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探讨工程测量GPS测量技术应用

GPS测量技术由于其独特的优势和特点,被广泛应用于工程测量当中。但是很多单位由于对其工作原理和高科技的技术应用不是很了解,仍然采用传统的测量方式,在工作效率和费用方面都有较大的浪费。因此介绍工程测量中GPS技术的应用,对提高测量单位的工作效率和精准度、提升经济效益,具有重要的意义。它具有较高的测量精度和高效的测量效率,被广泛应用与工程测量当中。本文介绍了GPS测量技术特点,探讨了工程测量中GPS测量技术的应用,GPS信号放大器厂家中冀联合专业的GPS产品测试服务商。

1. GPS测量技术简介 

  GPS是通过全球定位系统,为地球各个区域提供准确的定位、工程地形测量、速度测量等应用。具体的测量技术是卫星定位将信号传输到测量仪器中,形成各种数据,对其进行处理和分析后形成的地形图。 

  2. GPS测量技术特点 

  2.1 具有较高的精度 

  传统的测量仪器主要是水准仪、全站仪和测距仪等,由于是人工操作和读数,具有较大的人工个人因素影响,并且随着外界环境变化(如风速、光线等)读数会产生较大的偏差,从而影响测量的精确度。 

  GPS测量技术中,通过卫星传输信号,直接精准的该点进行定位,并在仪器中明确显示出所在的坐标点和高程值。减少人为读数的影响,精确度可以达到0.1mm。 

  2.2 具有较高的效率 

  传统的工程测量,需要由不同的仪器组成,至少需要全站仪和反光镜等。在测量过程中,仪器需要不断的移动,并且调平、对准等工作,需要花费大量的时间。 

  而GPS测量技术中,只需要将接受仪防止在需要的位置,就可以接受到卫星定位信号,直接显示在仪表上,可以节约很大一部分调整仪器的时间,加快了工作的效率。 

  2.3 节省人工 

  传统的工程测量工作,至少需要2人来完成,在大型土地测量中甚至需要多人来完成。而GPS测量中,只需要一个人就可以完成测量工作,并且效率和精确度更高。不论从工作完成情况还是人工费用节省方面,都有较大的优势。 

  2.4 可以有效解决视线的不透视问题 

  在很多工程测量中,特别是初期阶段的土地地形测量,会经常遇到高大树木或其他构筑物阻挡视线,或者地形中有较大的高差而无法看到对面的情况,影响测量的正常进行。 

  而在GPS测量中,是通过卫星从高空传递信号,不需要通过光学反射等进行测量,因此可以有效避免这一视线阻挡测量工程进行的情况。 

  3. GPS 在工程测量中的应用 

  3.1 常规静态测量 

  这种模式采用两台(或两台以上)GPS 接收机,分别安置在一条或数条基线的两端,同步观测4 颗以上卫星,每时段根据基线长度和测量等级观测45 分钟以上的时间。这种模式一般可以达到5mm+1ppm的相对定位精度。常规静态测量常用于建立全球性或国家级大地控制网,建立地壳运动监测网、建立长距离检校基线、进行岛屿与大陆联测、钻井定位及精密工程控制网建立等。 

  3.2快速静态测量 

  这种模式是在一个已知测站上安置一台GPS 接收机作为基准站,连续跟踪所有可见卫星。移动站接收机依次到各待测测站,每测站观测数分钟。这种模式常用于控制网的建立及其加密、工程测量、地籍测量等。需要注意的是这种方法要求在观测时段内确保有5 颗以上卫星可供观测;流动点与基准点相距应不超过20km。 

  3.3 准动态测量 

  这种模式是在一个已知测站上安置一台GPS 接收机作为基准站,连续跟踪所有可见卫星。移动站接收机在进行初始化后依次到各待测测站,每测站观测几个历元数据。这种方法不同于快速静态,除了观测时间不一样外,它要求移动站在搬站过程中不能失锁,并且需要先在已知点或用其它方式进行初始化。这种模式可用于开阔地区的加密控制测量、工程定位及碎部测量、剖面测量及线路测量等。需要注意的是这种方法要求在观测时段内确保有5 颗以上卫星可供观测;流动点与基准点相距应不超过20km。另外,有一种连续动态测量,也属于这种模式。这种测量是在一个基准点安置接收机连续跟踪所有可见卫星。流动接收机在初始化后开始连续运动,并按指定的时间间隔自动记录数据。这种方法常用于精密测定运动目标的轨迹、测定道路的中心线、剖面测量、航道测量等。 

  3.4实时动态测量 

  实时动态测量则是实时得到高精度的测量结果。这种模式具体方法是:在一个已知测站上架设GPS 基准站接收机和数据链,连续跟踪所有可见卫星,并通过数据链向移动站发送数据。移动站接收机通过移动站数据链接收基准站发射来的数据,并在机进行处理,从而实时得到移动站的高精度位置。DGPS 通常叫做实时差分测量,精度为亚米级到米级,这种方式是基准站将基准站上测量得到的RTCM 数据通过数据链传输到移动站,移动站接收到RTCM 数据后,自动进行解算,得到经差分改正以后的坐标。RTK 则是以载波相位观测量为根据的实时差分GPS 测量,它是GPS 测量技术发展中的一个新突破。它的工作思路与DGPS 相似,只不过是基准站将观测数据发送到移动站(而不是发射RTCM 数据), 移动站接收机再采用更先进的在机处理方法进行处理,从而得到精度比DGPS 高得多的实时测量结果。这种方法的精度一般为2 厘米左右。 

  4. GPS测量技术在工程测量中的应用方法 

  4.1 GPS测量的外业实施 

  4.1.1 选点。点位应选择在易于安置接收设备、视野开阔的位置。选点时应着重考虑:(1)每点最好与某一点通视,方便在后续的测量工作中继续使用;(2)视野周围高度角15°以上不应有障碍物,以免信号被遮挡或吸收;(3)点位附近不应有大功率无线电发射源(如电视台、微波站等),距离不应小于200m,距离高压电线不得小于50m等,避免电磁场对信号的干扰,减弱多路径效应的影响;(4)点位应选在交通便利、地面基础稳定、易于保存、有利于其他观测手段扩展与联系的地方,以便观测和日后使用;(5)选点结束后,按要求埋设标石,标石要求必须坚固、稳定,并填写点之记。 

  4.1.2 观测。外业观测主要包括以下内容:天线安置、开机观测、气象参数测定、观测记录。并及时将数据转移至存储设备上,观测者填写观测手簿。 

  4.2 GPS测量的数据处理 

  GPS数据处理主要流程如下: 

  将GPS接收机记录的观测数据传输到存储设备之后,就需要对数据进行分流,即从原始记录中,通过解码将各种数据分类整理,剔除无效观测值和冗余信息,形成各种数据文件,如星历文件、观测文件和测站信息文件等。统一数据文件格式,将不同类型接收机的数据记录格式、项目和采样密度和观测值数据单位统一为标准化的文件格式,以便统一处理。采用多项式拟合法,平滑GPS卫星每小时发送的轨道参数,使观测时段的卫星轨道标准化。探测周跳、修复载波相位观测值。对观测值进行必要修改,在GPS观测值中加入对流层改正,单频接收的观测值中加入电离层改正。预处理的主要目的是净化观测值,提高观测值的精度。一般的数据处理软件都采用站星双差观测值。 

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