第一篇：GPS在控制測(cè)量中的應(yīng)用前景

試說(shuō)明GPS在控制測(cè)量中的應(yīng)用前景

一、GPS在城市領(lǐng)域范圍控制測(cè)量中的應(yīng)用研究。為加快鄭州市城市化進(jìn)程，代寫工程管理碩士畢業(yè)論文擴(kuò)大城市規(guī)模，把鄭州建設(shè)成為國(guó)家區(qū)域性中心城市，河南目前正在實(shí)施“中心城市群”帶動(dòng)戰(zhàn)略，要在鄭東新區(qū)已經(jīng)基本成形的基礎(chǔ)上加快推進(jìn)“大鄭東新區(qū)”建設(shè)。常規(guī)控制測(cè)量如三角測(cè)量、導(dǎo)線測(cè)量，要求點(diǎn)間通視，費(fèi)工費(fèi)時(shí)，而且精度不均勻。GPS測(cè)量無(wú)需點(diǎn)間通視且能夠高精度地進(jìn)行各種控制測(cè)量。區(qū)域GPS控制網(wǎng)的特點(diǎn)是控制區(qū)域有限（或一個(gè)市或一個(gè)地區(qū)），邊長(zhǎng)短（一般從幾百米到20km），觀測(cè)時(shí)間短（靜態(tài)定位的幾十分鐘至

一、兩個(gè)小時(shí)），就其作用而言分為：1）建立新的地面控制網(wǎng)；2）檢核和改善已有地面網(wǎng)；3）對(duì)已有的地面網(wǎng)進(jìn)行加密；4）擬合區(qū)域大地水準(zhǔn)面。GPS測(cè)量技術(shù)在區(qū)域控制測(cè)量中的應(yīng)用，證明了以下結(jié)論：采用GPS技術(shù)進(jìn)行高等級(jí)控制網(wǎng)的測(cè)量具有高精度、全天候、高效率、多功能、操作簡(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn)。GPS新技術(shù)用于超大城區(qū)控制在資金和時(shí)間上有明顯優(yōu)勢(shì)。用較短的作業(yè)時(shí)間達(dá)到了預(yù)期的目的。為保證按時(shí)完成其他測(cè)繪工程打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。用較少的投入取得了控制面積100km2的測(cè)繪成果。用高精度保證了后工序各項(xiàng)成果的數(shù)學(xué)精度，該項(xiàng)目已順利通過(guò)驗(yàn)收，全部成果質(zhì)量被評(píng)為優(yōu)。

二、GPS技術(shù)在公路測(cè)量中的應(yīng)用前景探討。GPS技術(shù)應(yīng)用于公路測(cè)量是公路外業(yè)勘測(cè)的一項(xiàng)重大技術(shù)革命，其應(yīng)用及開(kāi)發(fā)的前景十分廣闊。尤其是實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)(RTK)定位技術(shù)在公路測(cè)量中蘊(yùn)含著巨大的技術(shù)潛力，GPS中的RTK技術(shù)在公路測(cè)量中的應(yīng)用及其對(duì)公路勘測(cè)的巨大推進(jìn)作用。實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)(RTK)定位有快速靜態(tài)定位和動(dòng)態(tài)定位兩種測(cè)量模式，兩種定位模式相結(jié)合，在公路工程中的應(yīng)用可以覆蓋公路勘測(cè)、施工放樣、監(jiān)理和GIS(地理信息系統(tǒng))前端數(shù)據(jù)采集。GPS在公路勘測(cè)中的應(yīng)用，對(duì)高等級(jí)公路的勘測(cè)手段和作業(yè)方法產(chǎn)生了革命性的變革，極大地提高了勘測(cè)精度和勘測(cè)效率，特別是實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)(RTK)定位技術(shù)將在公路勘測(cè)、施工和后期養(yǎng)護(hù)、管理方面有著廣闊的應(yīng)用前景。

三、GPS在大地控制測(cè)量中的應(yīng)用。GPS定位技術(shù)以其精度高、速度快、費(fèi)用省、操作簡(jiǎn)便等優(yōu)良特性被廣泛應(yīng)用于大地控制測(cè)量中。GPS網(wǎng)分為兩大類：一類是全球或全國(guó)性的高精度GPS網(wǎng)，這類GPS網(wǎng)中相鄰點(diǎn)的距離在數(shù)千公里至上萬(wàn)公里，其主要任務(wù)是作為全球高精度坐標(biāo)框架或全國(guó)高精度坐標(biāo)框架，為全球性地球動(dòng)力學(xué)和空間科學(xué)方面的科學(xué)研究工作服務(wù)，或用以研究地區(qū)性的板塊運(yùn)動(dòng)或地殼形變規(guī)律等問(wèn)題。另一類是區(qū)域性的GPS網(wǎng)，包括城市或礦區(qū)GPS網(wǎng)，GPS工程網(wǎng)等，這類網(wǎng)中的相鄰點(diǎn)間的距離為幾公里至幾十公里，其主要任務(wù)是直接為國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)服務(wù)。作為大地測(cè)量的科研任務(wù)是研究地球的形狀及其隨時(shí)間的變化，因此建立全球覆蓋的坐標(biāo)系統(tǒng)一的高精度大地控制網(wǎng)是大地測(cè)量工作者多年來(lái)一直夢(mèng)寐以求的。直到空間技術(shù)和射電天文技術(shù)高度發(fā)達(dá)，才得以建立跨洲際的全球大地網(wǎng)，但由于vlbi、slr 技術(shù)的設(shè)備昂貴且非常笨重，因此在全球也只有少數(shù)高精度大地點(diǎn)，直到GPS技術(shù)逐步完善的今天才使全球覆蓋的高精度GPS網(wǎng)得以實(shí)現(xiàn)，從而建立起了高精度的（在1-2cm）全球統(tǒng)一的動(dòng)態(tài)坐標(biāo)框架，為大地測(cè)量的科學(xué)研究及相關(guān)地學(xué)研究打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。GPS網(wǎng)的特點(diǎn)是控制區(qū)域有限（或一個(gè)市或一個(gè)地區(qū)），邊長(zhǎng)短（一般從幾百米到20km），觀測(cè)時(shí)間短（從快速靜態(tài)定位的幾分鐘至一兩個(gè)小時(shí)）。由于GPS定位的高精度、快速度、省費(fèi)用等優(yōu)點(diǎn)，建立區(qū)域大地控制網(wǎng)的手段我國(guó)已基本被GPS技術(shù)所取代。就其作用而言分為建立新的地面控制網(wǎng)；檢核和改善已有地面網(wǎng)；對(duì)已有的地面網(wǎng)進(jìn)行加密；擬合區(qū)域大地水準(zhǔn)面。

