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GPS在工程測量中的應(yīng)用
2012-11-25
全球定位系統(tǒng)（Global Positioning System，簡稱GPS）是美國從20世紀(jì)70年代開始研制的用于軍事部門的新一代衛(wèi)星導(dǎo)航與定位系統(tǒng)，歷時(shí)20年，耗資200多億美元，分三階段研制，陸續(xù)投入使用，并于1994年全面建成。GPS是以衛(wèi)星為基礎(chǔ)的無線電衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)，它具有全能性、全球性、全天候、連續(xù)性和實(shí)時(shí)性的精密三維導(dǎo)航與定位功能，而且具有良好的抗干擾性和保密性。因此，GPS技術(shù)率先在大地測量、工程測量、航空攝影測量、海洋測量、城市測量等測繪領(lǐng)域得到了應(yīng)用［1］，并在軍事、交通、通信、資源、管理等領(lǐng)域展開了研究并得到廣泛應(yīng)用。本文介紹GPS在山區(qū)工程測量中的應(yīng)用，并提出幾點(diǎn)體會(huì)。
相對于常規(guī)測量來說，GPS測量主要有以下特點(diǎn)：
①測量精度高。GPS觀測的精度明顯高于一般常規(guī)測量，在小于50 km的基線上，其相對定位精度可達(dá)1×10－6，在大于1 000 km的基線上可達(dá)1×10－8。
②測站間無需通視。GPS測量不需要測站間相互通視，可根據(jù)實(shí)際需要確定點(diǎn)位，使得選點(diǎn)工作更加靈活方便。
③觀測時(shí)間短。隨著GPS測量技術(shù)的不斷完善，軟件的不斷更新，在進(jìn)行GPS測量時(shí)，靜態(tài)相對定位每站僅需20 min左右，動(dòng)態(tài)相對定位僅需幾秒鐘。
④儀器操作簡便。目前GPS接收機(jī)自動(dòng)化程度越來越高，操作智能化，觀測人員只需對中、整平、量取天線高及開機(jī)后設(shè)定參數(shù)，接收機(jī)即可進(jìn)行自動(dòng)觀測和記錄。
⑤全天候作業(yè)。GPS衛(wèi)星數(shù)目多，且分布均勻，可保證在任何時(shí)間、任何地點(diǎn)連續(xù)進(jìn)行觀測，一般不受天氣狀況的影響。
⑥提供三維坐標(biāo)。GPS測量可同時(shí)精確測定測站點(diǎn)的三維坐標(biāo)，其高程精度已可滿足四等水準(zhǔn)測量的要求。
通過GPS在測量中的應(yīng)用，得到如下體會(huì)。
（1）GPS控制網(wǎng)選點(diǎn)靈活，布網(wǎng)方便，基本不受通視、網(wǎng)形的限制，特別是在地形復(fù)雜、通視困難的測區(qū)，更顯其優(yōu)越性。但由于測區(qū)條件較差，邊長較短（平均邊長不到300 m），基線相對精度較低，個(gè)別邊長相對精度大于1／10 000。因此，當(dāng)精度要求較高時(shí)，應(yīng)避免短邊，無法避免時(shí)，要謹(jǐn)慎觀測。
（2）GPS接收機(jī)觀測基本實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化、智能化，且觀測時(shí)間在不斷減少，大大降低了作業(yè)強(qiáng)度，觀測質(zhì)量主要受觀測時(shí)衛(wèi)星的空間分布和衛(wèi)星信號的質(zhì)量影響。但由于各別點(diǎn)的選定受地形條件限制，造成樹木遮擋，影響對衛(wèi)星的觀測及信號的質(zhì)量，經(jīng)重測后通過。因此，應(yīng)嚴(yán)格按有關(guān)要求選點(diǎn)，擇最佳時(shí)段觀測，并注意手機(jī)、步話機(jī)等設(shè)備的使用。
