電子技術論文發表期刊推薦北大核心級期刊《電子科技》，《電子科技》是由中華人民共和國工業和信息化部主管，西安電子科技大學主辦的學術、技術類專業期刊。國際刊號ISSN:1007-7820;國內統一刊號CN:61-1291/TN。創刊于1987年，國家新聞出版總署出版規范首批A類期刊，陜西省優秀期刊。

　　摘要：近年來，GPS定位技術發展迅速，在工程測繪領域的應用也日益廣泛，給測繪領域的發展帶來了突破性的進步。本文從GPS測量技術概述出發，探討了GPS在工程測量中的特點，并論述了GPS測量技術在工程測繪中的應用等，有一定的理論價值和現實意義。

　　關鍵詞：GPS,工程測繪,精度,特點

　　一、GPS測量技術概述

　　GPS定位技術在測繪領域里的應用，主要表現在大地測量方面，可以說此項技術基本取代了常規測角、測距手段建立起的大地控制網。在現實生活中，通常稱應用GPS衛星定位技術建立的控制網叫GPS網。在實際應用的過程中，GPS網主要分為這樣兩大類：其一是全球性或全國性的高精度GPS網。這類GPS網中，相鄰點的距離遠，大多在數百公里至上萬公里，這類網其主要任務為一些科學研究服務，充當全球高精度坐標框架或全國高精度坐標框架。比如說，為全球性地球動力學和空間科學方面的科學研究工作服務，或者用以研究地區性的板塊運動或地殼形變規律等問題。這些研究跨越的地理范圍廣，測量難度大，利用GPS定位技術很好地解決了這些難題，為這些領域的發展，提供了技術支持。其二，區域的GPS網，這是局部地區網，比如，常見的GPS城市網、礦區網和工程網等等，這類網的相鄰點間的距離斷，基本上距離為幾公里至幾十公里。這類網的主要任務是直接為國民經濟建設服務，也就是直接影響我們生產生活的網絡。

　　GPS定位技術，在工程測量領域的應用也是十分廣泛的，該技術的應用正在日益發揮其巨大作用。比如說，利用GPS進行各級工程控制網的測量、利用GPS進行機載航空攝影測量、GPS用于精密工程測量和工程變形監測、利用RTK技術進行點位的測設等等，這些測量都離不開GPS定位技術。特別是在災害監測領域，GPS能夠對地震活躍區的地震監測、油田下沉、大壩監測、地表移動和沉降監測等，更為甚至還可用來測定極移運動和地球板塊的運動。總之，GPS定位技術的應用是十分廣泛的，作用是十分巨大的，在我國許多行業、許多領域，都離不開GPS定位技術。本文主要探討的是其在工程測繪中的應用，并不是說其在該領域的作用最大，只是就這一方面進行探討。

　　二、GPS測量的特點

　　GPS可為各類用戶連續提供動態目標的三維位置、三維速度及時間信息。GPS測量主要特點如下:

　　1.功能多、用途廣GPS

　　系統不僅可以用于測量、導航,還可以用于測速、測時。測速的精度可達0・1m/s,測時的速度可達幾十毫微妙。其應用領域不斷擴大。

　　2.定位精度高

　　大量的實驗和工程應用表明,用載波相位觀測量進行靜態相對定位,在小于50km的基線上,相對定位精度可達1×10-6~2×10-6,而在100km~500km的基線上可達10-6~10-7。隨著觀測技術與數據處理方法的改善,可望在大于1000km的距離上,相對定位精度達到或優于10-8。在實時動態定位(RTK)和實時差分定位(RTD)方面,定位精度可達到厘米級和分米級,能滿足各種工程測量的要求。其精度如表2所示。隨著GPS定位技術及數據處理技術的發展,其精度還將進一步提高。

　　3.實時定位

　　利用全球定位系統進行導航,即可實時確定運動目標的三維位置和速度,可實時保障運動載體沿預定航線運行,亦可選擇最佳路線。特別是對軍事上動態目標的導航,具有十分重要的意義。

　　4.觀測時間短

　　目前,利用經典的靜態相對定位模式,觀測20Km以內的基線所需觀測時間,對于單頻接收機在1h左右,對于雙頻接收機僅需15min~20min。采用實時動態定位模式,流動站初始化觀測1min~5min后,并可隨時定位,每站觀測僅需幾秒鐘。利用GPS技術建立控制網,可縮短觀測時間,提高作業效益。

