GPS新技术在工程测绘中的应用

关键词：工程测绘；GPS；系统特点 
引言
工程测绘是国民经济和社会发展的一项前期性、公益性工作,其成果不仅是各级政府管理和决策、各项建设和规划的重要依据,而且是国土、规划、城市建设、环境保护、减灾防灾和农业、水利、交通、通信等各项工程建设在地理分布及定位方面的基础资料。随着科学技术的进步和社会的发展,工程测量这一古老的学科得到了迅速的发展。传统工程测量技术的服务领域主要包括水利、交通、建筑等行业。在这些行业中现代的__定位技术(GPS)、数字化技术、地理信息技术(GIS)、遥感技术(RS)、集成技术(3S)等各种新技术得到广泛应用。本文将针对GPS新技术进行探讨。
1.GPS的相关介绍
GPS是__卫星定位技术简称，是通过卫星导航定位系统来实现空间精确定位的一种定位及导航技术，由于功能强大，GPS技术在诸多领域均有着广泛的应用。将GPS技术引入到工程测量行业当中之后，工程测量技术得到了极大的发展，由此衍生出的实时动态(RTK)技术便是GPS技术与工程测量技术完美结合的典范。RTK技术是建立基站与流动站，并以流动站与基站之间信号的变化为依据，对需要测量的区域进行动态监测的一种工程测绘测量技术。具体来说，RTK技术是将一台GPS接收机作为原始的坐标点，安装在基站所在的位置，收集相应的卫星数据。同时，另外一台GPS接收机则跟随流动站对需要测量的区域进行观测，并对基站的信号进行同步接收与对比，通过相应的计算软件求出流动站所在的位置，最终得出精度可达厘米级的工程测绘测量数据。RTK测量技术的应用，大大降低了工程测绘测量的工作难度，缩短了工作时间，同时也有效的提高了测量结果的准确性与可靠性。对工程测绘测量技术的发展起到了十分重要的作用。
2.GPS的技术特点
2.1.测站间无需通视 
经典测量技术均有严格的通视要求，必须建造大量的规标，这给经典测量的实施带来了相当的困难。GPS测量只要求测站上空开阔，与卫星间保持通视即可，不要求测站之间互相通视，因而不再需要建造规标。这一优点既可大大减少测量工作的经费和时间，同时也使选点工作变得非常灵活，完全可以根据工作的需要来确定点位位置，也可省去经典测量中的传算点、过渡点的测量工作。
2.2定位精度高 
目前， GPS静态相对定位的精度提高到了毫米级甚至亚毫米级，尤其是高程精度也达到了毫米级。GPS实时动态定位精度也有显著性的突破，可以达到厘米级的定位精度，可以满足各种工程测量的要求。大型建筑物、构筑物变形监测，在采用特殊的观测措施、精密星历和适当的数据处理模型和软件后，平面精度可达亚毫米级，高程精度可稳定在1mm左右。
2.3观测时间短 
随着GPS系统的不断完善，软件水平的不断提高，观测时间已由以前的几小时缩短至现在的几十分钟，甚至几分钟，目前采用静态相对定位模式，观测20km以内的基线所需观测时间，对于双频接收机仅需15～20min；采用快速静态相对定位模式， 当每个流动站与基准站相距在15km以内时，流动站观测时间只需1～2min；采取实时动态定位模式，流动站出发时观测l～2min进行动态初始化，然后可随时定位，每站观测仅需几秒钟。
2.4. 可提供__统一的三维地心坐标 
工程使用中需要将三维的GPS基线向量观测值及其方差阵投影转换到工程坐标系的二维平面上，即将GPS基线网投影变换成工程使用测量控制网。其转换的核心是使GPS基线向量网与常规地面网测量控制点原点重合，起始方向一致。为便于工程使用，要求由转换的控制点坐标直接反算的边长与实地量得的边长，在长度GPS在工程测绘上的应用与发展上应该相等，即由归算投影改正而带来的变形或改正数，不得大于工程各阶段的精度要求。
2.5仪器操作简便 
随着GPS接收机的不断改进，GPS测量的自动化程度越来越高。在观测中测量员的主要任务只是安置仪器，边接电缆线，量取天线高和气象数据，监视仪器的工作状态，而其它观测工作，如卫星的捕获，跟踪观测和记录等均由仪器自动完成。结束测量时，只需关闭电源，收好接收机，便完成了野外数据采集任务。
2.6 __全天候定位 
GPS卫星的数目较多，且分布均匀，保证了__地面被连续覆盖，使地球上任何地方的用户在任何时间至少可以同时观测到4颗GPS卫星，可以随时进行__全天候的各项观测工作，一般除打雷闪电不宜观测外，其它天气均不受影响，这是经典测量手段望尘莫及的。正是这一特点保证了GPS测量的连续性和自动化。
3.GPS技术在工程测绘方面上的应用与发展
在工程测量方面，建立区域性的GPS网，包括城市或矿区GPS网，各种GPS工程网以及GPS综合服务网等，这类网是指国家C、D、E级GPS网或专为工程项目布测的工程GPS网，即应用GPS静态相对定位技术，布设精密工程控制网，用于城市和矿区油田地面沉降监测、大坝变形监测、高层建筑变形监测、隧道贯通测量等精密工程。这类网的特点是控制区域有限，边长短，观测时间短(从快速静态定位的几分钟至一两个小时)，精度要求高，使用频繁，其主要任务是直接为国民经济建设服务。
GPS用于工程测量的主要目的是测取观测点的坐标，根据精度要求不同、作业模式不同和仪器不同，有静态作业模式和动态作业模式。但是，不同工程项目起算点的基本情况不同，计算过程中应剔去粗差部分并力求灵活应用。另外，我们可以看出通过这种方法求得的坐标可能与当地坐标存在一定的间隙，工程项目的辅助设施与外部衔接时应引起注意.。
4.结语
随着计算机技术的进—步发展，以及GPS、RS、GIS、3S 集成技术等测绘新技术以及数字化测绘、地面测量等先进技术设备的应用，工程测量方法和手段必将不断更新换代，服务领域也将不断拓宽。未来的工程测量技术定会向着测量数据采集和处理的自动化、实时化、数字化，测量数据管理的科学化、标准化、规格化和测量数据传播与应用的网络化、多样化、社会化的方向发展。
参考文献
[1] 严召进．工程测量技术分析与探讨?．中国新技术新产品，2010(2)．
[2] 罗朴，张海燕．工程测绘测量技术研究[J] ．科技致富向导，2011(15)．
[3] 汪凯．我国工程测量技术现状殁发展趋势分析[J] ．中华建设，2011(5)．
[4] 章正武，邵光敏．浅谈工程测绘技术的现状与发展趋势[J] ．民营科技，2009(7)．
[5] 马志勇,许久明.我国工程测量技术发展现状与成就[J].科技信息,2006(9):61-62.