GPS測量技術(shù)在工程測量中的應(yīng)用

Summary：當(dāng)前，隨著我國科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，GPS技術(shù)在各領(lǐng)域都得到了廣泛的應(yīng)用。在建設(shè)工程中，GPS測量技術(shù)具有操作簡單、自動化程度高等優(yōu)點(diǎn)，可以有效提高工程測量的效率和精度。本文對GPS測量技術(shù)的優(yōu)勢進(jìn)行分析，并就GPS技術(shù)在工程測量中的應(yīng)用進(jìn)行了探討。Keys：GPS技術(shù)；工程測量；應(yīng)用分析1GPS測量技術(shù)概述1.1GPS系統(tǒng)GPS系統(tǒng)主要是由3部分共同組成的，即空間衛(wèi)星、地面監(jiān)控系統(tǒng)和衛(wèi)星接收設(shè)備。由二十幾顆空間衛(wèi)星分布于6個(gè)軌道平面上。因此，在任何時(shí)間和地點(diǎn)都能夠接收到衛(wèi)星信號。地面監(jiān)測系統(tǒng)作為GPS中央控制系統(tǒng)，其能夠同步對衛(wèi)星定軌進(jìn)行跟蹤。GPS接收設(shè)備主要是由GPS接收機(jī)、數(shù)據(jù)處理軟件及相慶的氣象觀測儀器設(shè)備組成的，具體通過接收GPS衛(wèi)星信號來實(shí)現(xiàn)對衛(wèi)星信號的導(dǎo)航和定位。1.2GPS測量技術(shù)的原理GPS測量技術(shù)在實(shí)際測量應(yīng)用過程中，其是利用高軌測距的方式，以觀測站至GPS衛(wèi)星之間的距離作為基本觀測量，并通過一定距離運(yùn)算而得到所測位置的三維坐標(biāo)。具體需要通過偽距測量和載波相位測量來獲取預(yù)測量的距離數(shù)據(jù)。在偽距測量中，通過對GPS衛(wèi)生信號到達(dá)地面接收器的傳播時(shí)間進(jìn)行測量，其對觀測點(diǎn)的定位速度具有積極的促進(jìn)作用。在載波相位測量中，其通過對衛(wèi)星載波信號與接收器等產(chǎn)生的參考載波信號的相位差距進(jìn)行測量，可以保證測量的準(zhǔn)確性的精度。2GPS測量技術(shù)的優(yōu)勢分析2.1測量定位結(jié)果精度較高GPS測量技術(shù)是基于GPS技術(shù)原理開展工程測量工作，及時(shí)只有一個(gè)衛(wèi)星將信號傳送給相應(yīng)的接收機(jī)，也能夠?qū)崿F(xiàn)高精度定位。在實(shí)際工程測量當(dāng)中，由于GPS技術(shù)的衛(wèi)星覆蓋范圍較廣泛，也就是說GPS接收機(jī)可以接收到許多衛(wèi)星發(fā)來的數(shù)據(jù)信號，這更加提高的定位數(shù)據(jù)精度。測量人員還需在大量數(shù)據(jù)信號中通過判定與篩選的方式提取可靠信號，同時(shí)對許多衛(wèi)星測量信號進(jìn)行計(jì)算時(shí)，也要將誤差控制在1mm范圍內(nèi)，這對于一些定位精度要求頗高的工程來說較為適用。此外，運(yùn)用GPS測量技術(shù)還可以不考慮觀測點(diǎn)之間的透視，這也會提升測量工作的可操作性及流暢性，因此，該項(xiàng)技術(shù)在工程測量中具有很高的推廣價(jià)值。2.2操作便捷隨著信息技術(shù)的全面化發(fā)展，GPS接收機(jī)逐漸完善，且自動化水平持續(xù)提升，為技術(shù)人員帶來操作便利。在測量實(shí)踐中，只需在測量范圍內(nèi)安裝儀器，連接電纜，詳細(xì)記錄數(shù)據(jù)信息，確保GPS完成測量工作。完成測量工作后，技術(shù)人員只需關(guān)閉電源，連接儀器設(shè)備，就可以高效采集數(shù)據(jù)信息。2.3觀測時(shí)間短GPS可以對待觀測對象進(jìn)行實(shí)時(shí)定位與導(dǎo)航,以此來滿足高動態(tài)運(yùn)動載體在導(dǎo)航方面的需求。在接收器中應(yīng)用GPS技術(shù),極大地縮短了靜態(tài)相對定位數(shù)據(jù)的采集時(shí)間,它只需1h便可完成數(shù)據(jù)采集,并且能夠保證數(shù)據(jù)的完整性、真實(shí)性。在GPS測量技術(shù)的支撐下,建立完善的控制網(wǎng),也可以起到減少觀測時(shí)長的作用,從而有效提高觀測效率。現(xiàn)如今,科技的進(jìn)步使GPS技術(shù)得到了快速發(fā)展,并且擴(kuò)大了相對靜態(tài)數(shù)據(jù)的定位范圍（最大可達(dá)20km）。觀測時(shí)間需要16min～20min,定位時(shí)間只需要幾秒鐘。3GPS測量技術(shù)在工程測量中的應(yīng)用3.1GPS布網(wǎng)工作GPS測繪技術(shù)在布網(wǎng)工作中具有很大的意義，能夠?qū)骄€上或帶狀的工程項(xiàng)目實(shí)施測繪，如對某些引水工程項(xiàng)目實(shí)施測繪。在實(shí)際測繪過程中，技術(shù)人員可以選用點(diǎn)連式或邊連式的方法，發(fā)展三個(gè)相交點(diǎn)的圖形。如果針對某些建筑樞紐開展建筑施工，技術(shù)人員會選用邊連式、網(wǎng)聯(lián)式的方法對其進(jìn)行設(shè)定，以更有效地提高網(wǎng)格數(shù)量的準(zhǔn)確性和力度，提高GPS控制網(wǎng)格數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，從而大大提高工作質(zhì)量。