本文選自省級期刊《電子技術(shù)》，《電子技術(shù)》是由上海市科學(xué)協(xié)會主管，上海市電子學(xué)會和上海市通信學(xué) 會主辦的技術(shù)性月刊，擁有國內(nèi)統(tǒng)一刊號、國際連續(xù)出版物號，在國內(nèi)外均有發(fā)行，1963年創(chuàng)刊，是中國最早的電子類期刊之一，也是目前國內(nèi)最具權(quán)威性、發(fā) 行量最大的電子技術(shù)月刊。本刊把自己的報道重點定位于信息技術(shù)，力求更好地把握時代的信息，緊跟時代的步伐，更加及時地反映當(dāng)前電子領(lǐng)域的熱點，把最新的 技術(shù)奉獻給廣大讀者，真正成為廣大讀者的良師益友。
　　摘要:GPS成功地應(yīng)用于大地測量、工程測量、工程變形監(jiān)測等多種學(xué)科，從而給測繪領(lǐng)域帶來一場深刻的技術(shù)革命。本文簡要論述了GPS定位技術(shù)在工程施工測量中的應(yīng)用，應(yīng)用于工程測量的優(yōu)缺點及相關(guān)處理措施，以及在實踐中誤差來源分析及改進措施，為今后GPS定位技術(shù)應(yīng)用與工程測量提供了一定的參考。

　　關(guān)鍵詞:GPS技術(shù),工程施工測量,誤差分析,控制措施

　　引言

　　GPS是隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展而建立起來的新一代緊密衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)。GPS衛(wèi)星定位測量是研究利用GPS系統(tǒng)解決大地測量問題的一項空間技術(shù)。隨著GPS技術(shù)的快速發(fā)展，GPS測量技術(shù)也日益成熟，GPS測量技術(shù)在工程測繪中逐步得到應(yīng)用。本文對GPS測量技術(shù)在工程施工測量中的應(yīng)用進行探討。

　　1.GPS定位技術(shù)在工程測量中的應(yīng)用

　　GPS全球定位系統(tǒng)在工程測量中的應(yīng)用，在最近的兩年得到了迅速推廣。這主要依賴于GPS系統(tǒng)可以向全球任何用戶全天候地連續(xù)提供高精度的三維坐標、三維速度和時間信息等技術(shù)參數(shù)。工程測量主要應(yīng)用了GPS的兩大功能：靜態(tài)功能和動態(tài)功能。

　　1.1經(jīng)典靜態(tài)相對定位

　　兩臺或兩臺以上的接收機分別安置在一條基線或數(shù)條基線的端點，同步觀測45min以上，測量精度和可靠性很高（可達5mm＋1ppm），但其定位結(jié)果需通過測后處理來獲得，不能實時地給出，而且無法實時校核觀測數(shù)據(jù)的質(zhì)量、定位的精度，故難免會采集到一些不合格的數(shù)據(jù)而造成返工重測。這種模式主要應(yīng)用于建立高精度的長大線路、橋隧工程施工控制網(wǎng)。

　　1.2實時動態(tài)相對定位

　　RTK測量技術(shù)是以載波相位觀測量為根據(jù)的實時差分GPS測量技術(shù)，它的基本思想是選取點位精度較高的控制點作為基準站，在其上安置一臺接收機連續(xù)觀測所有可見衛(wèi)星，并將觀測數(shù)據(jù)通過無線電臺實時發(fā)送給流動站接收機，流動站接收機同時接收來自衛(wèi)星和基準站無線電臺的信號，根據(jù)相對定位原理實時計算并顯示測點的三維坐標（基準站所確立的坐標系）及精度。這種模式的瞬時點位精度可達平面1cm＋1ppm、高程2cm＋1ppm（相對于基準站），可用于線路施工控制網(wǎng)的擴展和加密、線路測量放樣、孔樁定位、地形或斷面測量等。與常規(guī)測量相比，它的最大優(yōu)點是沒有誤差累積問題、作業(yè)范圍大（一個基準站的作業(yè)半徑一般可達低丘平原8km以上、山區(qū)2km）、測量速度快（測量放樣2～4s、控制點加密3min）、不需要通視等。