第二篇：GPS在公路工程控制測(cè)量中的應(yīng)用

GPS在公路工程控制測(cè)量中的應(yīng)用 摘要：GPS（Global Positioning System)全球定位系統(tǒng)是美國(guó)研制并在1994年投入使用的衛(wèi)星導(dǎo)航與定位系統(tǒng)。其應(yīng)用技術(shù)已遍及國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)領(lǐng)域。在測(cè)量領(lǐng)域，GPS系統(tǒng)已廣泛用于大地測(cè)量、工程測(cè)量、航空攝影測(cè)量以及地形測(cè)量等各個(gè)方面。本文將以開(kāi)封市的省公路路網(wǎng)項(xiàng)目為例，概略敘述GPS系統(tǒng)在公路工程控制測(cè)量中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：GPS定位系統(tǒng) 公路工程 控制測(cè)量 應(yīng)用

一、概述

GPS全球定位系統(tǒng)（Global Positioning System)在公路工程測(cè)量中的應(yīng)用，在最近的兩年得到了迅速推廣，這主要依賴于GPS系統(tǒng)可以向全球任何用戶全天候地連續(xù)提供高精度的三維坐標(biāo)、三維速度和時(shí)間信息等技術(shù)參數(shù)。我們先了解一下GPS系統(tǒng)的組成，工作原理以及在測(cè)量領(lǐng)域的應(yīng)用特點(diǎn)。

1.1GPS系統(tǒng)的組成GPS全球定位系統(tǒng)由空間衛(wèi)星群和地面監(jiān)控系統(tǒng)兩大部分組成，除此之外，測(cè)量用戶當(dāng)然還應(yīng)有衛(wèi)星接收設(shè)備。

1.1.1 空間衛(wèi)星群 GPS的空間衛(wèi)星群由24顆高約20萬(wàn)公里的GPS衛(wèi)星群組成，并均勻分布在6個(gè)軌道面上，各平面之間交角為60o，軌道和地球赤道的傾角為55o，衛(wèi)星的軌道運(yùn)行周期為11小時(shí)58分，這樣可以保證在任何時(shí)間和任何地點(diǎn)地平線以上可以接收4到11顆GPS衛(wèi)星發(fā)送出的信號(hào)。

1.1.2 GPS的地面控制系統(tǒng) GPS的地面控制系統(tǒng)包括一個(gè)主控站、三個(gè)注入站和五個(gè)監(jiān)測(cè)站，主控站的作用是根據(jù)各監(jiān)控站對(duì) GPS的觀測(cè)數(shù)據(jù)計(jì)算衛(wèi)星的星歷和衛(wèi)星鐘的改正參數(shù)等并將這些數(shù)據(jù)通過(guò)注入站注入到衛(wèi)星中去；同時(shí)還對(duì)衛(wèi)星進(jìn)行控制，向衛(wèi)星發(fā)布指令，調(diào)度備用衛(wèi)星等。監(jiān)控站的作用是接收衛(wèi)星信號(hào)，監(jiān)測(cè)衛(wèi)星工作狀態(tài)。注入站的作用是將主控站計(jì)算的數(shù)據(jù)注入到衛(wèi)星中去。GPS地面控制系統(tǒng)主要設(shè)立在大西洋、印度洋、太平洋和美國(guó)本土。

1.1.3 GPS的用戶部分由GPS接收機(jī)、數(shù)據(jù)處理軟件及相應(yīng)的用戶設(shè)備如計(jì)算機(jī)、氣象儀器等組成，其作用是接收GPS衛(wèi)星發(fā)出的信號(hào)，利用信號(hào)進(jìn)行導(dǎo)航定位等。在測(cè)量領(lǐng)域，隨著現(xiàn)代的科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，體積小、重量輕便于攜帶的GPS定位裝置和高精度的技術(shù)指標(biāo)為工程測(cè)量帶來(lái)了極大的方便。例如：我們?cè)诳刂茰y(cè)量中使用的天寶（Trimble）4800GPS測(cè)地型接收機(jī)其技術(shù)指標(biāo)為：

雙頻主機(jī)、天線，RTK電臺(tái)一體化；

獨(dú)特的電池設(shè)計(jì)、無(wú)需接線，使用4h以上；

5次/秒的快速位置更新，可靠的衛(wèi)星“超跟蹤”技術(shù)；

新型于薄式控制器，4M或10M的PCMCIA數(shù)據(jù)存儲(chǔ)卡;

測(cè)量精度：靜態(tài)測(cè)量5mm+lppm

RTK測(cè)量 10mm十1ppm（平面）

20mm十1ppm(高程）

這些技術(shù)指標(biāo)充分的滿足了控制測(cè)量的精度要求。

1.2GPS的工作原理

GPS系統(tǒng)是一種采用距離交會(huì)法的衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)。在需要的位置P點(diǎn)架設(shè)GPS接收機(jī)，在某一時(shí)刻ti同時(shí)接收了3顆(A、B、C)以上的GPS衛(wèi)星所發(fā)出的導(dǎo)航電文，通過(guò)一系列數(shù)據(jù)處理和計(jì)算可求得該時(shí)刻GPS接收機(jī)至GPS衛(wèi)星的距離SAP、SBP、SCP，同樣通過(guò)接收衛(wèi)星星歷可獲得該時(shí)刻這些衛(wèi)星在空間的位置(三維坐標(biāo))。從而用距離交會(huì)的方法求得 P點(diǎn)的維坐標(biāo)(Xp,Yp，Zp)，其數(shù)學(xué)式為：

