摘要：文中結(jié)合目前GPS技術(shù)在工程測(cè)量中的各項(xiàng)應(yīng)用，分析了GPS測(cè)量技術(shù)在工程測(cè)量中較為常見的一些問題，并以此提出了相應(yīng)可行的技術(shù)方法。
　　關(guān)鍵詞：GPS；工程測(cè)量；定位系統(tǒng)
　　通常使用的工程測(cè)量儀器包括：經(jīng)緯儀、水準(zhǔn)儀、全站儀、GPS接收機(jī)等。目前，經(jīng)緯儀正逐步被淘汰，這種具有單一功能的測(cè)距儀將愈來愈少；由于常規(guī)水準(zhǔn)儀具有價(jià)格低、精度可靠的優(yōu)點(diǎn)，因此常規(guī)水準(zhǔn)儀將在一個(gè)較長的時(shí)間內(nèi)被采用；全站儀的數(shù)字化、自動(dòng)化程度高，可以同時(shí)完成測(cè)距儀、經(jīng)緯儀的工作，而且還可以完成水準(zhǔn)儀的部分工作，但全站儀仍然擺脫不了對(duì)于工程控制的依賴，在未來的“數(shù)字城市”環(huán)境下，將很難直接融人社會(huì)的技術(shù)環(huán)境。應(yīng)用GPS（GlobalPositioningSytem）衛(wèi)星定位技術(shù)進(jìn)行定位和導(dǎo)航，具有自動(dòng)化程度高、定位精度高以及全天候觀測(cè)等優(yōu)點(diǎn)，對(duì)于測(cè)繪行業(yè)而言，GPS定位技術(shù)已普遍應(yīng)用于：大地測(cè)量、地殼板塊運(yùn)動(dòng)監(jiān)測(cè)、建立各種工程控制網(wǎng)、監(jiān)測(cè)網(wǎng)和進(jìn)行各種工程測(cè)量等。特別是在“數(shù)字城市”的環(huán)境下，城市具有區(qū)域差分網(wǎng)，在差分基站的支持下，單臺(tái)GPS接收機(jī)可以方便地進(jìn)行碎部測(cè)量和放樣，因而鼓舞了GPS應(yīng)用領(lǐng)域的擴(kuò)展。然而與大地測(cè)量相比，工程測(cè)量具有施測(cè)范圍小、邊長短、點(diǎn)位受限、點(diǎn)位不均勻等特點(diǎn)。因此通過對(duì)工程測(cè)量實(shí)踐中的相關(guān)問題進(jìn)行分析研究，有助于GPS更合理更有效的在工程測(cè)量中應(yīng)用。
　　一、 GPS技術(shù)在工程測(cè)量中的應(yīng)用
　　（一） GPS定位技術(shù)的應(yīng)用
　　工程測(cè)量時(shí)間中GPS定位技術(shù)的應(yīng)用原理就是把幾何科學(xué)和物理將其基本原理進(jìn)行結(jié)合，通過GPS系統(tǒng)的地面接收裝置和空間衛(wèi)星對(duì)測(cè)量對(duì)象進(jìn)行多角度定位。目前，工程測(cè)量實(shí)踐中所應(yīng)用的GPS定位技術(shù)主要有：實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)相對(duì)定位和靜態(tài)相對(duì)定位。靜態(tài)相對(duì)定位是由多臺(tái)地面接受裝置排成一條基線，對(duì)目標(biāo)對(duì)象進(jìn)行同步觀測(cè)，觀測(cè)時(shí)間可達(dá)45分鐘左右，最后由專業(yè)的技術(shù)人員對(duì)測(cè)量結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)與處理。靜態(tài)相對(duì)定位具有操作流程相對(duì)簡(jiǎn)單的優(yōu)點(diǎn)。定時(shí)動(dòng)態(tài)相對(duì)定位根據(jù)載波相對(duì)觀測(cè)量，選取較為精確的控制點(diǎn)位當(dāng)工程測(cè)量的控制的控制基站，安裝地面連接接收裝置對(duì)不同角度傳送的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)信息進(jìn)行連續(xù)的觀測(cè)。