GPS在精密工程測量中的應用研究獲獎科研報告

GPS在精密工程測量中的應用研究獲獎科研報告摘要：伴隨當前我國經(jīng)濟發(fā)展速度進一步加快，工程項目也在逐步增多，GPS技術在測量行業(yè)應用非常廣泛，在技術方面也越來越完善，除了可以在一些普通工程當中進行測量之外，GPS技術還可以在一些精密的工程測量當中進行使用。和一些普通GPS控制測量相比，GPS精密工程測量在外業(yè)測量、數(shù)據(jù)處理等諸多方面都有一定的差異，所以相關人員一定要將這個技術的優(yōu)勢充分的發(fā)揮出來，對相關領域進行深入的研究，保證讓測量數(shù)據(jù)的可靠性和精確性提高，加快精密測量行業(yè)的快速穩(wěn)定發(fā)展。

關鍵詞：GPS；精密工程測量；應用；坐標基準

1GPS系統(tǒng)的構成

GPS系統(tǒng)主要是由地面監(jiān)控站、天上的衛(wèi)星和用戶設備三個部分組成?？臻g衛(wèi)星并非只是一個衛(wèi)星，而是有很多衛(wèi)星組合而成的，通常條件來說需要有正常運行的21顆人造衛(wèi)星以及三顆備用的在軌衛(wèi)星共同組成。在這些衛(wèi)星運行的過程中在各個軌道平面當中均勻的分布，這樣就可以讓GPS用戶在任何時間任何地點都能夠觀測到6顆以上的衛(wèi)星。最多的時候可以觀測到9顆衛(wèi)星，這樣就可以24小時不間斷對衛(wèi)星的無線電載波進行接收。在衛(wèi)星信息定位的過程中，衛(wèi)星是動態(tài)的已知點，而且同步衛(wèi)星可以與地球的自轉(zhuǎn)同步運動。

在整個控制系統(tǒng)當中，地面監(jiān)控站也是非常重要的，一個GPS監(jiān)控站，分為5個監(jiān)測站、3個注入站以及1個主控站。在全球的各個區(qū)域當中分布，簡而言之，主控站主要用于對GPS衛(wèi)星發(fā)送到地球的各種數(shù)據(jù)進行接收，并且對這些數(shù)據(jù)進行匯編和處理，將處理好的數(shù)據(jù)向注入站當中發(fā)送，注入站對這些數(shù)據(jù)進行處理，接著向衛(wèi)星當中發(fā)送，并且進行存儲。

GPS接收站是計算機和數(shù)據(jù)軟件等終端設備共同組成的設備，整套用戶設備可以對衛(wèi)星信號進行捕捉，并且對衛(wèi)星的運行情況進行跟蹤，終端設備當中的相關軟件可以有效的分析獲得的信號，并且通過計算獲取在地球上的三維坐標，進而進行定位，用戶設備在GPS定位系統(tǒng)當中是非常重要的一個部分。

2關于GPS定位技術的技術特性分析

在當前GPS定位技術是一種系統(tǒng)化的定位技術，在進行精密工程測量的時候，其技術特點如下所示。

首先在測量的過程中，其區(qū)域范圍較小，而且網(wǎng)中基線相對較短，一般來說需要將其控制在5公里以內(nèi)，另外在工作的過程中，GPS接收機衛(wèi)星信號通常條件下也會出現(xiàn)一些誤差特性，比如說對流層折射誤差、衛(wèi)星鐘差等。通過相關的差分計算，可以有效的控制和抵消出現(xiàn)的公共誤差，通過GPS定位技術可以合理的對觀測方案進行制定，保證設計方案的規(guī)范化，可以獲得精準的測量結果。

其次，可以使用精密衛(wèi)星星歷在精密定位的條件下，合理的對精密衛(wèi)星星歷進行使用，通過這樣的方式可以有效的獲取衛(wèi)星軌道信息、GPS衛(wèi)星軌道參數(shù)等相關信號，可以保證對測量誤差進行控制，并且讓測量值的精確度提高。

第三，很容易獲得較高的相對精度。在wgs84坐標的條件下，通過GPS測量技術能夠獲得較好的相對精度，如果采用的測量方法較為合適，有機的結合一些數(shù)據(jù)處理技術，在通過網(wǎng)平差之后可以保證GPS的相對精度達到毫米級，另外如果細化測量技術，甚至可以達到亞毫米級，這樣可以符合精密工程測量的具體需要。