SAP2=[(Xp-XA)2+(Yp-YA)2+(Zp+ZA)2]

SBP2=[(Xp-XB)2+(Yp-YB)2+(Zp+ZB)2]

SCP2=[(Xp-XC)2+(Yp-YC)2+(Zp+ZC)2]

式中(XA，YA，ZA),(XB，YB，ZB),(XC，YC，ZC)分別為衛(wèi)星A，B，C 在時(shí)刻ti的空間直角坐標(biāo)。在GPS測(cè)量中通常采用兩類坐標(biāo)系統(tǒng)，一類是在空間固定的坐標(biāo)系統(tǒng)，另一類是與地球體相固聯(lián)的坐標(biāo)系統(tǒng)，稱地固坐標(biāo)系統(tǒng)，我們?cè)诠饭こ炭刂茰y(cè)量中常用地固坐標(biāo)系統(tǒng)。（如： WGS-84世界大地坐標(biāo)系和1980年西安大地坐標(biāo)系。）在實(shí)際使用中需要根據(jù)坐標(biāo)系統(tǒng)間的轉(zhuǎn)換參數(shù)進(jìn)行坐標(biāo)系統(tǒng)的變換，來(lái)求出所使用的坐標(biāo)系統(tǒng)的坐標(biāo)。這樣更有利于表達(dá)地面控制點(diǎn)的位置和處理GPS觀測(cè)成果，因此在測(cè)量中被得到了廣泛的應(yīng)用。

二 GPS測(cè)量的技術(shù)特點(diǎn)

相對(duì)于常規(guī)的測(cè)量方法來(lái)講，GPS測(cè)量有以下特點(diǎn)：

2.1 測(cè)站之間無(wú)需通視。測(cè)站間相互通視一直是測(cè)量學(xué)的難題。GPS這一特點(diǎn)，使得選點(diǎn)更加靈活方便。但測(cè)站上空必須開(kāi)闊，以使接收GPS衛(wèi)星信號(hào)不受干擾。

2.2 定位精度高。一般雙頻GPS接收機(jī)基線解精度為5mm+1ppm，而紅外儀標(biāo)稱精度為5mm+5ppm，GPS測(cè)量精度與紅外儀相當(dāng)，但隨著距離的增長(zhǎng)，GPS測(cè)量?jī)?yōu)越性愈加突出。大量實(shí)驗(yàn)證明，在小于50公里的基線上，其相對(duì)定位精度可達(dá)12×10-6，而在100～500公里的基線上可達(dá)10-6～10-7。

2.3 觀測(cè)時(shí)間短。觀測(cè)時(shí)間短采用GPS布設(shè)控制網(wǎng)時(shí)每個(gè)測(cè)站上的觀測(cè)時(shí)間一般在30～40min左右，采用快速靜態(tài)定位方法，觀測(cè)時(shí)間更短。例如使用Timble4800GPS接收機(jī)的RTK法可在5s以內(nèi)求得測(cè)點(diǎn)坐標(biāo)。

2.4 提供三維坐標(biāo)。GPS測(cè)量在精確測(cè)定觀測(cè)站平面位置的同時(shí)，可以精確測(cè)定觀測(cè)站的大地高程。

2.5 操作簡(jiǎn)便。GPS測(cè)量的自動(dòng)化程度很高。目前GPS接收機(jī)已趨小型化和操作傻瓜化，觀測(cè)人員只需將天線對(duì)中、整平，量取天線高打開(kāi)電源即可進(jìn)行自動(dòng)觀測(cè)，利用數(shù)據(jù)處理軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理即求得測(cè)點(diǎn)三維坐標(biāo)。而其它觀測(cè)工作如衛(wèi)星的捕獲，跟蹤觀測(cè)等均由儀器自動(dòng)完成。

2.6 全天候作業(yè)。GPS觀測(cè)可在任何地點(diǎn)，任何時(shí)間連續(xù)地進(jìn)行，一般不受天氣狀況的影響。

三、GPS系統(tǒng)在實(shí)際測(cè)量工作中的應(yīng)用，公路工程的測(cè)量主要應(yīng)用了GPS的兩大功能：靜態(tài)功能和動(dòng)態(tài)功能。靜態(tài)功能是通過(guò)接收到的衛(wèi)星信息，確定地面某點(diǎn)的三維坐標(biāo)；動(dòng)態(tài)功能是通過(guò)衛(wèi)星系統(tǒng)，把已知的三維坐標(biāo)點(diǎn)位，實(shí)地放樣地面上。開(kāi)封市的省路網(wǎng)改造項(xiàng)目應(yīng)用GPS測(cè)量是于2001年開(kāi)始的，2002年在省道豫04線和尉氏--通許段48公里的中線測(cè)量和國(guó)道310線鄭汴高速連接線11.8公里的控制測(cè)量中推廣使用了靜態(tài)功能這一技術(shù)。據(jù)開(kāi)封市公路工程勘察設(shè)計(jì)院有關(guān)專家介紹，經(jīng)過(guò)多次的復(fù)測(cè)驗(yàn)證，GPS技術(shù)定線測(cè)量的精度可以完全滿足公路勘察設(shè)計(jì)和公路建設(shè)的精度要求。