此外，由于GPS測繪技術(shù)在實(shí)際使用過程中并沒有受到氣候條件的影響，而且測繪的速率較快，對定位要求的成本也較低。如果某些地理?xiàng)l件比較復(fù)雜，那么GPS測繪技術(shù)還可以通過虛擬現(xiàn)實(shí)的技術(shù)手段對具體位置進(jìn)行仿真，對某些重要的內(nèi)容或特定的地區(qū)使用三維空間圖像技術(shù)來加以呈現(xiàn)，能夠從多種視角對物體進(jìn)行檢測，從而提高檢測數(shù)值的準(zhǔn)確度，大大改善工程品質(zhì)。3.2靜態(tài)相對定位技術(shù)工程測量中的GPS測量技術(shù)廣泛運(yùn)用的形式之一就是靜態(tài)相對定位技術(shù)，而該項(xiàng)技術(shù)實(shí)施具體還分為兩種類型：其一是GPS1+N相對定位模式，其二是常規(guī)靜態(tài)測量定位模式。對GPS1+N相對定位模式進(jìn)行分析，先是要確定2個(gè)或以上數(shù)量的已知點(diǎn)，然后開展定位處理，將其中一臺GPS的接收機(jī)設(shè)備當(dāng)作是基準(zhǔn)站，其余的接收機(jī)設(shè)備則作為移動站，控制好移動站和基準(zhǔn)站之間的相對位置關(guān)系，并結(jié)合已經(jīng)獲得的兩個(gè)點(diǎn)位確定絕對位置。比如說GPS1+N相對定位模式可以在一定的測繪范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)快速地形測量，方便于工程的放樣作業(yè)，相比于常規(guī)測量具有高精度、速度快、可操作性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，而不足之處則在于可控制測量的范圍都是圍繞著已知點(diǎn)，具有一定局限。對常規(guī)靜態(tài)測量定位模式進(jìn)行分析，其是指基于3臺或是以上數(shù)量GPS接收機(jī)完成的測量作業(yè)，先是構(gòu)建已知點(diǎn)的坐標(biāo)，然后實(shí)現(xiàn)4顆GPS衛(wèi)星以上的同步測量，基線端點(diǎn)的位置保持不動，但需基于基線長度參數(shù)以及實(shí)際觀測等級，一般可以保持的觀測時(shí)間超過45min，盡可能延長了觀測時(shí)段，也提升了效率，這種形式需要GPS接收機(jī)設(shè)備全部同步運(yùn)轉(zhuǎn)，還要保證接收機(jī)設(shè)備周圍環(huán)境符合要求。在一些變形監(jiān)測領(lǐng)域以及精密工程當(dāng)中，GPS的靜態(tài)相對定位還需基于載波相位算法，同時(shí)可采用卡爾曼濾波算法來降低誤差，獲得精度較高的定位結(jié)果，GPS靜態(tài)相對定位技術(shù)也可與BDS技術(shù)結(jié)合運(yùn)用，構(gòu)建出雙系統(tǒng)觀測模型，進(jìn)一步提升精度。3.3精密工程測量與傳統(tǒng)的測量技術(shù)相比。GPS測量技術(shù)在檢測精確度方面更具優(yōu)勢,其具有測量效率高、操作簡單、成本低等優(yōu)點(diǎn)。因此。GPS測量技術(shù)適用于精密工程測量。比如,在隧道貫通測量工作中,施工單位需要保證隧道貫通精度。因此,施工單位需要測定隧道開挖方向,并且控制隧道的標(biāo)高與坡度,從而保證開挖方向的準(zhǔn)確性。另外,施工單位還需要合理應(yīng)用GPS測量技術(shù),嚴(yán)格控制開挖施工順序。隧道內(nèi)的通視條件較差。因此。施工單位必須多次設(shè)置新的測量點(diǎn)和后視點(diǎn)。從而保證隧道開挖面的安全,提高開挖效率?？傊?yīng)用GPS測量技術(shù)。有利于提高精密工程測量質(zhì)量。3.4GPS虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用通過GPS虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)開展工程測量就極大地減少了此類事故的出現(xiàn)。而且，GPS虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)還具備了真實(shí)感和交互作用強(qiáng)等優(yōu)勢，很大地方便了地質(zhì)復(fù)雜區(qū)域的工程測量工作。虛擬現(xiàn)實(shí)是近年來出現(xiàn)的高新技術(shù)，由計(jì)算機(jī)生成具有三維空間的虛擬環(huán)境，用戶在此環(huán)境中利用特殊裝置，以最自然的方式與環(huán)境交互，通過操作控制環(huán)境，從而產(chǎn)生身臨其境的效果。它可以將一系列的物理模型、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)動態(tài)、三維建模等以逼真的三維圖形展示出來。隨著計(jì)算機(jī)性能的不斷提高以及人們對事物直觀性、準(zhǔn)確性、清晰度的要求，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)和生活的各領(lǐng)域各行業(yè)。4結(jié)語綜上所述，大部分工程建設(shè)過程中，測量工作都是重點(diǎn)，為了保證測量結(jié)果更為準(zhǔn)確，GPS測量技術(shù)得到了廣泛運(yùn)用。在工作中還要強(qiáng)化GPS技術(shù)優(yōu)勢分析，強(qiáng)化GPS在工程測量中的應(yīng)用，更好的開展工程項(xiàng)目測量工作，從多方面提高現(xiàn)代化工程測量水平。Reference：[1]宋圳飛.GPS測量技術(shù)在工