摘要：闡述了GPS技術(shù)在工程應(yīng)用上的優(yōu)勢，介紹了GPS的定位方式、在市政工程測量中的一些應(yīng)用以及與傳統(tǒng)作業(yè)相比的優(yōu)缺點(diǎn)，指出它在今后的各個(gè)領(lǐng)域都會有更廣闊的發(fā)展空間。
　　關(guān)鍵詞:GPS技術(shù)，測量，放樣，定位，市政
　　如今GPS技術(shù)在工程應(yīng)用中更加普及,比如礦山測量,交通土建選線,城市建設(shè)等等。但是GPS由于布設(shè)價(jià)格的昂貴,所以不會被大范圍應(yīng)用到一般的土建和交通建設(shè)中,它只是作為提供控制用.例如:在工程建設(shè)開始階段,交付幾個(gè)GPS控制點(diǎn),作為導(dǎo)線和三角網(wǎng)的基線,由它們向外擴(kuò)展,用全站儀引出加密點(diǎn)或是作為靜態(tài)的GPS基線,配合RTK來進(jìn)行動態(tài)圖籍測繪。但是在90年代以后,平面控制測量基本都被GPS取代。
　　1. 概述
　　全球定位系統(tǒng)(GlobalPositioingSystem)衛(wèi)星定位技術(shù)是美國陸海空三軍聯(lián)合研制的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng),隨著數(shù)字地球概念的深入和發(fā)展,不斷的改進(jìn)、完善其硬件和軟件，以其自動化、高效益、全天侯、連續(xù)性、實(shí)時(shí)性導(dǎo)航定位和定時(shí)等功能及顯著的特點(diǎn),能為各類用戶提供精密的三維坐標(biāo).速度和時(shí)間,GPS系統(tǒng)的用戶是非常隱蔽的,它是一種單程系統(tǒng),用戶只需接收而不必發(fā)射信號,因此用戶的數(shù)量也是不受限制的,贏得了廣大用戶的信賴,并成年感的應(yīng)用于大地測量、工程測量、航空攝影測量、地形地籍測量、海洋測繪、地球動力學(xué)、資源勘察等學(xué)科,加快了整發(fā)世界向前發(fā)展的進(jìn)程。
　　2. GPS的定位方式
　　按定位方式,GPS定位分為單點(diǎn)定位和相對定位(差分定位).單點(diǎn)定位就是根據(jù)一臺接收機(jī)的觀察數(shù)據(jù)來確定接收機(jī)位置的方式,它只能采用偽距觀測量,可用于車船等的概略導(dǎo)航定位.相對定位(差分定位)是根據(jù)兩臺以上接收機(jī)的觀測數(shù)據(jù)來確定觀測點(diǎn)之間的相對位置的方法,它既可采用偽距觀測量也可采用相對觀測量,大地測量或工程測量均應(yīng)采用相位觀測值進(jìn)行相對定位.對常規(guī)測量而言相對測地定位是主要的應(yīng)用方式.而按照用戶天線可分為動態(tài)定位和靜態(tài)定位。
　　1.1 動態(tài)定位
　　在定位觀測時(shí),若載體上的接收機(jī)在跟蹤GPS衛(wèi)星的過程中相對于地球表面運(yùn)動,接收機(jī)用GPS信號實(shí)時(shí)的測得運(yùn)動載體的狀態(tài)參數(shù)。則稱為動態(tài)定位.動態(tài)定位的特點(diǎn):逐點(diǎn)測得，多余觀測量少，精度較低。依目前GPS定位的精度動態(tài)定位可分為:a.20m左右的低精度定位,如用于車船等概略導(dǎo)航定位的偽距單位定位;b.5m左右的中等精度定位,如用于城市車輛導(dǎo)航定位的米級精度的偽距差分定位;c.厘米級的高精度的定位,如用于測量放樣等的厘米級的相位差分定位(RTK),其中實(shí)時(shí)差分定位需要數(shù)據(jù)將兩個(gè)或多個(gè)站的觀測數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸?shù)揭黄鹩?jì)算。
　　1.2 靜態(tài)定位
