| 惠州市国土资源勘察测绘院 广东 516003 摘 要：随着全球定位系统（GPS）技术的快速发展，GPS 测量技术成熟，逐步在工程测绘中得到广泛应用。它在测量中的应用有：地图测绘； 测定和设立大地控制网点；设立地理信息系统；研究地球动力学现象，包括地震预测、测量地球外壳畸变、大地板块结构和地球旋转、火山隆起 等。GPS 在测量中的应用广泛，本文侧重分析GPS 的特点，原理以及运用的优越性，给未来技术的革新提供一定依据。 关键词：论测绘工程；GPS；实际运用 中图分类号：P2 文献标识码：A 引言： 传统的测绘工程长时间依靠经纬仪、平板仪、水准仪去进 行工作，随着现代测绘技术的扩大应用，跟传统的测绘工程技 术已经可以说拜拜了。卫星导航定位技术、遥感技术和地理信 息系统技术是现代测绘技术的核心。其中，卫星导航定位技术 和遥感技术是航天技术、卫星技术、传感器技术、现代通信技 术、计算机技术等高新技术集成的综合结果，地理信息系统技 术是计算机技术、数据库技术、空间分析和模拟技术综合集成 的结果。因此，现代测绘技术是空间技术和信息技术等现代高 新技术的综合集成，也是我国高新技术的重要组织部分。 一、GPS 测量概述 GPS 系统的组成包括：作为一种全球性，全天候，高精度 测量的新方式，GPS 测量方法，目前已经受到广大用户的一致 认可。 最早是在1973 年，美国国防部已经开始批准三军共同研 发一种新型军用导航系统，我们把它称做GPS 全球卫星定位 系统，1978 年2 月发射第一颗试验卫星，从1989 年2 月到1993 年，发射了24 颗卫星，构建了GPS 卫星工作的基本，GPS 卫星 在20200 公里高度运行，分部在六个轨道面上，每个轨道四个， 其中有21 颗工作卫星和三颗备用活动卫星的结构，卫星编号为 0-31，并且随着卫星寿命的期满，将陆续发射替代卫星，为了 使GPS 卫星星座保持稳定。 二、GPS 测量技术的工作原理 根据定位方式不定，GPS 可分为相对定位和绝对定位两种。 其中绝对定位是通过海拔高、精度以及纬度来定位三维坐标， 从而确定定位结果的。相对定位则是基于地心固定点坐标的两 个测点之间的基线向量确定结果的。根据空间几何理论，如果 此时GPS 测定站点与三颗卫星之间的距离可以确认，同时三颗 卫星的位置是已知的，则可以通过特定的算法算出该点的真实 位置来。相对定位的核心思想就是分别在不同观测点安置至少 两台GPS，和4 颗及以上的同步观测卫星，然后根据求差法原 理，将信号减弱传播和接收钟差消除，从而结算出站点之间的 基线向量。这一原理得到的定位精度可以达到几个ppm 以上。 以上两种观测方式都必须根据同步观测求得站星距离。相对定 位采用载波相位测量的方法获得站星距离，而单位定位采用测 距码信号实现测距。由于载波波长很短，再加上求差法消除误 差，所以测距精度还是十分高的。 三、应用GPS 的优越性 相比较于其他的GPS 卫星定位系统，拥有独特的特性。 GPS 系统是现今导航定位领域应用最广泛的系统。GPS系统具 有如下特点：高精度、高效率、多功能、全天候、易操作，在 很多方面都比其它导航定位系统更具有优势。该系统具有以下 特点： ①定位精度高。经过不断地更新技术和系统的建设，目前 情况已经有所改善，从以往的10-7 提高到10-6，静态定位精 度也提高到毫米级或亚毫米级，动态定位精度能够达到厘米 级，足够令工程测绘的要求得到满意。随着数据处理的改进， 定位精度有望达到或超过10-8。 ②功能使用广泛。因为强大的GPS 技术，不但可以用来测 量、导航，还可以进行测速、测时。测速的精度是0.1m/s，测 时的速度可高达几十毫微秒。 ③测量时间短。通过升级完善的GPS 系统软件，观察时间 已经由几个小时缩短到几分钟，平时使用的静态相对定位模式 观测20km 以内的基线只要16-20min；使用动态定位模式，每 站观测只要几秒钟。 ④操作比较简单。使用越来越先进的接收机，让GPS 操作 逐渐缓慢。使用智能接收机，在测绘中只需安装开关仪器、量 取天线高、采集环境数据，其他工作就像卫星的捕获、跟踪、 观测和记录都由仪器自动完成。测绘结束后，直接关闭仪器。 还可以执行无人值守测绘，自动化程度高。 ⑤全天候全球定位。因为组成GPS 系统的卫星数量多并且 均匀分布，这样能保证全球地面持续有效覆盖，地球上任何地 点的任何用户在任何时间内都由至少4颗卫星相伴，一起进行 测绘工作。