3.1 國(guó)道310線鄭汴高速連接線控制測(cè)量

3.1.1建立布網(wǎng)方案

國(guó)道310線鄭汴高速連接線北連鄭汴高速，向南穿越正在開(kāi)發(fā)的開(kāi)封經(jīng)濟(jì)技術(shù)園區(qū)，地物地貌較為復(fù)雜，部分區(qū)域和方向有遮擋，該測(cè)區(qū)內(nèi)原有BJ54坐標(biāo)系的E級(jí)控制點(diǎn)二個(gè)(已知起算點(diǎn))，其中a1（X=3852759.5680，Y=528870.9190，H=72.0080）位于醫(yī)藥商廈門前，b1（X=3852808.6230，Y=527915.2590，H=72.0000）位于大學(xué)西邊的路口處，根據(jù)工程需要在市委、水利局、書店、雕塑、檢察院附近加密控制點(diǎn)，以便于測(cè)設(shè)，我們建立控制網(wǎng)。

3.1.2 大地測(cè)量法

主要采用大地測(cè)量?jī)x器如經(jīng)

緯儀、全站儀、測(cè)距儀等。國(guó)道

310線鄭汴高速連接線控制網(wǎng)采用

測(cè)邊網(wǎng)，高程采用測(cè)距三角高程，按照觀測(cè)技術(shù)要求進(jìn)行施測(cè)。外

業(yè)觀測(cè)數(shù)據(jù)經(jīng)數(shù)據(jù)處理并進(jìn)行平差計(jì)算。

3.1.3 GPS靜態(tài)測(cè)量法GPS靜態(tài)測(cè)量法就是根據(jù)制定的觀測(cè)方案，將三臺(tái)天寶4800GPS接收機(jī)安置在待定點(diǎn)(a2,c1,c2,c3)上同時(shí)接收衛(wèi)星信號(hào)，直至將所有環(huán)路觀測(cè)完畢。觀測(cè)數(shù)據(jù)經(jīng)平差計(jì)算得到54北京坐標(biāo)系的坐標(biāo)。

3.1.4大地測(cè)量法與GPS測(cè)量法結(jié)果比較

由于兩種測(cè)量方法本身的測(cè)量誤差和坐標(biāo)轉(zhuǎn)換數(shù)學(xué)模型誤差以及在平差計(jì)算中觀測(cè)量權(quán)配置等因素引起兩種測(cè)量方法的結(jié)果存在一定的差值，由于其三維坐標(biāo)差值均小于±10mm，因此可以滿足國(guó)道310線鄭汴高速連接線加密施工控制網(wǎng)的精度要求。

3.2 GPS的動(dòng)態(tài)測(cè)量（RTK）在東京大道新建工程的應(yīng)用

東京大道新建工程周圍地勢(shì)起伏較大，在北城墻外JD4～JD5區(qū)間穿越五十公頃面積的國(guó)家森林公園，大范圍的密林、密灌地使通視較為困難，而規(guī)范對(duì)附合導(dǎo)線長(zhǎng)、閉合導(dǎo)線長(zhǎng)及結(jié)點(diǎn)導(dǎo)線間長(zhǎng)度等有嚴(yán)格規(guī)定，一般對(duì)于高等級(jí)公路均要求達(dá)到一級(jí)導(dǎo)線要求。這樣，導(dǎo)線附合或閉合長(zhǎng)度和結(jié)點(diǎn)導(dǎo)線結(jié)點(diǎn)間距等指標(biāo)都有嚴(yán)格規(guī)定，這種要求一般在實(shí)際作業(yè)中難以達(dá)到，往往出現(xiàn)超規(guī)范作業(yè)。開(kāi)封市公路局勘察設(shè)計(jì)院于2000年用10人花費(fèi)20天時(shí)間，用全站儀和測(cè)距儀通

過(guò)導(dǎo)線形式完成了該路段進(jìn)行了控制測(cè)量。2001年在工程開(kāi)工前對(duì) 該路段實(shí)施GPS的RTK動(dòng)態(tài)測(cè)量，對(duì)中線進(jìn)行恢復(fù)和校核。

以已知控制點(diǎn) JD4、JD5為基準(zhǔn)點(diǎn)，然后在基準(zhǔn)點(diǎn)JD4上架設(shè)GPS基準(zhǔn)臺(tái)，用GPS1H和GPS2兩臺(tái)天寶（Trimble）4800GPS接收機(jī)分別安置在控制點(diǎn)上，測(cè)出點(diǎn)HZ4、ZD7、ZD8、ZD9、ZD10、ZH5、的三維坐標(biāo)，每點(diǎn)測(cè)量時(shí)間為5s。根據(jù)所測(cè)坐標(biāo)計(jì)算出相應(yīng)邊長(zhǎng)值。

為驗(yàn)證市勘察設(shè)計(jì)院2000年的對(duì)東京大道新建工程在控制測(cè)量的精度，我們分別以JD4和JD5為基準(zhǔn)站對(duì)國(guó)家森林公園周圍原加密的控制點(diǎn)A、B、C、D、E也進(jìn)行了RTK測(cè)量，進(jìn)行了坐標(biāo)比較。

運(yùn)用GPS測(cè)量的基線有14條，邊長(zhǎng)差值最大為16mm?？刂泣c(diǎn)坐標(biāo)測(cè)量點(diǎn)數(shù)7點(diǎn)，除E點(diǎn)發(fā)現(xiàn)有人為的破壞痕跡外，三維坐標(biāo)能夠比較的元素有27個(gè)，差值小于施工測(cè)量規(guī)范規(guī)定的要求，從以上比較可知，RTK測(cè)量可以用于工程的控制測(cè)量是非常有效的新技術(shù)。原來(lái)10人20天的外業(yè)任務(wù)，使用GPS測(cè)量?jī)H用5人6小時(shí)時(shí)間，可見(jiàn)利用GPS測(cè)量能大大提高作業(yè)的效率，減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，保證了高等級(jí)公路測(cè)設(shè)質(zhì)量。

四、小結(jié)

通過(guò)以上對(duì)GPS測(cè)量的應(yīng)用事例的探討，可以看出GPS在公路工程的控制測(cè)量上具有很大的發(fā)展前景：

第一 GPS作業(yè)有著極高的精度。它的作業(yè)不受環(huán)境和距離限制，非常適合于地形條件困難地區(qū)、局部重點(diǎn)工程地區(qū)等。

