1、试述工程施工控制测量中 GPS 的应用摘 要：随着全球科技水平的不断发展，GPS 全球卫星定位系统已广泛应用于各个领域。作为最新形式的测量系统，已经广泛使用于地形测量、航空摄影测量、工程测量以及大地测量等多个方面的测量工作。本文介绍了 GPS 全球定位系统的概况，并分析了在工程施工控制测量方面的应用，旨在为相关从业者提供经验和帮助。 关键词;GPS 全球卫星定位系统 工程施工 控制 测量 中图分类号：P228.4 文献标识码：A 文章编号： 1. GPS( Global Positioning System) 全球卫星定位系统概况 随着全球科技水平的不断发展，GPS 在近两年的测量工作当中得到
2、了非常广泛的应用， GPS( Global Positioning System) 即全球卫星定位系统，是由美国国防部研制，借助台东中的众多 GPS 卫星来确定地球地面某一地点或者某些地点位置的一种新型的定位系统。与常规的方法相比较，GPS 定位技术具有自动化程度高、速度高、精度高、全天候和不受地形条件约束等优点，因此得到了非常广泛的应用，其中包括道桥工程、水利水电工程勘测施工、控制测量、变形观测等各个方面。 1.2 GPS 全球卫星定位系统的组成部分 GPS 全球定位系统主要由三个部分组成，即太空组成部分、地面控制部分以及用户使用部分。在工程的施工控制测量中主要是用 GPS 的用户端部分，它
3、是由 GPS 数据接收机( 基准站，流动站) 、卫星数据处理软件、微机及终端设备组成。 2.GPS 在工程施工控制测量 2.1GPS 测量的成果转化到我们所需的地面坐标系，应该选择足够的地面坐标系的起算数据与 GPS 测量数据相重合，或者联测足够多的地方控制点，以求的坐标转换参数。一般控制网联测起算点的个数不少于 3 个，如果进行高程拟合则必须有 4 个水准点参与点校正。GPSRTK 测量工作中，可以在内业或外业进行点校正工作。点校正的目的是求解 WGS 84 坐标转换为用户使用坐标的转换参数。 2.2GPS 网经三维平差后，得到的是相对与参考椭球面的大地高，为求得 GPS 网点的正常高，应根
4、据需要进行高程联测。AA 级网应按照二等水准逐点联测高程，B 级网应按三等水准每隔 2 3 点联测一点的高程，C 级网应按照四等水准每隔 3 6 点联测一点的高程，D、E 级网应按四等水准根据具体情况确定联测高程点的点数，联测点一般应均匀分布在整个测区。 2.3GPS 网的坐标系统应尽量与测区原有坐标系统一致。根据校正内容可以选择网格坐标中的平面坐标、高程坐标或全部，选择的已知控制点将测区包围起来。 3 GPS 工程施工控制测量应用 3.1 进行 GPS 控制网测量前，首先应到实地踏勘以便了解测区的地理位置及范围、控制网的控制面积，根据控制网的用途，确定 GPS 网的等级，大致确定一下控制网的
5、点位分布、点的数量及密度。 3.2GPS 网的布设应根据其目的、精度要求、卫星状况、接收机类型和数量、测区已有的资料、测区地形和交通状况以及作业效率综合考虑，按照优化设计原则进行。GPS 布网形式有: 跟踪站式、会站式、多基站式、同步扩展式以及单基站式等。根据同步图形的连接形式不同又可分为: 点连式、边连式、网连式、混连式等。 3.3 注意事项: (1) 有共同时间段的两段 GPS 数据才能构成一条 GPS 基线。软件只采用共同时间段内的数据进行基线计算，其余数据对这条基线无效。 (2) 静态施测前对测量方案的拟定非常重要，主要包括外业测量环境调查、埋石、与本地坐标系统已知点的联测方案、交通条