而且测绘受限偏少，雷电时不能进行测绘，其他时 间都不会被影响。 ⑥全球统一的三维地心坐标。传统的大地测量是把平面和 高程选不同的方法分别测量，而在GPS 测量中，在精确测量观 测站平面位置的时候精确测量大地高程。这一特点，不但为研 究大地水准面的形状和确定地面点高程创造了新途径，也为确 保在航空探物和航空摄影中的应用提供了重要高程数据。 四、运用于工程测绘 工程测绘中常用的GPS 测量技术是RTK 即实时动态差分 法。是一种常用的GPS 测量新方法，以往的静态、快速静态、 动态测量都要在事后进行解算才可以取得厘米级的精度，但是 RTK 能够在野外实时取得厘米级定位精度的测量方法，它使用 了载波相位动态实时差分方法是GPS 应用著名里程碑，给工程 放样、地形测图，各种控制测量带来了新的曙光，很大提高了 外业作业效率。 ①城市建设中测绘精度的控制 为了满足城市建成区和规划区测绘的要求，城市控制网具 有控制面积广、精度高、使用频繁等特点，城市Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ级 导线普遍在地面上，城市建设的迅速发展，这些问题经常遭 到破坏，工程测量的进度受到影响，如何迅速精确地提供控制 点，然后对工作效率的影响。常规控制测量有导线测量，要求 点间通视，费时间，精度不均衡。GPS 静态测量，点间不要求 通视和精度高，但数据采集时间长，事后还需进行数据处理， 不能实时知道定位结果，如内业发现精度不符合要求需要返 工。应用RTK 技术将在不论作业精度，还是作业效率上都有着 明显的优势。 ②大地控制的应用 GPS 定位技术的精度高、速度快、费用省、操作简便等优 越特性被广泛运用于大地控制测量中。如今可以说GPS 定位 技术已经完全取代了用常规测角、测距手段建立大地控制网。 我们通常把应用GPS 卫星定位技术建立的控制网叫GPS 网。 总结起来大概可以把GPS 网分为两大类：一是全球或全国性 的高精度GPS 网，这类GPS 网中相邻点的距离在数千公里至 上万公里，主要任务是全国高精度坐标框架，为全球性地球 动力学和空间科学方面的科学研究工作服务，或者是研究地 区性的板块运动或地完形变规律等问题。二是区域性的GPS 网，有城市或矿区GPS 网，GPS 工程网等，这类网中的相邻点 间的距离为几公里至几十公里，主要任务是直接为国民经济 建设服务。 ③虚拟现实技术在工程测绘中的应用 GPS 虚拟现实技术还有着逼真和相互作用等优点，带给在 地形复杂地区的工程测量很大的便利。使用GPS 虚拟现实技 术可以在计算机上建立一系列的三维图像。并且能够通过三 维图像完整地展现工程测绘过程中的全部过程，还可以对测 绘过程中需要注意的重点测量项目、测量过程中的安全问题 做出提示，不仅解决了测量中重点项目把握的问题，同时避 免了安全事故的发生。测量前建立模型进行分析可以增大测 量方案的可操作性，增强其技术性和安全性。现在，在矿山、 矿井等工程的测绘过程中，使用GPS 虚拟现实技术已经成为 不能缺少的部分，通过使用GPS 虚拟现实技术，能够快速及 时地查找测量方案中的问题，并进行及时纠正，使测绘方案 更加完整、安全有效，在确保测绘精准度的同时，避免发生 重大事故。 五、总结 经过多年来的理论研究和实践应用表明，相比于传统的测 量技术来表述，GPS 技术在定位、测量和检测方面都起到了不 可缺少的作用。它不但帮助了我国个别研究领域学者的技术研 究，而且更是推进了国内外学者间的合作和创新，为了和全世 界人类的共同生存和发展有关联的行业发展做出一定贡献。现 在它已经发展成为多领域、多模式、多用途、多机型的国际性 高新技术产业。相信GPS 技术的应用将更加广泛，更加深入， 更加有价值。 参考文献： [1] 牟翠伟，安洁. 浅析GPS 测量技术在房产基础测绘中的 应用[J]. 山东国土资源，2008（Z1）. [2] 张延忠.GPS 测量技术在工程测绘中的应用及特点[J]. 科 技传播.2011.（07）. [3] 汪建林，姚焕炯，张晓盛等.GPS 测量技术在工程测绘中 的应用[J]. 中国新技术新产品，2010（17）. |
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