GPS卫星定位技术及其在工程测量中的应用

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  【摘 要】随着当前科学技术水平的不断进步,各种测量技术也在不断的更新,GPS卫星定位技术就是一种新型的测量手段,通过卫星定位对工程进行测量。
  【关键词】GPS;卫星定位;工程测量;应用
   中图分类号: P228 文献标识码: A
  一、前言
  随着当前工程测量难度的不断上升,在工程测量过程中各种测量技术也在不断地更新,以便能适应测量的需要,GPS卫星定位技术就是当前工程测量过程中一项重要的技术。
  二、GPS技术
  GPS测量技术在进行工作时,主要依据GPS卫星导航技术,通过卫星,对所需要检测的对象进行检测,卫星在高度方面具有其自身优势,有利于更好的观测,便于测量技术的展开,同时,GPS测量技术在进行观测时,由于其对范围定点非常准确,因此,可以有效地提高检测精度,确保检测位置正确,有效地提高工程测量技术的精度,因此,GPS测量技术具有定位精度高的显著优势。
  GPS又称为全球定位系统,其优点主要体现在以下三个方面:一是能够准确的定位,GPS技术的定位精度非常高,随着测量技术的不断进步,其精确度也在不断提高,满足了不同地质测量的要求;二是可以全天候作业,这样不仅能实时观测,而且提供的数据精确度也高;三是短时间观测,随着技术的不断发展,可以在一分钟内快速地观测15000米内的对象,这样可以节省许多宝贵的时间。
  三、对卫星信号影响的问题
  卫星信号的有无,对测量工作的影响最为直接。我们所使用的接收机,需要有至少六颗在高度截止角范围内的可见卫星,才可以得到卫星定位所需要的精确求解数据,进而准确定位,完成测量工作。全球定位系统的设计保证了所有时刻地平面上都能收到至少六颗卫星,而正常情况下都会多于六颗,因而,在天气状况良好的开阔地带,卫星信号的接收一般都不会有太大影响。但在野外进行测量时,我们有可能受到自然条件、气候条件以及人为因素等各方面的影响,妨碍了卫星信号的接收。
  卫星信号受自然因素的影响较为常见,最主要的是受树木遮挡而影响卫星信号的接收,如果测点处只是有零星的树木遮挡而无法接收信号,而在距测点不远处即可接收到信号,在这种情况下,可以采用迅速平移接收机的方法,即在距测点不远处即可接收到信号,然后迅速移动到待测点进行测量,存储测量记录,完成测量。这种方法是利用了接收机接收卫星信号解算延时的原理,即在可接收信号处瞬移到待测点的一刻,数据解算是正确的,因而,测量的结果也是正确的。但如果遇到大面积的树木遮挡,或是在桥下或其它建筑物下时,由于卫星信号被完全阻隔,GPS就无能为力了。我们在天燃气管线支线测量时,就曾遇到过大片树林遮挡信号的情况,最后,我们不得不采取了传统的测量方法在树林中测量,测量工作才得以顺利进行。对于GPS测量卫星信号受天气(雨、雪、温度高低和湿度大小)的影响,一般认为是很小的,是不会对测量结果产生影响的。但是,对一些疯狂骤起、电闪雷鸣的强对流天气,理论上还是会对信号产生一定的影响,另外,出于对测量人员生命安全的角度着想,在这样的天气还是应该避免使用GPS的。
  除此之外,一些人为因素也有可能对卫星信号造成影响,例如在高压电线及电信公司的基站附近,由于电磁场的存在,可能会对信号产生影响,另外,汽车的金属外壳也可能产生影响,因此,我们建议:基准站选点时,离高压电线或电信基站应超过50米;流动站测量时,汽车及其它一些有金属外壳的物体尽量远离。
  四、GPS在公路工程测量中的应用现状
  近年来,由于GPSRTK测量技术具有高精度、高效率、全球性、全天候、实时性等优点,已经在测量领域有着广泛的应用。随着GPS接收机性能和数据处理的逐渐完善,GPSRTK在工程测量领域的作用越来越大。
  1、在公路工程控制测量中的应用
