进行实时测量，放样，桩点测量等。

5.4GPS测量可以极大地降低劳动作业强度，减少野外砍伐工作量，提高作业效率。一般GPS测量作业效率为常规测量方法的3倍以上。GPS高精度水准测量平面测量精度高，测量是GPS应用的一个重要领域。特别是在当前高等级公路逐渐向山区发展的形势下，往往由于地形条件的区域限制，难以实现几何水准测量程序，GPS高程测量是一种有效的手段。

结束语

综上所述，随着经济的发展，人类活动范围的扩大，对地形测量的精准度的要求也越来越高。目前在地形测量方面出现了一系列的新技术，这些测量技术的出现在很到程度上简化了测量过程，提高了测量的精准度，为地形的测量做出了重要的贡献。

参考文献

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[2]张苏强.浅析工程测量中地形测量方式创新思考[J].华东科技:学术版,2013(12):493-493.

[3]贺晓平.新型测绘技术在地形测量中的应用[J].城市建设理论研究:电子版,2014(33).

作者简介

祁先樵，男，身份证号：429004199310222374。