　　在定位觀測時(shí),若接收機(jī)在跟蹤GPS衛(wèi)星的過程中相對于地球表面靜止,則稱為靜態(tài)定位.接收機(jī)高精度的測量GPS信號的傳播時(shí)間,聯(lián)合GPS衛(wèi)星在軌的已知位置,從而解算出固定不動的接收機(jī)所在位置的三維坐標(biāo).靜態(tài)定位的特點(diǎn):多余觀測量大，定位精度高，可靠性強(qiáng),在進(jìn)行控制網(wǎng)觀測時(shí),一般均采用這種方式由幾臺接收機(jī)同時(shí)觀測,它能最大限度地發(fā)揮GPS的定位精度。
　　3. GPS在市政工程測量中的應(yīng)用
　　隨著國民經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展,城市的現(xiàn)代化建設(shè)也加快了腳步,老城區(qū)街道的拓寬改造及配套管線設(shè)施的改造,而且城市開發(fā)區(qū)的建設(shè)也為城市注入了新鮮血液,但面對測繪行業(yè)日益激烈的市場競爭,必須用高效率。下面對RTK(相位差分定位)在市政工程測量中的一些應(yīng)用:
　　3.1 道路放樣：
　　在市政測量中,作為勘測設(shè)計(jì)單位,在帶狀地形圖測量和道路縱橫斷面以及配套管線斷面的測量之前,要對道路中樁進(jìn)行放樣或舌必要的導(dǎo)線點(diǎn),以便下一步工作的順利進(jìn)行,特別是在舊道路的改造中,保留原路基進(jìn)行補(bǔ)通,更要求中線的精確放樣,以確保道路縱橫斷面的準(zhǔn)確測量,而且作為勘測設(shè)計(jì)單位,也要給施工單位提供一些中樁或?qū)Ь�點(diǎn)。對大部分市政施工單位來說,一般都有全站儀或經(jīng)緯儀,很少有GPS設(shè)備,所以早中樁放樣時(shí)要放一些位置較好且能夠相互通視的點(diǎn),不能通視的點(diǎn)放出之后也沒有多大用處，利用已知GPS點(diǎn)或?qū)Ь�點(diǎn)進(jìn)行RTK中樁放樣過程如下：
　　3.1.1外業(yè)前的準(zhǔn)備：
　　利用AtouCAD繪圖軟件,按照道路規(guī)劃部門提供的規(guī)劃資料,將道路中線模擬成圖,并按照設(shè)計(jì)要求進(jìn)行樁號排定,提取道路中交點(diǎn).直圓點(diǎn).緩圓點(diǎn)、曲中點(diǎn)、圓點(diǎn)緩、緩直點(diǎn)、直圓點(diǎn)、圓直點(diǎn)等點(diǎn)為坐標(biāo)及特殊樁號位置對應(yīng)的坐標(biāo)。中樁點(diǎn)的坐標(biāo)可以雜測量現(xiàn)場即時(shí)輸入,也可以在外業(yè)前以文件的形式輸入手簿并保存,現(xiàn)場放樣時(shí)直接調(diào)人文件從中選者點(diǎn)號即可。
　　3.1.2GPS放樣;
　　(1)基準(zhǔn)站架設(shè)：當(dāng)已知點(diǎn)位置比較好時(shí),基準(zhǔn)站可以架設(shè)在此點(diǎn)上,當(dāng)已知位置較低或有遮擋時(shí),可以將基準(zhǔn)站架設(shè)于位置較高無遮擋的位置,以利于信號的接收和電臺功率的利用。
　　(2)將手簿與移動站安裝好并開始放樣,采用GPS放樣中的點(diǎn)放樣。點(diǎn)放樣界面顯示點(diǎn)放樣時(shí)的詳細(xì)信息,如果放樣距離差小于3米,圖形將會顯示正北方向.參考方向及目標(biāo)點(diǎn)。如果放樣距離大于3米,則藍(lán)箭頭將指向應(yīng)該移動的方向.測量員可根據(jù)顯示屏的提示信息進(jìn)行方位的調(diào)整,當(dāng)放樣距離差小于水平距離限差設(shè)定值時(shí),圖形以圓點(diǎn)顯示目標(biāo)點(diǎn),并在右側(cè)顯示點(diǎn)的參數(shù)。
