浅谈GPS在工程测量中的应用.doc

1、浅谈 GPS 在工程测量中的应用摘要：近年来，随着 GPS 测量技术的发展，工程测量的作业方法更是发生了历史性的变革。GPS 新技术的出现，可以高精度并快速地测定控制点的坐标。特别是应用 RTK 新技术，甚至可以不布设各级控制点，仅依据一定数量的基准控制点，便可以高精度并快速地测定界址点、地形点、地物点的坐标，利用测图软件可以在野外一次测绘成电子地图，然后通过计算机和绘图仪、打印机输出各种比例尺的图件。 关键词：GPS 技术；工程测量；应用 中图分类号：P228.4 文献标识码：A 文章编号： 引言：基于理论分析和实践，本文介绍了 GPS 技术的基本构成、GPS技术应用的优点和 GPS 定位技

2、术在工程测量中的应用分析，随着科学的发展，GPS 技术应用前景将更加广阔。 一GPS 构成 GPS 主要由空间卫星星座、地面监控站及用户设备三部分构成。 （1）GPS 空间卫星星座由 21 颗工作卫星和 3 颗在轨备用卫星组成。24 颗卫星均匀分布在 6 个轨道平面内，轨道平面的倾角为 55，卫星的平均高度为 20200km，运行周期为 11h58min。卫星用 L 波段的两个无线电载波向广大用户连续不断地发送导航定位信号，导航定位信号中含有卫星的位置信息，使卫星成为一个动态的已知点。在地球的任何地点、任何时刻，在高度角 15以上，平均可同时观测到 6 颗卫星，最多可达到 9 颗。 （2）GP

3、S 地面监控站主要由分布在全球的一个主控站、三个注入站和五个监测站组成。主控站根据各监测站对 GPS 卫星的观测数据，计算各卫星的轨道参数、钟差参数等，并将这些数据编制成导航电文，传送到注入站，再由注入站将主控站发来的导航电文注入到相应卫星的存储器中。 （3）GPS 用户设备由 GPS 接收机、数据处理软件及其终端设备（如计算机）等组成。GPS 接收机可捕获到按一定卫星高度截止角所选择的待测卫星的信号，跟踪卫星的运行，并对信号进行交换、放大和处理，再通过计算机和相应软件，经基线解算、网平差，求出 GPS 接收机中心（测站点）的三维坐标。 二GPS 测量的数据处理的优点 GPS 网数据处理分为基

4、线解算和网平差两个阶段，采用随机软件完成。其具有其他测量工具无法比拟的优势，主要包括： 2.1 GPS 控制网选点灵活，布网方便，基本不受通视、网形的限制，特别是在地形复杂、通视困难的测区，更显其优越性。但由于测区条件较差，边长较短,基线相对精度较低，个别边长相对精度大于 1/10000。因此，当精度要求较高时，应避免短边，无法避免时，要谨慎观测。 2.2 GPS 接收机观测基本实现了自动化、智能化，且观测时间在不断减少，大大降低了作业强度，观测质量主要受观测时卫星的空间分布和卫星信号的质量影响。但由于个别点的选定受地形条件限制，造成树木遮挡，影响对卫星的观测及信号的质量。因此，应严格按有关要

5、求选点，择最佳时段观测，并注意手机、步话机等设备的使用。 2.3GPS 测量的数据传输和处理采用随机软件完成，只要保证接收卫星信号的质量和已知数据的数量、精度，即可方便地求出符合精度要求的控制点三维坐标。 2.4 仪器操作简便。目前 GPS 接收机自动化程度越来越高，操作智能化，观测人员只需对中、整平、量取天线高及开机后设定参数，接收机即可进行自动观测和记录。 2.5 全天候作业。GPS 卫星数目多，且分布均匀，可保证在任何时间、任何地点连续进行观测，一般不受天气状况的影响。 2.6 提供三维坐标。GPS 测量可同时精确测定测站点的三维坐标，其高程精度已可满足四等水准测量的要求。 因此，要保证