（3）GPS測量的數(shù)據(jù)傳輸和處理采用隨機(jī)軟件完成，只要保證接收衛(wèi)星信號的質(zhì)量和已知數(shù)據(jù)的數(shù)量、精度，即可方便地求出符合精度要求的控制點(diǎn)三維坐標(biāo)。但由于聯(lián)測已知高程點(diǎn)較少（僅聯(lián)測5個(gè)），致使的控制點(diǎn)高程精度較低。因此，要保證控制點(diǎn)高程的精度，必須聯(lián)測足夠的已知高程點(diǎn)。
相對于常規(guī)測量來說，GPS測量主要有以下特點(diǎn)：
①測量精度高。GPS觀測的精度明顯高于一般常規(guī)測量，在小于50 km的基線上，其相對定位精度可達(dá)1×10－6，在大于1 000 km的基線上可達(dá)1×10－8。
②測站間無需通視。GPS測量不需要測站間相互通視，可根據(jù)實(shí)際需要確定點(diǎn)位，使得選點(diǎn)工作更加靈活方便。
③觀測時(shí)間短。隨著GPS測量技術(shù)的不斷完善，軟件的不斷更新，在進(jìn)行GPS測量時(shí)，靜態(tài)相對定位每站僅需20 min左右，動(dòng)態(tài)相對定位僅需幾秒鐘。
④儀器操作簡便。目前GPS接收機(jī)自動(dòng)化程度越來越高，操作智能化，觀測人員只需對中、整平、量取天線高及開機(jī)后設(shè)定參數(shù)，接收機(jī)即可進(jìn)行自動(dòng)觀測和記錄。
⑤全天候作業(yè)。GPS衛(wèi)星數(shù)目多，且分布均勻，可保證在任何時(shí)間、任何地點(diǎn)連續(xù)進(jìn)行觀測，一般不受天氣狀況的影響。
⑥提供三維坐標(biāo)。GPS測量可同時(shí)精確測定測站點(diǎn)的三維坐標(biāo)，其高程精度已可滿足四等水準(zhǔn)測量的要求。
通過GPS在測量中的應(yīng)用，得到如下體會(huì)。
（1）GPS控制網(wǎng)選點(diǎn)靈活，布網(wǎng)方便，基本不受通視、網(wǎng)形的限制，特別是在地形復(fù)雜、通視困難的測區(qū)，更顯其優(yōu)越性。但由于測區(qū)條件較差，邊長較短（平均邊長不到300 m），基線相對精度較低，個(gè)別邊長相對精度大于1／10 000。因此，當(dāng)精度要求較高時(shí)，應(yīng)避免短邊，無法避免時(shí)，要謹(jǐn)慎觀測。
（2）GPS接收機(jī)觀測基本實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化、智能化，且觀測時(shí)間在不斷減少，大大降低了作業(yè)強(qiáng)度，觀測質(zhì)量主要受觀測時(shí)衛(wèi)星的空間分布和衛(wèi)星信號的質(zhì)量影響。但由于各別點(diǎn)的選定受地形條件限制，造成樹木遮擋，影響對衛(wèi)星的觀測及信號的質(zhì)量，經(jīng)重測后通過。因此，應(yīng)嚴(yán)格按有關(guān)要求選點(diǎn)，擇最佳時(shí)段觀測，并注意手機(jī)、步話機(jī)等設(shè)備的使用。
（3）GPS測量的數(shù)據(jù)傳輸和處理采用隨機(jī)軟件完成，只要保證接收衛(wèi)星信號的質(zhì)量和已知數(shù)據(jù)的數(shù)量、精度，即可方便地求出符合精度要求的控制點(diǎn)三維坐標(biāo)。但由于聯(lián)測已知高程點(diǎn)較少（僅聯(lián)測5個(gè)），致使的控制點(diǎn)高程精度較低。因此，要保證控制點(diǎn)高程的精度，必須聯(lián)測足夠的已知高程點(diǎn)。
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