　　5.觀測站之間無需通視

　　經典測量技術需要保持良好的通視條件,又要保障測量控制網的良好圖形結構。而GPS測量只要求測站15°以上的空間視野開闊,與衛星保持通視即可,并不需要觀測站之間相互通視,因而不再需要建造覘標。這一優點即可大大減少測量工作的經費和時間(一般造標費用約占總經費的30%~50%)。同時,也使選點工作變得非常靈活,完全可以根據工作的需要來確定點位,可通視也使電位的選擇變得更靈活,可省去經典測量中的傳算點、過渡點的測量工作。不過也應指出,GPS測量雖然不要求觀測站之間相互通視,但為了方便用常規方法聯測的需要,在布設GPS點時,應該保證至少一個方向通視。

　　6.操作簡便GPS測量的自動化程度很高

　　對于“智能型”接收機,在觀測中測量員的主要任務只是安裝并開關儀器、量取天線高、采集環境的氣象數據、監視儀器的工作狀態,而其他工作,如衛星的捕獲、跟蹤觀測和記錄等均由儀器自動完成。結束觀測時,僅需關閉電源,收好接機,便完成野外數據采集任務。如果在一個測站上需要作較長時間的連續觀測,還可實行無人值守的數據采集,通過網絡或其他通訊方式,將所采集的觀測數據傳送到數據處理中心,實現全自動化的數據采集與處理。GPS用戶接收機一般重量較輕、體積較小。例如,Ashtech單頻接收機―――LOCUS最大重量1・4kg,是天線、主機、電源組合在一起的一體機,自化程度較高,野外測量時僅“一鍵”開關,攜帶和搬運都很方便。

　　7.可提供全球統一的三維地心坐標

　　經典大地測量將平面和高程采用不同方法分別施測。GPS測量中,在精確測定觀測站平面位置的同時,可以精確測量觀測站的大地高程。GPS測量的這一特點,不僅為研究大地水準面的形狀和確定地面點的高程開辟了新途徑,同時也為其在航空物探、航空攝影測量及精密導航中的應用,提供了重要的高程數據。GPS定位是在全球統一的WGS-84坐標系統中計算的,因此全球不同點的測量成果是相互關聯的。

　　8.全球全天候作業

　　GPS衛星較多,且分布均勻,保證了全球地面被連續覆蓋,使得在地球上任何地點、任何時候進行項觀測工作,通常情況下,除雷雨天氣不宜觀測,一般不受天氣狀況的影響。因此,GPS定位技術的發展是對經典測量技術的一次重大突破。一方面,它使經典的測量理論與方法產生了深刻的變革;另一方面,也進一步加強了測量學與其他學科之間的相互滲透,從而促進了測繪科學技術的現代化發展。

　　三、GPS測量及四等光電測距三角高程測量

　　1.GPS測量

　　E級GPS控制網以邊連接方式布設,平均距離為500m~1000m。GPS數據采集采用6臺靈銳S-82型雙頻接收機。為確保觀測質量,預先根據星歷預報編制觀測計劃。GPS觀測時的PDOP值均小于5,保證了衛星的幾何結合和數據采集質量。觀測中作業模式采用靜態觀測,采樣間隔為5″,衛星截止高度角為15°,有效衛星數均大于7,同步觀測時間為40min~50min。天線斜高分別在測前測后用鋼卷尺各量取3次取平均值使用。

　　2.四等光電測距三角高程測量

　　光電測距三角高程測量,采用拓普康GTP-3005LN型全站儀進行施測。距離及高差均采用正倒鏡各測4次并進行往返測,取往返測平均值使用。各項指標均滿足《光電測距高程導線測量規范》的要求。

　　3.、GPS高差與三角高差的差值分析

　　對比數據由GPS網中隨機抽取,共抽取8條基線,并對其進行三角高差測量。表1中往返高差限差均按《光電測距高程導線測量規范》要求的四等高程導線往返高差限差Δh=±45S計算。我們可以看到每一段的GPS高差與三角高差的差值都優于規范要求,而且每公里高差誤差最大值為±3.29cm,可見在小面積范圍內GPS高差精度已經達到了四等高程導線的精度。

　　四、結束語

　　檢測結果表明,10km2范圍內GPS高差完全可以取代四等三角高差及等外水準高差而應用于施工當中。由此可見,在小面積的測區內如果采用單點作為測區起算點而建立的獨立坐標系統下,GPS高程也同樣能滿足像地質礦產勘查與物化探工程測繪的精度要求。

　　參考文獻：

　　[1]王金山,周園.測量學基礎[M].北京:教育科學出版社,2004.

　　[2]孟凡超.GPS-RTK與全站儀聯合作業在數字測圖中的應用[J].北京測繪,2010(2)

　　[3]張延忠.GPS測量技術在工程測繪中的應用及特點[J].科技傳播.2011.(07)

　　[4]林亞斌.王春范.探討測繪新技術在工程測量中的應用[J].黑龍江科技信息.2011.(13)