6、控制点高程的精度，必须联测足够的已知高程点。通过以上分析，GPS 系统在工程测量上将有很大的发展与空间，为工程施工质量提供了有利的保障。 三GPS 技术应用的优越性 （1） 用途广泛 GPS 技术可以应用于国民经济的各个领域，对于测绘工作者而言，GPS 定位系统己应用：大地测量，地壳板块运动监测，建立各种工程监测网和进行各种工程测量等。 （2）自动化程度高 用 GPS 接收机进行测量时，仅需一人将天线准确地安置在测站上，量测天线高，接通电源，启动接收单元，仪器即自动开始工作，在结束测量时只需关闭电源，接收机便完成野外数据采集，若在一个测站上需要作长时间的连续测量，还可实行无人值守的数据采集，通

7、过数据传输，将所采集的定位数据传输到数据处理中心，实现自动化的 GPS 测量和计算。 （3）定位精度高 短距离精度可达毫米级，中、长距离相对精度可达到 10-7 至 10-8。差分导航的精度可达米级至厘米级。大型建筑物、构筑物变形监测，在采用特殊的观测措施、精密星历和适当的数据处理模型和软件后，平面精度可达亚毫米级，高程精度可稳定在 1mm 左右。 四RTK GPS 技术在工程测量中的应用分析 4.1 在城市基本控制中的应用 在城市高精度的控制网测量中，我们一般采用静态 GPS 观测的方法，布设成 GPS 控制网。双频 RTK 系统与所有的 GPS 一样可用于高精度静态测量，而且还可以与其它静

8、态 GPS 联机观测，数据兼容，以获取高精度的首级控制点，这时具有和普通 GPS 一样的优越性。 4.2 在大比例控制测量中的应用 传统方法是用全站仪布导线。这种方法在测区较平坦、无太多建筑物和林区时也很快，可遇到测区有很多建筑物和林区等困难的情况下拉导线就比较麻烦，而用 RTK GPS 既快又精确。虽然经过密集林区或高层建筑物时会失锁，但 OTF 快速初速化使你走过它们就可测量，使我们实现了测量就象走路那么简单。 4.3 在地籍测量中的应用 在地籍测量中，进行 RTK 定位时，基准站把观测值及测站已知坐标通过数据链发送到移动站，移动站不仅采集 GPS 观测数据，而且通过数据链接收到基准站数据

9、，并在移动站上形成差分观测值后，实时求出移动站厘米级精度坐标。移动站可处于静态，也可处于动态，可以在一个固定点上进行初始化后进人动态工作，也可以在动态条件下进行初始化。4.4 在施工放样中的运用 应用 RTK 技术进行一般的工程施工放样又快又精确。只需把设计好的坐标传输(手输或计算机上设计好输人)到手持机内，手持机会显示当地与设计点的距离，东西偏量及南北偏量，同时根据对中杆上的指南针能很快放样到正确位置。 放样是 RTK 突破传统 GPS 定位技术的一项重要应用，但是因其不具各常规测量的检核条件。应用时必须进行检核，也因为这一特点，有关RTK 的具体技术规程仍未出台。但 GPS RTK 技术精

10、度高，各种放点的误差影响也是独立的，因此已经被很多测绘单位所应用，因此准确评价 RTK的放样精度，指导在工程中的应用以及质量控制至关重要。 五结语 随着数据传输能力的增强，数据的稳健性，抗干扰性水平和软件水平的提高，传输距离的增加，GPS 技术己经在测量和工程界产生了重大变革，带来了空前的高效率，另外，GPS 接收机具有自动观测的特点，这为实现大型工程建筑物变形监测的自动化奠定了基础。因此，该技术除应用于航天、航海等领域外，已广泛应用于工程测量建立工程测量控制网、RTK 下的碎部测晕与放样、区域差分系统下碎部测量与放样以及变形监测的各个领域。随着科学的发展，GPS 技术应用前景将更加广阔。 参考文献： 1徐绍铨，张华海，杨志强，王泽民.GPS 测量原理及应用M. 武汉：武汉大学出版社。 2李永胜.GPS-RTK 简介及在公路测量中的应用J.北京测绘.2005. 3洪立波.我国工程测量技术发展现状与成就J.测绘通报，1999（8）.