摘要：本文簡要論述了GPS定位技術在工程施工測量中應用的基本原理，應用于工程測量的優(yōu)缺點及相關處理措施，在工程測量中的具體操作方法，在實踐中誤差來源分析及改進措施，為今后GPS定位技術應用與工程測量提供了一定的參考。
　　關鍵詞：GPS定位技術；工程施工測量；基本原理；優(yōu)缺點；操作方法；誤差分析
　　1引言
　　GPS英文全名是“GlobalPositionSystem”，意為“全球定位系統(tǒng)”，簡稱GPS系統(tǒng)。該系統(tǒng)是以衛(wèi)星為基礎的無線電導航定位系統(tǒng)。GPS空間部分使用了二十四顆衛(wèi)星組成的星座，衛(wèi)星高度約20200公里，分布在六條升交點互隔60度的軌道面上，每條軌道上均勻分布四顆衛(wèi)星，相鄰兩軌道上的衛(wèi)星相隔40度，使得地球任何地方至少同時可看到四顆衛(wèi)星。
　　GPS測量通過接收衛(wèi)星發(fā)射的信號并進行數(shù)據(jù)處理，從而求定測量點的空間位置，它具有全球性、全天侯、連續(xù)性、實時性導航定位和定時功能，能提供精密的三維坐標、速度和時間，而且具有良好的抗干擾性和保密性。目前，在工程測量中，為了保證控制測量和施工放樣的精度，滿足工程質量要求，GPS定位技術被廣泛應用于工程施工測量中。
　　2工程測量中應用GPS定位技術的基本原理
　　GPS定位系統(tǒng)主要由空間衛(wèi)星星座、地面監(jiān)控站及用戶設備三部分構成。
　　⑴空間衛(wèi)星星座由24顆衛(wèi)星均勻分布在6個軌道平面內(nèi)，GPS衛(wèi)星用L波段的兩個無線電載波向使用者連續(xù)不斷地發(fā)送導航定位信號，信號中含有衛(wèi)星的位置坐標信息，使衛(wèi)星成為一個動態(tài)的已知點。在地球的任何地點、任何時刻，在高度角15°以上，平均可同時觀測到6顆衛(wèi)星，最多可達到9顆。
　　⑵地面監(jiān)控站主要由分布在全球的一個主控站、三個注入站和五個監(jiān)測站組成。主控站收集各監(jiān)測站的觀測數(shù)據(jù)，計算各衛(wèi)星的軌道參數(shù)、鐘差參數(shù)等，并將這些數(shù)據(jù)傳送到注入站，再由注入站將主控站發(fā)來的導航信息數(shù)據(jù)注人到相應衛(wèi)星的存儲器中。
　　⑶用戶設備由GPS接收機、數(shù)據(jù)處理軟件及終端設備（如計算機）等組成。GPS接收機接受待測衛(wèi)星的信號，對信號進行一系列地處理，再通過相應軟件計算待測點的三維坐標。
　　GPS系統(tǒng)采用了距離交會法，根據(jù)已知的衛(wèi)星瞬時坐標（、、），確定用戶天線所對應觀測點的位置。設接收機天線的相位中心坐標為（x、y、z），則GPS衛(wèi)星和用戶接收天線之間的幾何距離ρ=，式中有X、Y、Z三個未知量，只要同時接收3顆GPS衛(wèi)星，就能解出測站點坐標（X、Y、Z），在以上敘述中我們可以看到，用戶可以平均同時觀測到6顆衛(wèi)星，所以我們可以經(jīng)基線解算、網(wǎng)平差，求出GPS接收機中心（測站點）的三維坐標。
　　3GPS定位技術在工程施工測量中應用的具體方法
　　3.1準備工作
　　3.1.1對待測區(qū)進行勘察，并收集相關資料
　　主要調(diào)查當?shù)氐目刂泣c分布情況、交通情況、水文分布情況、植被情況、以及當?shù)氐娘L俗民情等。相關資料包括待測區(qū)的地形圖，各類控制點成果以及與之有關的地質、交通、氣象、通信等方面的資料。
　　3.1.2擬定觀測計劃
　　觀測計劃的主要內(nèi)容包括：
　　⑴設計精度。要求平均邊長小于1km，最弱邊相對誤差小于1/10000，GPS接收機標稱精度的固定誤差a≤15mm，比例誤差系數(shù)。
　　⑵編制GPS衛(wèi)星的可見性預報圖，選擇衛(wèi)星的幾何圖形強度。
　　⑶選擇最佳的觀測時段。根據(jù)衛(wèi)星可見預報和天氣預報選擇最佳觀測時段，衛(wèi)星的幾何分布越好，定位精度就越高
　　⑷觀測區(qū)域的設計與劃分。設計基準和控制網(wǎng)，一般采用3臺GPS接收機進行觀測，網(wǎng)形布設成邊連式。
　　⑸設計GPS網(wǎng)與地面的聯(lián)測方案。尤其對信號接受不好的待測區(qū)，應做好聯(lián)測方案的設計，以保證其精度。
　　⑹編排作業(yè)調(diào)度表，以保證測量任務按時完成。
　　3.1.3選擇接收機型號并檢驗
　　一般小于20公里點位情況良好，宜采用單頻接收機，反之，選用雙頻接收機。接收機性能的檢驗主要有：一般檢驗，主要檢查接收機各部件及其附件是否完好，使用手冊等相關資料是否齊全等；通電檢驗，主要是檢驗接收機通電后有關信號燈、按鍵、顯示系統(tǒng)和儀表的工作情況；實測檢驗，主要檢驗方法為標準基線檢驗、已知坐標邊長檢驗、零基線檢驗、相位中心偏移量檢驗。
　　3.2外業(yè)測量工作
　　3.2.1合理選點
　　GPS觀測點的選取比較靈活，但也要遵循GPS測量的一些原則。
　　⑴每點最好能與其中某一點通視。
　　⑵應選擇在上空開闊、視場內(nèi)周圍障礙物的高度角小于15°，以免信號被遮擋或吸收，影響觀測質量。
　　⑶要遠離大功率無線電發(fā)射源和高壓電線等，其距離應大于200m，以免電磁場對信號的干擾。
　　⑷避免大面積水域對電磁波反射和吸收。
　　⑸選擇交通方便的地方，以有利與其它觀測手段聯(lián)測。
　　3.2.2埋設標志
　　GPS網(wǎng)點應埋設具有標志的標石，以精確標志點位，點的埋設必須堅固以利于長久保存與利用，并做好記錄。
　　3.2.3外業(yè)觀測
　　外業(yè)觀測工作主要包括：安裝天線、觀測作業(yè)和觀測記錄等。天線利用三腳架安置，天線底板上的圓水準器氣泡必須居中，天線的定向標志應指北，三次測量互差小于3mm取平均值。觀測作業(yè)就是獲取所需要的定位信息和觀測數(shù)據(jù)。觀測記錄由GPS接收機自動進行，觀測者應做好記錄。在測量的過程中，應嚴格限制高頻及對講機等無線電波的使用，避免環(huán)境對信號的干擾，從而提高GPS本身的定位精度。
　　4小結
　　通過以上論述我們可以看到，GPS定位技術在工程施工測量中有其獨特的優(yōu)越性和適應性，為工程測量質量提供了有利的保障，具有明顯的經(jīng)濟和社會效益。隨著相關技術軟件的不斷發(fā)展改進，GPS定位系統(tǒng)在工程測量中有著更加廣闊的應用前景。
　　參考文獻
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