第二 GPS測(cè)量可以大大提高工作及成果質(zhì)量。它不受人為因素的影響。整個(gè)作業(yè)過(guò)程全由微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)控制，自動(dòng)記錄、自動(dòng)數(shù)據(jù)預(yù)處理、自動(dòng)平差計(jì)算。

第三 GPSRTK技術(shù)將徹底改變公路測(cè)量模式。RTK能實(shí)時(shí)地得出所在位置的空間三維坐標(biāo)。這種技術(shù)非常適合路線、橋、隧勘察。它可以直接進(jìn)行實(shí)地實(shí)時(shí)放樣、中樁測(cè)量、點(diǎn)位測(cè)量等。

第四 GPS測(cè)量可以極大地降低勞動(dòng)作業(yè)強(qiáng)度，減少野外砍伐工作量，提高作業(yè)效率。一般GPS測(cè)量作業(yè)效率為常規(guī)測(cè)量方法的3倍以上。

第五 GPS高精度高程測(cè)量同高精度的平面測(cè)量一樣，是GPS測(cè)量應(yīng)用的重要領(lǐng)域。特別是在當(dāng)前高等級(jí)公路逐漸向山嶺重丘區(qū)發(fā)展的形勢(shì)下，往往由于這

些地區(qū)地形條件的限制，實(shí)施常規(guī)的幾何水準(zhǔn)測(cè)量有困難，GPS高程測(cè)量無(wú)疑是一種有效的手段。

第三篇：GPS在國(guó)土資源管理中的應(yīng)用及前景

GPS在國(guó)土資源管理中的應(yīng)用及前景

【摘 要】GPS技術(shù)經(jīng)過(guò)這些年的發(fā)展，日益成熟，廣泛應(yīng)用于各種行業(yè)，它與GIS技術(shù)的有機(jī)結(jié)合將成為人們信息處理最強(qiáng)有力的工具。GPS技術(shù)在國(guó)土資源管理工作中發(fā)揮重要作用。本文著重闡述了GP5在土地測(cè)繪中的應(yīng)用以及前景預(yù)測(cè)。

【關(guān)鍵詞】地籍測(cè)量；動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)；勘測(cè)定界

GPS技術(shù)具有速度快、精度高、效益好等優(yōu)點(diǎn)，在國(guó)土資源管理領(lǐng)域應(yīng)用中取得了良好效果，并且隨著我國(guó)土地使用制度改革的不斷深化，GPS應(yīng)用前景更加廣闊。

１．GPS在地籍測(cè)量中的應(yīng)用

1.1GPS在地籍控制測(cè)量中的應(yīng)用

根據(jù)國(guó)家土地局頒布的《城鎮(zhèn)地籍調(diào)查規(guī)程》要求，地籍平面控制網(wǎng)可布設(shè)為二、三、四等三角網(wǎng)、三邊網(wǎng)及邊角網(wǎng)，一、二級(jí)小三角網(wǎng)，并且各等級(jí)地籍平面控制網(wǎng)點(diǎn)，根據(jù)城鎮(zhèn)規(guī)模均可作為首級(jí)控制。四等網(wǎng)中最弱相鄰點(diǎn)的相對(duì)點(diǎn)位中誤差及四等以下網(wǎng)最弱點(diǎn)（相對(duì)于起算點(diǎn)）的點(diǎn)位中誤差不得超過(guò)5cm?！度蚨ㄎ幌到y(tǒng)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)（RTK）測(cè)量技術(shù)規(guī)范》中一二三級(jí)控制點(diǎn)的點(diǎn)位中誤差≤5cm，完全滿足《城鎮(zhèn)地籍調(diào)查規(guī)程》的要求。所以，嚴(yán)格按照《全球定位系統(tǒng)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)（RTK）測(cè)量技術(shù)規(guī)范》的要求，先用合適的儀器，無(wú)論做動(dòng)態(tài)RTK測(cè)量或靜態(tài)測(cè)量，所得控制結(jié)果應(yīng)滿足《城鎮(zhèn)地籍調(diào)查規(guī)程》要求。

1.2把GPS新技術(shù)引入地籍要素測(cè)量中

地籍要素測(cè)量的內(nèi)容有：界址點(diǎn)、線及重要的界村設(shè)施，行政區(qū)域和地籍區(qū)、地籍子區(qū)的界線，建筑物和永久性的構(gòu)筑物地類界和保護(hù)區(qū)的界線。由地籍調(diào)查規(guī)程所知，界址點(diǎn)分為1至3級(jí)，界址點(diǎn)相對(duì)于鄰近控制點(diǎn)點(diǎn)位誤差和相鄰界址點(diǎn)間的間距誤差中誤差分別為5cm、10cm、15cm。應(yīng)用GPS迸行地籍控制測(cè)量，不要求通視，這樣避免了常規(guī)地籍控制工作點(diǎn)位選取的局限條件，利用GPS的RTK技術(shù)能滿足上述精度要求，建議在適合GPS技術(shù)的測(cè)區(qū)使用該項(xiàng)技術(shù)。配合全站儀等測(cè)量工具，采用極坐標(biāo)法、圖解交會(huì)法等進(jìn)行測(cè)量，這樣有利于加快地籍細(xì)部測(cè)量進(jìn)度。