通常，一個(gè)GPS接收機(jī)要進(jìn)行準(zhǔn)確的三維定位就必須同時(shí)接受四顆或四顆以上的衛(wèi)星信號(hào)。如果將定位精度設(shè)在厘米級(jí)，就需要接收五顆以上的衛(wèi)星。一般GPS系統(tǒng)擁有24顆環(huán)繞地球運(yùn)動(dòng)的衛(wèi)星，在10°以上的水平角觀測(cè)點(diǎn)能夠接收到七顆衛(wèi)星信號(hào)。但是，如果接收站附近有建筑物、山等遮擋物，接受裝置觀測(cè)到的衛(wèi)星數(shù)量就會(huì)變少，從而導(dǎo)致接收機(jī)難以定位。因此，在必要時(shí)GPS定位技術(shù)可以和慣性導(dǎo)航技術(shù)相結(jié)合以發(fā)揮更好的測(cè)量效果。
　　（二） 施工水準(zhǔn)點(diǎn)的測(cè)定
　　設(shè)計(jì)單位采用傳統(tǒng)的測(cè)量技術(shù)進(jìn)行工程水準(zhǔn)測(cè)量時(shí)，往往沒有能夠進(jìn)行實(shí)地考察和嚴(yán)密的預(yù)算，從而導(dǎo)致得到的水準(zhǔn)點(diǎn)距離普遍較大。通常設(shè)計(jì)單位會(huì)給出距離在50-100m之間的水準(zhǔn)點(diǎn)，由于水準(zhǔn)點(diǎn)的距離過大而導(dǎo)致施工不便。利用GPS接收機(jī)收集衛(wèi)星信號(hào)來測(cè)量和確定臨時(shí)的水準(zhǔn)點(diǎn)能夠協(xié)調(diào)好工程觀測(cè)的進(jìn)程，確保工程測(cè)量結(jié)果的精度，從而提高工作效率。其大致的作業(yè)步驟是是安置天線、操作接收機(jī)、觀測(cè)記錄。在測(cè)量時(shí)應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格按照技術(shù)設(shè)計(jì)制定的觀測(cè)計(jì)劃進(jìn)行觀測(cè)。例如，大型公路項(xiàng)目中的實(shí)地測(cè)量就可以采用GPS測(cè)量技術(shù)，通過對(duì)衛(wèi)星同步圖片的觀察，全面地分析路基高度，再根據(jù)實(shí)際地形地貌沿著公路線每隔２００m左右補(bǔ)充設(shè)置一個(gè)施工臨時(shí)水準(zhǔn)點(diǎn)。臨時(shí)水準(zhǔn)點(diǎn)可以設(shè)置在附近的機(jī)井臺(tái)、房基等比較堅(jiān)固的地方，埋設(shè)時(shí)應(yīng)當(dāng)對(duì)每個(gè)加密的臨時(shí)水準(zhǔn)點(diǎn)位置進(jìn)行詳細(xì)記錄。
　　（三）虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用
　　傳統(tǒng)的工程測(cè)量工作需要測(cè)量人員進(jìn)行實(shí)地測(cè)量，在地質(zhì)條件惡劣的地區(qū)測(cè)量時(shí)容易發(fā)生安全事故。利用GPS虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)對(duì)地質(zhì)條件相對(duì)復(fù)雜的地區(qū)進(jìn)行測(cè)繪可以有效解決這一問題。GPS虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)所創(chuàng)建的測(cè)繪環(huán)境具有交互作用、逼真等特點(diǎn)。利用GPS系統(tǒng)中的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)和計(jì)算機(jī)繪圖技術(shù)能夠有效、快速地在計(jì)算機(jī)描繪出清晰的三維圖像，建立科學(xué)的工程測(cè)繪流程，能夠準(zhǔn)確指出重點(diǎn)的測(cè)量項(xiàng)目和應(yīng)當(dāng)注意的安全事項(xiàng)。工程測(cè)繪進(jìn)行合理的模擬流程分析能夠有效地解決工程測(cè)繪中傳統(tǒng)測(cè)繪技術(shù)應(yīng)用效率不高的問題，能夠有效地增強(qiáng)測(cè)量方案的安全性、技術(shù)性和可操作性。