　　(3)在市政工程中,主要中樁指道路交點(diǎn)、直圓點(diǎn)、緩圓點(diǎn)、曲中點(diǎn)、圓緩點(diǎn)、緩直點(diǎn)、直圓點(diǎn)、圓直點(diǎn)等。但事實(shí)上,在施工過程中如果僅有中樁是不夠的,它必須有中線才能確定其位置。道路施工測量放樣不是單單依靠中樁,其最終是由一些主要中樁連結(jié)正線確定的。表面上看是一些中樁點(diǎn),其實(shí)是線。該線是測量時(shí)用來控制整個(gè)路線方向和確定中線位置的,中樁是施工中應(yīng)用來放樣的,中樁放樣完畢,施工單位還必須要進(jìn)行穿線。
　　3.2RTK技術(shù)全野外數(shù)字測圖
　　采用RTK技術(shù)進(jìn)行測圖時(shí),選擇進(jìn)入點(diǎn)測量功能進(jìn)行單點(diǎn)測量,并顯示測量過程。架設(shè)好基準(zhǔn)站后,僅需一人攜帶流動站在待測的碎部點(diǎn)上呆一兩秒鐘,并同時(shí)輸入特征編碼,通過電子手簿或便攜式電腦紀(jì)錄,在地形較復(fù)雜的情況下,最好是現(xiàn)場畫出草圖,以便內(nèi)業(yè)時(shí)編圖。在點(diǎn)位精度合乎要求的情況下,把一個(gè)區(qū)域內(nèi)的地形地物點(diǎn)位測定后回到室內(nèi)或早野外,把外業(yè)采集數(shù)據(jù)導(dǎo)出到電腦,由專業(yè)測圖成圖軟件編輯成圖,輸出所需的地形圖。GPS系統(tǒng)在實(shí)際測量工作中的應(yīng)用，公路工程的測量主要應(yīng)用了GPS的兩大功能：靜態(tài)功能和動態(tài)功能。靜態(tài)功能是通過接收到的衛(wèi)星信息，確定地面某點(diǎn)的三維坐標(biāo)；動態(tài)功能是通過衛(wèi)星系統(tǒng)，把已知的三維坐標(biāo)點(diǎn)位，實(shí)地放樣地面上。
　　4. RTK與傳統(tǒng)作業(yè)相比的優(yōu)缺點(diǎn):
　　4.1徹底擺脫了由于粗差或傳統(tǒng)作業(yè)方式中人為誤差造成的重返工,提高了GPS作業(yè)效率，大大縮短了工期。
　　4.2實(shí)時(shí)動態(tài)顯示經(jīng)可靠性檢驗(yàn),可獲得厘米級精度的測量成果(包括高程)。
　　4.3在中線放樣的同時(shí)完成中樁抄平工作.但對于高程精度要求比較高的道路工程仍需要用進(jìn)行常規(guī)的水準(zhǔn)測量。
　　4.4應(yīng)用范圍廣可以涵蓋道路測量(包括平面圖.縱橫斷面),施工放樣,監(jiān)理,竣工測量,養(yǎng)護(hù)測量,GIS前端數(shù)據(jù)采集諸多方面。
　　4.5如輔助相應(yīng)的軟件,RTK可與全站儀聯(lián)合作業(yè),揚(yáng)長避短,充分發(fā)揮RTK與全站儀各自的優(yōu)勢。
　　4.6但需要指出的是在影響GPS衛(wèi)星信號接收的遮蔽地帶,仍然需要使用全站儀，測距儀，經(jīng)緯儀等傳統(tǒng)測量工具,采用解析法或圖解法進(jìn)行細(xì)部測量,因此在具體的測量工作中要求我們根據(jù)實(shí)際情況,采用新老結(jié)合切實(shí)可行的方法。
　　5.結(jié)束語
　　GPS技術(shù)的發(fā)展日新月異,包括GPS衛(wèi)星靜態(tài)和RTK都深入到生產(chǎn)生活中,隨著GPS，GIS，RS及其他科學(xué)的不斷相互滲透,它的應(yīng)用也將越來越廣泛。這里也有我們需要注意的,GPS由于參數(shù)設(shè)定的問題,在測量高程是產(chǎn)生的誤差也是很大的,這個(gè)跟球體有關(guān)。總的來說現(xiàn)在的GPS可以用在,土建,交通,地籍測繪,海洋測繪,國土資源,城市規(guī)劃,空間測量,急救等等領(lǐng)域,是一種多元化學(xué)科，以后的發(fā)展會更加的廣闊。
　　參考文獻(xiàn)：
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