第四，可以靈活的選擇工作點，在通視方面的要求不嚴格，通過常規(guī)測量方式進行測量的過程中，需要保證相鄰側觀測點相互通視，這樣在工作的過程中就會出現(xiàn)很大的制約，另外還需要讓連接點增加，通過這樣的方式符合要求不單單會造成工作量大幅度增加，還會對精確度產(chǎn)生影響，而通過GPS技術進行測量不需要對各個點間的通視條件進行考慮，讓選取工作點的靈活度大幅度提高，可以確保測量的精確性。

最后，自動化程度較高，可以全天候的進行自動觀測。GPS技術是一種單純系統(tǒng)，簡而言之用戶只需要進行GPS信號的處理就可以讓晝夜觀測得以實現(xiàn)，就算是在有霧或者小雨的條件下，常規(guī)觀測無法進行，GPS技術的應用也不會受到較大的影響力，與此同時，GPS定位技術還能夠簡便的進行外業(yè)觀測，利用計算機來進行信號的內(nèi)業(yè)處理，這樣可以獲得較為準確的數(shù)據(jù)，而且在操作過程中具有較高的效率，而且成本較低，優(yōu)勢非常明顯。

3GPS在精密工程測量中的應用

精密工程當中通過GPS定位技術的使用可以有效的提高測量工作的工作效率，讓人員的勞動量降低，在進行工程測量的過程中具有非常重要的意義，一定要重視GPS在精密工程測量中的應用。

3.1建立精密工程控制網(wǎng)

在進行精密工程測量的過程中，控制網(wǎng)具有覆蓋面積小，而且點位密度較大，精確度較高等諸多優(yōu)點，與項目工程的性質(zhì)和規(guī)模相結合，合理的確定精密控制網(wǎng)的網(wǎng)型以及精度。在精密工程網(wǎng)當中，一般條件下使用的是邊角網(wǎng)，可以為工程的維護管理和施工打下堅實的基礎，精密工程測量的過程中合理的對GPS技術進行使用，能夠形成完善的工程控制網(wǎng)，主要包含了隧道工程控制網(wǎng)、變形測量控制網(wǎng)等。

在進行精密工程控制網(wǎng)建設的過程中，GPS技術的優(yōu)勢非常明顯，可以通過載波相位靜態(tài)拆分技術進一步提升測量的精確度，在精密工程控制網(wǎng)監(jiān)理的時候，合理的這GPS進行應用，可以讓點位選擇范圍擴大，讓測量時間大幅度縮短，并且有效的提升控制網(wǎng)的質(zhì)量。與此同時，這種技術在測量的過程中可以節(jié)約建設成本，可以讓測量的費用大幅度降低，尤其是在一些隧道工程及道路工程。在測量過程中，通過GPS技術能夠?qū)⒖刂凭W(wǎng)縱向過長或者橫向過短等問題有效的解決。在此過程中可以通過GPS點形成三角鎖，保證長距離路線坐標的一致性。與此同時，在一些隧道地鐵等地下工程施工的過程中，貫通速度和貫通精度是非常關鍵的，通過GPS技術可以有效的建立地下工程控制網(wǎng)，有效的解決出現(xiàn)的一些問題，尤其是縱向跨度過大的問題，保證工程在建設的過程中具有較高的貫通速度和貫通精度。

3.2設置GPS基線向量網(wǎng)

GPS基線向量網(wǎng)需要重視觀測前后的設置。在觀測工作開始之前一定要與實際情況相結合，合理的進行GPS測量方案的制定。在方案內(nèi)容當中，重視測量目的測量的范圍以及相關的人員。在確定相關要求之后還需要注意對工程建設后期的數(shù)據(jù)進行分析，比如說資金的限制、工期的要求等。依照相關的規(guī)范進行工程測量技術方案的編制，加強前期準備的工作。在準備的過程中，需要注意相關細節(jié)，在方案編制的過程中需要加強整體化、規(guī)范化、合理化。

要進行測量的過程中，需要安排相應的人員進行測量和選點埋石等相關工作。在測區(qū)進行GPS精密測量的過程中，首先需要熟悉測區(qū)點位的具體情況，主要包含了測區(qū)的交通情況、點位位置，防止在測量的過程中出現(xiàn)一定的麻煩，需要對衛(wèi)星預報進行仔細的研究，在此條件下合理的選擇觀測的時間點，并且與觀測的進度以及衛(wèi)星的具體情況相結合，優(yōu)化調(diào)整精密工程測量方案，派出專門的人員進行外業(yè)測量，還需要及時的對外業(yè)數(shù)據(jù)進行收集和獲取。

在測量的后期一定要注意測量數(shù)據(jù)結果進行認真的分析評估，通過外業(yè)觀測對基線向量的質(zhì)量進行調(diào)查，并且獲取相關控制點內(nèi)部各點坐標，對GPS控制網(wǎng)的整體數(shù)據(jù)進行