　　二、GPS在工程測(cè)量實(shí)踐中的若干問題分析
　　（一）選點(diǎn)問題
　　布設(shè)首級(jí)控制網(wǎng)時(shí)，選點(diǎn)是非常重要的，測(cè)繪點(diǎn)應(yīng)滿足視野開闊，周圍無高度角超過10°的障礙物，以保證GPS觀測(cè)能夠順利進(jìn)行；周圍無GPS信號(hào)反射物，從而減少多路徑的誤差；能夠方便發(fā)播傳送差分改正信號(hào)等條件。因此在選取得點(diǎn)位上空應(yīng)盡可能的開闊，在10°～15°高度角以上不能有成片的障礙物。為減少各種電磁波對(duì)GPS衛(wèi)星信號(hào)的干擾，在測(cè)站周圍約200m的范圍內(nèi)不能有強(qiáng)電磁波干擾源，如大功率無線電發(fā)射設(shè)施，高壓輸電線等。為避免或減少多路徑效應(yīng)的發(fā)生，選擇的測(cè)站應(yīng)遠(yuǎn)離對(duì)電磁波信號(hào)發(fā)射強(qiáng)烈的地形、地物，如高層建筑、成片水域等。
　　（二）基準(zhǔn)點(diǎn)位置選擇問題
　　在PTK放線時(shí)，如果已知點(diǎn)不適合放置基準(zhǔn)站，可以采用多點(diǎn)定位的方法，一般采用兩個(gè)已知點(diǎn)定位。把近準(zhǔn)站安置在測(cè)區(qū)內(nèi)條件比較好的位置上，流動(dòng)站到兩個(gè)已知點(diǎn)上快速測(cè)出兩個(gè)點(diǎn)的WGS-84坐標(biāo)，通過后方交會(huì)的原理，計(jì)算出基準(zhǔn)站的坐標(biāo)。在通過已知點(diǎn)的獨(dú)立坐標(biāo)和WGS-84求出7參數(shù)。通過定向后，就可以放樣公路的邊線，這時(shí)基準(zhǔn)站的位置好，電臺(tái)發(fā)射的電磁波受到的干擾小，放樣的精度比較高。
　　（三）困難點(diǎn)的放樣問題
　　在PTK放樣時(shí)，有些放樣點(diǎn)在樹下，這時(shí)GPS流動(dòng)站呈現(xiàn)浮點(diǎn)解，不能夠進(jìn)行放樣工作。在這種情況下，可以在附近選擇一點(diǎn)，使流動(dòng)站呈現(xiàn)固定解且在左右方向上不需要再移動(dòng)，這時(shí)就可以利用鋼尺量出前進(jìn)或后退的距離，把點(diǎn)放樣到正確的位置上。
　　（四）假值問題
　　在用GPS儀器進(jìn)行PTK測(cè)量時(shí)，要求必須初始化成功后，即解的類型為固定解（Fixed），而不是浮點(diǎn)解（Floated），才能進(jìn)行測(cè)量，這時(shí)精度能達(dá)到厘米級(jí)。雖然很多接收機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)初始化可靠性達(dá)99.9%或以上，但由于受衛(wèi)星、接受時(shí)間、環(huán)境因素、處理軟件等各方面影響，有時(shí)在固定解的情況下進(jìn)行放樣，但平面位置卻相差20cm。這是由于初始化丟失以后，又重新初始化成功以后測(cè)量的數(shù)據(jù)，容易發(fā)生這種情況。防止假值的辦法有：（1）每日作業(yè)前，復(fù)測(cè)兩個(gè)以上已知點(diǎn)；（2）初始化丟失后，重新初始化后要復(fù)測(cè)兩個(gè)已知點(diǎn)；（3）作業(yè)時(shí)注意高程值，看是否與實(shí)際相符，有無異常高程值，因?yàn)槌霈F(xiàn)假值時(shí)，高程變化較大；（4）室內(nèi)處理時(shí)，注意高程變化異常的點(diǎn)，第二天去復(fù)查這些點(diǎn)。
　　
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