2.手持式GPS接收機(jī)在土地利用動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用

監(jiān)察工作作為國(guó)土資源管理工作的重要方面，具有時(shí)效性。在當(dāng)前的工作模式下，由國(guó)土監(jiān)察人員在動(dòng)態(tài)巡察時(shí)，發(fā)現(xiàn)有違法用地或違法采礦時(shí)，通知測(cè)繪部門進(jìn)行實(shí)地測(cè)繪、定位、面積計(jì)算工作。這種工作模式效率低，同時(shí)存在人為因素。而在新近國(guó)土資源部推出監(jiān)察試點(diǎn)城市，即將配備的動(dòng)態(tài)監(jiān)察車輛中，有攝像頭、手持GPS接收機(jī)、上網(wǎng)部件等設(shè)備，攝像頭拍攝違法現(xiàn)狀，手持GPS接收機(jī)實(shí)測(cè)違法用地或違法采礦點(diǎn)點(diǎn)位坐標(biāo)和范圍，并通過(guò)網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)發(fā)至省級(jí)國(guó)土部門和國(guó)土資源部監(jiān)察部門。這種工作模式將使監(jiān)測(cè)速度和精度大大提高，克服了傳統(tǒng)監(jiān)測(cè)方法的種種弊端。省時(shí)省工，適用于各種各樣復(fù)雜的變更情況，真正地實(shí)現(xiàn)了動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)的實(shí)時(shí)性和數(shù)值化，保證了土地利用現(xiàn)狀調(diào)查的現(xiàn)勢(shì)性。目前，國(guó)內(nèi)土地動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)還不完善，由此，把尖端的GPS技術(shù)應(yīng)用于土地利用動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)的大膽嘗試，將大大加快動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)的進(jìn)程．為形成實(shí)時(shí)、高效的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)體系奠定基礎(chǔ)。但是，手持差分型GPS接收機(jī)的內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理軟件中的繪圖模塊所繪制圖件與土地利用現(xiàn)狀圖相差較大．由此就存在著野外實(shí)測(cè)與內(nèi)業(yè)成圖的不匹配。利用GPS差分技術(shù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)點(diǎn)定位，定位數(shù)據(jù)使用微機(jī)軟件自動(dòng)成圖，解決好野外監(jiān)測(cè)與內(nèi)業(yè)成圖的連續(xù)性，在這方面還有待于有關(guān)人員研究開(kāi)發(fā)。

3.實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)定位（RTK）技術(shù)在建設(shè)用地勘測(cè)定界中的應(yīng)用

土地勘測(cè)定界是根據(jù)土地征收、征用、劃撥、出讓、農(nóng)用地轉(zhuǎn)用、土地利用規(guī)劃及土地開(kāi)發(fā)、整理、復(fù)墾等工作的需要，實(shí)地界定土地使用范圍、測(cè)定界址位置、調(diào)繪土地利用現(xiàn)狀，計(jì)算用地面積，為國(guó)土資源行政主管部門用地地籍管理等提供科學(xué)、準(zhǔn)確的基礎(chǔ)資料而進(jìn)行的技術(shù)服務(wù)性工作。建設(shè)用地勘測(cè)定界的工作穆序?yàn)椋簩彶橛玫匚募坝嘘P(guān)圖件――現(xiàn)場(chǎng)踏勘――圖上紅線設(shè)計(jì)――實(shí)地放樣――復(fù)核測(cè)量――面積量算――繪建設(shè)地界圖――填繪建設(shè)用地管理圖――資料的管理――歸檔。對(duì)照《土地勘測(cè)定界規(guī)程》和《全球定位系統(tǒng)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)（RTK）測(cè)量技術(shù)規(guī)范》，GPS的RTK技術(shù)完全能夠滿足《土地勘測(cè)定界規(guī)程》的精度要求，利用GPS的RTK技術(shù)進(jìn)行勘測(cè)定界放樣，能避免解析法放樣、關(guān)系距離放樣等放樣方法的復(fù)雜性，同時(shí)也簡(jiǎn)化了建設(shè)用地勘測(cè)定界的工作程序，特別是對(duì)公路、鐵路、河道、輸電線路等線性工程和特大工程的放樣更為有效和實(shí)用。

4.GPS與GIS的有機(jī)結(jié)合對(duì)地籍信息系統(tǒng)的影響

GIS技術(shù)即地理信息系統(tǒng)，最早由土地部門發(fā)展起來(lái)，是在計(jì)算機(jī)硬件和軟件技術(shù)下，運(yùn)用地理信息科學(xué)和系統(tǒng)工程理論，科學(xué)管理和綜合分析各種地理數(shù)據(jù)，提供管理、模擬、決策、規(guī)劃、預(yù)測(cè)和預(yù)報(bào)等任務(wù)所需要的各種地理信息的技術(shù)系統(tǒng)。它在國(guó)土管理方面應(yīng)用主要包括：土地管理信息系統(tǒng)、土地利用動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)和地籍管理信息系統(tǒng)。GPS由于定位的高精度和應(yīng)用的靈活性，目前已經(jīng)成為土地調(diào)查中進(jìn)行空間定位的主要手段。在土地資源分布調(diào)查中，GPS可以作為獨(dú)立數(shù)據(jù)獲取手段之一。對(duì)于權(quán)屬劃撥引起的用地類型改變的情況，可以使用GPS接收機(jī)在野外獲取變化區(qū)域的定位數(shù)據(jù)，在此基礎(chǔ)上對(duì)土地資源數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行更新。此外，在土地利用動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)中，GPS可以作為遙感技術(shù)的輔助定位手段。

隨著GPS技術(shù)的不斷發(fā)展，特別是GPS、GIS、R S（遙感系統(tǒng)）的有機(jī)結(jié)合，GPS將在國(guó)土資源管理工作中應(yīng)用更為廣泛。GPS技術(shù)在國(guó)土領(lǐng)域發(fā)揮重大作用并產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

【參考文獻(xiàn)】

［１］城鎮(zhèn)地籍調(diào)查規(guī)程．

［２］土地勘測(cè)定界規(guī)程．

［３］全球定位系統(tǒng)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)（RTK）測(cè)量技術(shù)規(guī)范．

［４］現(xiàn)代應(yīng)用測(cè)量學(xué)，西安地圖出版社，ISBN7-80670-514-7．

第四篇：GPS在高速公路測(cè)量中的應(yīng)用

GPS測(cè)量的特點(diǎn)

