GPS在工程测量中的应用与发展

2010-08-15宁波市交通规划设计研究院有限公司赵立新

河南科技 2010年12期

关键词：监测测量工程

宁波市交通规划设计研究院有限公司赵立新

GPS在工程测量中的应用与发展

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目前,GPS在工程测量中的运用极为普遍,但是GPS由于某些原因在工程测量中也会出现误差。本文就GPS在工程测量中的应用于发展问题进行分析,分析误差以及阐述如何来减少误差,以达到精度控制。

GPS工程测量

一、GPS简介

全球卫星定位系统,英文叫做GlobalPositioning System(缩写是GPS),是一种具有全球性、全能性(陆地、海洋、航天与航空)、可以全天候优势的导航定位、定时和测速系统,实质就是一个中距离圆形轨道卫星导航系统。它汇集了当代最先进的空间技术、通信技术以及微电子技术,以其定位精度高、全天候获取信息、用户接受设备轻巧、价格比较低廉等诸多优点而备受世人瞩目,在很多的领域都获得了广泛应用,它被称作是“第四代导航系统”,是继阿波罗登月、航天飞机之后的第三大航天工程。

GPS定位的基本原来是根据高速运动的卫星瞬间位置来作为已知的起算数据,然后采用空间距离后方交会的这种方法来确定需要测量点的具体位置。

GPS测量有这样几个特点:测量精度高、测站间不需要通视、观测的时间段、仪器操作方便、全天候作业、可以提供三维坐标等等。

二、GPS在工程测量中的应用

目前,GPS在工程测量中有以下几个应用:

第一,建立工程的控制网。工程控制网络是整个工程建设、管理和日常维护的基础工作,它的精度要求与工程项目的性质和规模有很大的关系。一般而言,工程控制网络有这样的特点:覆盖面积较小、点位密度大、精度要求高等。用常态的方法,一般是采用边角网。但是采用GPS定位的方法来监理工程控制网,就具有很多优点,比如说,点位选择的限制少、作业时间段、成果精度高、费用点等。可以应用于建立工程首级控制网,工矿施工控制网、隧道等地下这种工程的控制网中。应用GPS技术来建立控制网,一般采用的是载波相位静态差分技术,来保证能达到毫米级的精度;应用GPS技术来建立道路勘探、施工控制网和隧道工程中就具有显著的优势了,这些工程一般是横向很窄、纵向很长,采用传统的三角锁导线方法的误差累计过大。采用GPS技术,因为点与点之间不需要通视,就可以铺设很长的GPS点来构成三角锁,用来保持长距离线路坐标控制的一致性。

第二,变形监测。变形监测主要是用在监测像大桥、水坝、高层建筑等这些建筑物、构筑物的地基沉位移和整体的倾斜情况如何。这种监测的工作特点是被测体的尺寸非常巨大,而且监测的环境十分复杂,相对于监测的技术就很高。常规的检测技术主要是应用水准测量的方法,监测地基的沉降;对于地基的位移和整体的倾斜度是采用三角测量的方法。GPS技术在这个领域中有广泛的应用。比如说,为了要监测大坝和边坡的形变,就可以在院里大坝或辩驳的适当位置选择若干个几点,同时在变形区选择若干监测点。然后在基准点和监测点上分别安装GPS接收机,进行连续的自动观测,同时要采用适当的数据传输技术实时将数据自动传输到数据处理中心来分析和处理。

第三,RTK的碎部测量和放样。RTK(Real-TimeKinematic)技术,就是一种载波相位差分技术,属于是实时处理两个或者多个测站载波相位观测量的差分方法。这种RTK系统主要是由两部分组成:基准站(坐标已知)和移动站(用户接收机)。它的基本原理是将基准站采集的载波相位发送给用户,用户根据基准站的差分信息进行求差解算用户位置坐标。

RTK技术通常可以应用于测绘地形图、地籍图,测绘房地产的界址点,平面位置的施工放样等。采用RTK技术测图时仅需一人进行。将GPS接收机放在待定的特征点上1、2s,同时输入该特征点的编码即可。把一个小区域内的地形、地物特征点测定后传入计算机,由专业成图软件在人工适当的干预下,形成所要的成果图。RTK技术进行放样,标定界标点,是坐标的直接标定,不象常规放样那样,需要后视方向用解析法标定,因而简捷易行。

三、GPS的发展前景

纵观GPS的历史我们可以清楚的看出,美国在1994年就全面建成和利用GPS导航卫星进行测试和测距的工作,经过15年的飞速发展,GPS已经可以为地球表面绝大部分地区提供准确的定位、测速和高精度的时间标准。由此可见,GPS的技术在工程测量这些测绘领域得到了很充分的应用,而且这项技术还在军事、交通、通信、资源、管理等领域展开了研究并得到了相应的发展。

所以,全球定位系统(GPS)的地面测量这种先进技术的发展,使得工程测量的手段和方法产生了深刻的变化。然而,工程技术的不断发展也对测量工作,尤其是测量工具提出了新的要求和挑战,基于这种情况,工程测量的服务领域也在进一步扩展,而且正向测量数据采集和处理自动化、数字化方向不断地发展。