　　1.3GPS在工程測量中的應(yīng)用-以公路工程測量為例

　　隨著公路設(shè)計行業(yè)軟件技術(shù)和硬件設(shè)備的發(fā)展。公路設(shè)計已實現(xiàn)CAD化，有些軟件本身還要求提供地面數(shù)字化測繪產(chǎn)品的支持：建立勘測、設(shè)計、施工、后期管理一體化的數(shù)據(jù)鏈，減少數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)抄、輸入等中間環(huán)節(jié)，是公路勘測設(shè)計“內(nèi)外業(yè)一體化”的要求。也是影響高等級公路設(shè)計技術(shù)發(fā)展的“瓶頸”所在。目前公路勘測中雖已采用電子全站儀等先進儀器設(shè)備。但常規(guī)測量方法受橫向通視和作業(yè)條件的限制,作業(yè)強度大,且效率低，大大延長了設(shè)計周期�？睖y技術(shù)的進步在于設(shè)備引進和技術(shù)改造。在目前的技術(shù)條件下引入GPS技術(shù)應(yīng)當(dāng)是首選。當(dāng)前，用GPS靜態(tài)或快速靜態(tài)方法建立沿線總體控制測量，為勘測階段測繪帶狀地形圖、路線平面、縱橫斷面測量提供依據(jù)；在施工階段為橋梁，隧道建立施工控制網(wǎng)，這僅僅是GPS在公路測量中應(yīng)用的初級階段，公路測量的技術(shù)潛力蘊于RTK（實時動態(tài)定位）技術(shù)的應(yīng)用之中，RTK技術(shù)在公路工程測量中的應(yīng)用，有著非常廣闊的前景。

　　GPS測量技術(shù)在工程測量上（以公路工程測量為例）具有較大的優(yōu)勢和發(fā)展前景：GPS作業(yè)有著極高的精度；GPS測量可以大大提高工作及成果質(zhì)量；GPS-RTK技術(shù)將徹底改變公路測量模式；GPS測量可以極大地降低勞動作業(yè)強度，減少野外砍伐工作量，提高作業(yè)效率；GPS高精度高程測量同高精度的平面測量一樣，是GPS測量應(yīng)用的重要領(lǐng)域。特別是在當(dāng)前高等級公路逐漸向山嶺重丘區(qū)發(fā)展的形勢下，往往由于這些地區(qū)地形條件的限制，實施常規(guī)水準測量有困難時，GPS高程測量無疑是一種有效的手段。GPS在公路工程測量中的應(yīng)用，對高等級公路的勘測手段和作業(yè)方法產(chǎn)生了革命性的變革，極大地提高了勘測精度和勘測效率，特別是實時動態(tài)定位技術(shù)將在公路勘測、施工和后期養(yǎng)護、管理方面有著廣闊的應(yīng)用前景。

　　2.GPS定位技術(shù)在工程測量中的優(yōu)缺點及相關(guān)處理措施

　　2.1GPS定位技術(shù)應(yīng)用于工程測量中的優(yōu)點

　　相對于常規(guī)的測量方法來講，GPS定位技術(shù)應(yīng)用于工程測量有以下優(yōu)點：

　　2.1.1觀測不需要通視，測量時選點靈活。不需要建立瞻標，這樣可以大大減少測量觀測時間和經(jīng)費。GPS技術(shù)測設(shè)方格網(wǎng)，比常規(guī)方法適應(yīng)性更強，并且且作業(yè)不受環(huán)境和距離限制，非常適合于地形條件困難地區(qū)、局部重點工程地區(qū)等。

　　2.1.2定位精度高，誤差分布均勻。GPS測量中，在精確測定觀測站平面位置的同時，可以精確測定觀測站的大地高程。一般雙頻接收機基線解精度為5mm＋1ppm，紅外儀標稱精度為5mm＋5ppm，實踐證明，在小于50km的基線上，其相對定位精度可達12×10-5，而在100～500km的基線上可達10-6~10-7，不但能夠滿足規(guī)范要求，而且具有較大的精度儲備。

　　2.1.3觀測時間短。GPS方法布設(shè)大地控制網(wǎng)，因其圖形強度系數(shù)高，能夠有效地提高點位趨近速度。采用布設(shè)控制網(wǎng)時每個測站上的觀測時間一般在1～2h左右，其觀測時間只需1～2min。

　　2.1.4抗干擾能力強，保密性好，可以實現(xiàn)全天候連續(xù)測量定位。GPS定位技術(shù)性能穩(wěn)定，可在任何地點進行全天候工作，一般不受天氣狀況的影響，大大方便了測量作業(yè)。