相對(duì)于經(jīng)典測(cè)量學(xué)來(lái)說(shuō)，GPS測(cè)量主要有以下特點(diǎn)：

--測(cè)站之間無(wú)需通視。測(cè)站間相互通視一直是測(cè)量學(xué)的難題。GPS這一特點(diǎn)，使得選點(diǎn)更加靈活方便。但測(cè)站上空必須開(kāi)闊，以使接收GPS衛(wèi)星信號(hào)不受干擾。

--定位精度高。一般雙頻GPS接收機(jī)基線解精度為5mm+1ppm，而紅外儀標(biāo)稱精度為5mm+5ppm，GPS測(cè)量精度與紅外儀相當(dāng)，但隨著距離的增長(zhǎng)，GPS測(cè)量?jī)?yōu)越性愈加突出。大量實(shí)驗(yàn)證明，在小于50公里的基線上，其相對(duì)定位精度可達(dá)12×10-6，而在100～500公里的基線上可達(dá)10-6～10-7。

--觀測(cè)時(shí)間短。在小于20公里的短基線上，快速相對(duì)定位一般只需5分鐘觀測(cè)時(shí)間即可。

--提供三維坐標(biāo)。GPS測(cè)量在精確測(cè)定觀測(cè)站平面位置的同時(shí)，可以精確測(cè)定觀測(cè)站的大地高程。

--操作簡(jiǎn)便。GPS測(cè)量的自動(dòng)化程度很高。在觀測(cè)中測(cè)量員的主要任務(wù)是安裝并開(kāi)關(guān)儀器、量取儀器高和監(jiān)視儀器的工作狀態(tài)，而其它觀測(cè)工作如衛(wèi)星的捕獲，跟蹤觀測(cè)等均由儀器自動(dòng)完成。

--全天候作業(yè)。GPS觀測(cè)可在任何地點(diǎn)，任何時(shí)間連續(xù)地進(jìn)行，一般不受天氣狀況的影響。

GPS測(cè)量在公路測(cè)量中的應(yīng)用

公路路線一般處在一條帶狀走廊內(nèi)。其平面控制測(cè)量往往采用導(dǎo)線形式，這包括附合導(dǎo)線、閉合導(dǎo)線、結(jié)點(diǎn)導(dǎo)線等導(dǎo)線網(wǎng)形式。對(duì)于重要構(gòu)造物如大橋、特大橋、長(zhǎng)大隧道等，也有布設(shè)成三角網(wǎng)、線形鎖等形式。

--常規(guī)測(cè)量方法的缺陷：

1、規(guī)范對(duì)附合導(dǎo)線長(zhǎng)、閉合導(dǎo)線長(zhǎng)及結(jié)點(diǎn)導(dǎo)線間長(zhǎng)度等有嚴(yán)格規(guī)定，一般對(duì)于高等級(jí)公路均要求達(dá)到一級(jí)導(dǎo)線要求。這樣，導(dǎo)線附合或閉合長(zhǎng)度最長(zhǎng)不得超過(guò)10公里，結(jié)點(diǎn)導(dǎo)線結(jié)點(diǎn)間距不能超過(guò)附合導(dǎo)線長(zhǎng)度的0.7倍。這種要求一般在實(shí)際作業(yè)中難以達(dá)到，往往出現(xiàn)超規(guī)范作業(yè)。

2、搜集到的用于路線測(cè)量控制的起算點(diǎn)間一般很難保證為同一測(cè)量系統(tǒng)，往往國(guó)測(cè)、軍測(cè)、城市控制點(diǎn)混雜一起，這就存在系統(tǒng)間的兼容性問(wèn)題，如果用不兼容的起算點(diǎn)，勢(shì)必影響測(cè)量質(zhì)量。

3、國(guó)家大地點(diǎn)破壞嚴(yán)重，影響測(cè)量作業(yè)。由于國(guó)家基礎(chǔ)控制點(diǎn)，大多為五六十年代完成，經(jīng)過(guò)30多年，有些點(diǎn)由于經(jīng)濟(jì)建設(shè)的需要被破壞，有些點(diǎn)則由于人們?nèi)狈χR(shí)遭人為破壞。在這些地區(qū)進(jìn)行路線測(cè)量作業(yè)，往往在50公里以上均找不到導(dǎo)線的聯(lián)測(cè)點(diǎn)。這樣路線控制測(cè)量的質(zhì)量得不到保證。

4、地面通視困難往往影響常規(guī)測(cè)量的實(shí)施。一般路線的控制點(diǎn)要求布設(shè)在距路線的300米范圍內(nèi)。由于通視的原因，這一條件難以滿足，甚至在大范圍密林、密灌及青紗帳地區(qū)，根本無(wú)法實(shí)施常規(guī)控制測(cè)量。

對(duì)于長(zhǎng)大隧道，特大橋用常規(guī)測(cè)量有下列局限：

1、長(zhǎng)大隧道、特大橋等構(gòu)造物一般要求測(cè)量等級(jí)在四等以上。用常規(guī)測(cè)量方法，往往采用增加測(cè)回?cái)?shù)，延長(zhǎng)觀測(cè)時(shí)間等費(fèi)時(shí)、費(fèi)工的方法來(lái)設(shè)法提高精度。

2、長(zhǎng)大隧道、特大橋多為地形復(fù)雜困難地帶，進(jìn)行常規(guī)控制測(cè)量，為通視和網(wǎng)形，往往砍伐工作量相當(dāng)大，這樣測(cè)設(shè)費(fèi)用很大，作業(yè)艱苦。

3、長(zhǎng)大隧道及特大橋的控制網(wǎng)高精度及與路線網(wǎng)的低精度銜接，雖說(shuō)用平差方法可以得到克服，但由于地形條件困難，其聯(lián)結(jié)的測(cè)量工作量很大，且不太方便。實(shí)際工作中，構(gòu)造物的控制測(cè)量與路線的控制測(cè)量經(jīng)常出現(xiàn)脫節(jié)現(xiàn)象。

利用GPS測(cè)量能克服上述列舉的缺陷，并提高作業(yè)的效率，減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，保證了高等級(jí)公路測(cè)設(shè)質(zhì)量。