6、件、通讯设备等。 (3) 为减少遮挡，点位应选在开阔地区便于接收信号; 为减少多路径影响，点位应尽量避开高层建筑物、大面积水域; 为减少电磁干扰，点位应避开打功率发射电台、高压输电线地域。 (4)用单频接收机进行 GPS 快速静态定位测量时要求同时接收 5 颗以上卫星。 (5) 网中相邻点的距离应小于 20km。若相邻点的距离大于 20km 时，应采用 GPS 静态定位法观测。 (6) 为了使 GPS 成果能较好地转换到地面网中，一般选用 3 以上起算点，一个以上校核点，这样既可以保证新老成果的一致性，又可以保证 GPS 网的原有精度。为保证整网的点位精度均匀，起算点一般应均匀地分布在 GPS
7、 网的周围。 4.GPS 全球卫星定位系统的优点 4.1 测量站之间不需要通视。在传统的测量当中，一般的线路的基础控制点要求被设置在距离路线的 300 米的范围之内。但是由于某些原因，而且主要是由于通视的原因，这一要求无法得到满足，尤其是在大范围的林区、茂密的灌木林以及青纱帐等地区，根本无法进行常规的测量控制作业。利用 GPS 技术进行测量工作能够克服上述的绝大部分缺陷，同时能够提高测量作业的效率，减轻测量工作人员的工作劳动强度，还能保证施工测量人员收集到的数据为同一测量系统，进而提高工程的测绘工作质量。GPS 全球卫星定位系统不依赖于地面的通视，这使得对基础控制点的选择更加方便与灵活。GPS
8、 全球卫星定位系统只要求基础控制点的上空必须是非常开阔的，以便于地面设备接收 GPS 卫星的信号。 4.2 能够提供三维坐标。使用 GPS 全球定位系统进行测量作业可以精确测定观测站平面位置，但是与此同时还可以非常精确的得到观测站的大地高程。这是传统测量无法做到的。 5. GPS 全球定位系统的发展前景 路桥工程测量主要依赖于 GPS 全球定位系统的两大功能: 动态功能与静态功能。静态功能指的是通过接受卫星的信息，确定地面上某一地点的三维空间坐标; 动态功能指的是通过卫星系统，把某地已知的三维坐标点，放到实际的地面上。在实际工作当中，GPS 全球卫星定位系统有着很大的发展前景: 5.1GPS
9、作业具有极高的精度。一般情况下，双频的 GPS 接收机的基线解精度是 5mm +1ppm，利用 GPS 全球卫星定位系统进行作业基本上是不受当地环境与测量距离的限制的，这一点非常 适合于地形条件复杂的地域等。 5.2 GPS 测量可以提高工作质量。利用 GPS 进行测量工作，基本上不受人为因素的影响，整个测量作业过程由计算机控制，所有数据均是自动记录、自动处理、自动储存。 5.3 GPS 的 RTK 技术可以彻底改变路桥测量模式。RTK 技术能够实时得到测量仪器所在位置的三维空间坐标。这种技术非常适合对路桥施工的线路、桥梁、隧道进行勘察。可以直接进行多种复杂的作业。 结语: 随着信息技术的不断
10、进步和 GPS 系统的应用的不断开发，GPS 已经能够实现厘米级别甚至毫米级别的精确度定位。所以，GPS 已经逐渐被应用于多种领域。到目前为止，GPS 技术仍然是存在缺陷的，即应用 GPS 技术进行高程控制仅仅达到了国家四等水准，还不能满足很多工程的需要。还需要更加先进的技术。 参考文献: 1王红伟，浅析 GPS 在铁路工程施工测量中的应用，山西建筑，2007。 2周建平，肖健，GPS RTK 技术在南水北调工程施工测量中的应用，四川水力发电，2010。 3王长江，GPS RTK 在杭州湾大桥桩基础施工测量中应用，石家庄铁道学院学报，2005。 4胡伍生，高成发，GPS 测量原理及应用，北京人民交通出版社，2002。 5徐绍铨张华海杨志强王泽民编著.GPS 测量原理及应用M.武汉大学出版社，1998.