　　2.1.5自動化程度高，操作簡便。定位系統(tǒng)可具有自動記錄數(shù)據(jù)、自動平差計算、跟蹤觀測等功能，操作簡單，提高了工作效率。

　　2.1.6采用GPS-RTK測量法與常規(guī)測量法相比，效率可提高一倍以上，并能大幅度降低作業(yè)人員的勞動強度。

　　2.2GPS定位技術(shù)應(yīng)用于工程測量中的缺點及相關(guān)處理措施

　　GPS定位技術(shù)應(yīng)用于工程測量也存在不足之處，主要缺點和注意事項如下：

　　2.2.1GPS測量系統(tǒng)中信號傳播，受環(huán)境的影響，計算時引入一定的誤差。因此，選待測點時一定要保證點位上空視角范圍內(nèi)應(yīng)盡量避免有障礙物，向上角度≥15°；遠離大功率無線電發(fā)射源和遠離高壓輸電線路；避開大面積的水域。

　　2.2.2在市政工程測量中，GPS測量常出現(xiàn)接收不到信號，或者一直處于浮動狀態(tài)，出現(xiàn)假固定或者不能固定。因此，GPS在市政工程測量時，為保證工程測量控制點精度滿足要求，應(yīng)進一步使用常規(guī)儀器進行水準聯(lián)測。

　　2.2.3不同型號GPS工程測量成果之間存在差異。因此，GPS網(wǎng)在進行平差計算時應(yīng)注意：歸算至大地水準面上；歸算到高斯投影面上。

　　2.2.4GPS定位技術(shù)尚沒有統(tǒng)一規(guī)范。因此相關(guān)部門應(yīng)進一步完善規(guī)范標準，統(tǒng)一的地理信息標準。

　　3.GPS定位技術(shù)在工程施工測量中的誤差分析及控制措施

　　3.1空間衛(wèi)星誤差

　　衛(wèi)星誤差主要有衛(wèi)星星歷誤差、衛(wèi)星鐘的誤差、衛(wèi)星軌道誤差和衛(wèi)星設(shè)備延遲誤差。其中衛(wèi)星軌道誤差主要誤差來源之一。改進措施有：

　　3.1.1忽略軌道誤差。此方法不考慮衛(wèi)星軌道實際存在的誤差，用于精度較低工程測量中。

　　3.1.2模型改正法。利用模型計算出誤差影響的大小，直接對觀測值進行修正。適用于對誤差的特性、機制及產(chǎn)生原因有較深刻了解，能建立理論或經(jīng)驗公式。

　　3.1.3引進改正參數(shù)法。此方法是在處理數(shù)據(jù)時引進軌道改進參數(shù)，采用參數(shù)估計的方法，將系統(tǒng)性偏差求定出來。一般情況都適用。

　　3.1.4同步求差法。通過觀測值間一定方式的相互求差，消去或消弱求差觀測值中所包含的相同或相似的誤差影響。適用于誤差具有較強的空間、時間或其它類型的相關(guān)性。

　　3.1.5合理選擇軟硬件及測量地點和方法。

　　3.2空間傳播誤差

　　空間傳播誤差主要有電離層傳播延遲、對流層折射誤差、多路徑效應(yīng)誤差等。其中多路徑效應(yīng)誤差的影響可達到厘米級，是不容忽視的。改進措施有：避開較強的反射面，如水面、平坦光滑的地面以及平整的建筑物表面等；選擇良好的接收機，減少干擾，提高精度。

　　3.3施工操作誤差

　　在施工中，存在作業(yè)人員配合不默契及測量時操作程序不規(guī)范等人為因素，對工程測量產(chǎn)生一定誤差。改進措施主要有：加強操作人員的技術(shù)培養(yǎng)；規(guī)范相應(yīng)的管理制度。

　　4.結(jié)論

　　實踐表明，GPS技術(shù)在工程施工測量中，可以大大提高測量的可靠性和作業(yè)效率，降低作業(yè)強度，為工程測量質(zhì)量提供了有利的保障，但是，畢竟GPS測量有別于常規(guī)測量，有些錯誤或者說是誤差不容易被發(fā)現(xiàn)，還需要廣大技術(shù)人員在工程實踐中認真去摸索和總結(jié)。

　　參考文獻

　　[1]《GPS測量操作與數(shù)據(jù)處理》.魏二虎、黃勁松.武漢大學(xué)出版社

　　[2]陶家科.GPS定位技術(shù)在工程測量中的應(yīng)用.科學(xué)之友.

　　[3]郭春武.GPS技術(shù)定位原理及在公路測量中應(yīng)用研究.中國水運.

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