  目前,RTK做控制测量的精度已达到厘米级,完全可以满足地形图测绘中的图根控制测量和一般公路工程的控制测量。RTK做控制测量的速度较快并能实时了解定位精度,因而除了高精度的控制测量采用GPS静态相对定位外,其他控制测量均可采用RTK形式。公路工程使用RTK做控制测量的一般方法是:先选取一个已知点作为基准站,一般这个点是选用观测条件比较好、精度比较高的点。在基准站上安置一台GPS接收机并连好电台设备。将基准站的WGS—84坐标和地方坐标值输入GPS控制手簿。在测区选取分布均匀的三个以上的点,在GPS手簿中输入这些点的WGS—84坐标和地方坐标系坐标。在流动站观测采用快速静态模式,将GPS流动站安置在待定点上进行观测。流动站GPS可实时显示点位坐标值及其精度,快速定位达到精度要求的时间一般只需要3~5min。各生产单位的大量实践表明,用RTK进行控制测量能够达到厘米级精度,在一些精度要求不太高的施工控制测量中被广泛应用。
  2、在地形测图中的应用
  RTK技术可进行实时定位,并能达到厘米级的精度,地形测图一般是用全站仪采集地形、地物碎部点,利用测图软件电脑成图,其要求是不仅测站点要与被测的地物、地貌碎部点之间通视,而且还需要2~3人同时进行操作。采用RTK技术进行测图时,一人在基准站架好仪器,另一人背着仪器到每个碎部点立杆并通过电子手簿输入特征编码记录数据,一般取3s作为一个记录单元。在记录数据时,要求测量人员立点要准确,尽量稳住对中杆,同时画出草图,以便在内业整图时提供参考。点位精度在符合要求的情况下,再测定一个区域内的地形、地物点位,测定完成回到室内,将数据导入计算机,在专业绘图软件中编制地形图。
  3、在线路中线放样中的应用
  GPS测量应用在公路工程线路中,使得中线测设更为快捷方便。设计人员在带状地形图上定线后,需将线路中心在地面标定出来,采用GPS实时定位(RTK)测量模式,只需将道路文件的坐标等数据输入GPS接收机中,系统就会自动计算,显示流动站与实际点位的差值。根据仪器手簿所显示的数据,马上可以定出中线上的任一点位,而且所需时间短,在整理内业时,也减少了中平测量工作。由于每个点位的测量都是独立完成的,因此不会产生累积误差,各点放样精度趋于一致。
  五、GPS測量技术在工程测量中的应用
  GPS测量技术利用卫星技术对对象进行测量应用,可以有效提高测量精度,对对象进行很好的分析,因此,在工程测量方面,GPS技术发挥着重要的角色,有利于更好的进行工程测量,当前,GPS测量技术在工程测量中的应用主要包括以下几个方面:
  1、施工控制网的建立
  传统的建立控制网的测量方式主要是三角测量和导线测量,在施工控制网中尤其以导线网最为常见,导线控制网要求前后通视,所以在布设导线的时候比较受限制,由于GPS技术的发展,给控制网的布设带来了翻天覆地的变化,大到国家级的三角点测量小到工程施工测量都采用GPS布网,例如,我们参与管理的浙能绍兴滨海热电工程,采用的就是GPS布网,再内插一级导线的形式。使GPS测量和传统的导线测量有机的结合,实际使用中也取得了不错的效果。
  2、对位置的确定分析
  利用GPS技术进行工程测量应用时,GPS测量技术可以依据卫星对待测对象的描绘,对位置做出正确的分析,从而可以更好的做出数据分析,对工程进行位置确定。在进行测量时,GPS技术可以充分地考虑测量时其他外界对测量的影响,减少误差,提高检测精度,对检测对象做出几何分析图形,绘制工程测量对象的形状,从而可以更好的做出分析。利用GPS技术可以对位置做出更好的分析,有利于测量精度的提高。
  3、虚拟现实绘制
  利用GPS测量技术,可以对工程测量的对象做出显示绘制,从而可以对待测对象进行分析,有效地减轻测量人员的工作强度,特别是在地质恶劣的情况下进行测量时,利用GPS测量技术可以生动地描绘出工程测量对象,更好地进行后续的工程施工等操作。
  六、结束语
  在当前工程测量的过程中,GPS卫星定位测量技术得到了很好的应用,尤其是在重大的工程中应用尤其广泛,通过GPS卫星定位技术的应用在一定程度上促进了测量技术的发展。
  参考文献
  [1]郑建军,徐纯明,王鹏.GPSRTK技术及其在电力线路测量中的应用[J].硅谷.2011,5(13):65-66
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