--GPS測(cè)量用于加密國(guó)家控制點(diǎn)：

京珠國(guó)道主干線粵境高速公路湯塘至廣州北二環(huán)段路線長(zhǎng)約60公里，所處地形為重丘區(qū)，路線設(shè)計(jì)為6車道。

該段有11個(gè)各種系統(tǒng)的平面控制點(diǎn)，經(jīng)過(guò)實(shí)地尋找，找出了7個(gè)，有4個(gè)被破壞，破壞中有2個(gè)國(guó)家Ⅱ等點(diǎn)。在已找出的的7個(gè)控制點(diǎn)中，國(guó)家測(cè)繪局系統(tǒng)Ⅰ等點(diǎn)1個(gè)，Ⅲ等點(diǎn)1個(gè)；城市測(cè)量系統(tǒng)點(diǎn)2個(gè)；總參軍控點(diǎn)3個(gè)。這些平面控制點(diǎn)分屬不同測(cè)量系統(tǒng)，且等級(jí)不同。

為提高京珠國(guó)道粵境高速公路湯塘至廣州北二環(huán)段測(cè)設(shè)質(zhì)量，決定在國(guó)家測(cè)繪系統(tǒng)基礎(chǔ)進(jìn)行控制點(diǎn)的加密。加密的控制點(diǎn)布設(shè)方案是：沿公路路線每10km布設(shè)一對(duì)點(diǎn)，該對(duì)點(diǎn)相距約1km，且應(yīng)通視良好。這樣，該段共設(shè)了6對(duì)GPS加密點(diǎn)，加密點(diǎn)的精度要達(dá)到四等控制網(wǎng)的要求。GPS四等網(wǎng)由18個(gè)點(diǎn)組成，其網(wǎng)形略圖如圖1。（圖1 湯塘至廣州北二環(huán)GPS四等國(guó)家大地點(diǎn)加密）

該四等網(wǎng)采用4臺(tái)Trimble SE400單頻接收機(jī)作業(yè)。該機(jī)的標(biāo)稱精度為10mm+2PPm。四等網(wǎng)的觀測(cè)時(shí)間為90min。數(shù)據(jù)采樣間隔為15s。

基線預(yù)處理采用廠家提供的TrimvecPlus軟件，平差計(jì)算采用武漢測(cè)繪科技大學(xué)編制的GPSADJ Ver2.0軟件包。

通過(guò)平差處理，該四等網(wǎng)最弱點(diǎn)位中誤差為4.11cm，平均點(diǎn)位中誤差3.18cm，最弱邊相對(duì)中誤差1/27669，平均邊長(zhǎng)相對(duì)中誤差1/453578。

整個(gè)四等網(wǎng)作業(yè)僅花4d時(shí)間。其效率較常規(guī)測(cè)量手段至少提高3倍。

在此基礎(chǔ)上，我院同湖北省測(cè)繪局、湖南省第二測(cè)繪院合作，在京珠國(guó)道主干線湖南耒陽(yáng)廣州花都段進(jìn)行了近600km的GPS加密國(guó)家控制點(diǎn)的測(cè)量。該地區(qū)路線跨越南嶺山脈，沿線山高深、植被茂盛、地形地貌復(fù)雜、通視條件極差。國(guó)家一、二等三角點(diǎn)破壞嚴(yán)重，測(cè)設(shè)內(nèi)可供利用的三角點(diǎn)稀少，在路線走廊范圍內(nèi)僅找到7個(gè)保存完好的國(guó)家三角點(diǎn)。

經(jīng)過(guò)平差處理，網(wǎng)中最弱點(diǎn)點(diǎn)位中誤差為4.13cm，最弱邊相對(duì)中誤差為1/12.5萬(wàn)?？刂凭W(wǎng)的各項(xiàng)指標(biāo)達(dá)到甚至超過(guò)國(guó)家四等網(wǎng)的技術(shù)要求。

近600km的GPS控制網(wǎng)，僅用兩個(gè)外業(yè)組，10個(gè)作業(yè)員，7臺(tái)GPS接收機(jī)，約20d的作業(yè)時(shí)間。若采用常規(guī)測(cè)量方法在相同人手的情況下，至少需要三個(gè)月的時(shí)間才能完成。

GPS測(cè)量用于隧道控制測(cè)量

在京珠國(guó)道主干線粵境高速公路翁城縣境內(nèi)有座靠椅山雙洞直線型平行隧道，初測(cè)的左、右洞起訖樁號(hào)分別為ZK144+710～ZK147+730，YK144+730～YK147+740。其洞長(zhǎng)分別為3020m和3010m。根據(jù)《公路隧道勘測(cè)規(guī)程》中對(duì)隧道類別劃分標(biāo)準(zhǔn)，屬公路特長(zhǎng)隧道，洞外測(cè)量在貫 通面上對(duì)貫通誤差影響值限值為±55mm。

靠椅山隧道地處亞熱帶地區(qū)，雨量充沛、荊剌叢生，溝深林密，野外作業(yè)條件十分艱苦，采用常規(guī)方法不僅費(fèi)時(shí)費(fèi)力，而且選點(diǎn)困難，砍伐工作量大。結(jié)合靠椅山地形特征，采用GPS測(cè)量，布設(shè)了如圖2所示的GPS控制網(wǎng)。

靠椅山隧道控制網(wǎng)由14個(gè)點(diǎn)組成，網(wǎng)中最短邊長(zhǎng)為100.842m，最大邊長(zhǎng)為3597.4m，平均邊長(zhǎng)為1104.848m。

采用Wild 200 GPS接收機(jī)進(jìn)行靜態(tài)觀測(cè)，觀測(cè)時(shí)間為20～50min，采樣率為10s，共觀測(cè)了29條基線向量。

經(jīng)過(guò)平差處理，網(wǎng)中最弱邊相對(duì)精度為1/60106，最高相對(duì)精度達(dá)1/137萬(wàn)；最弱點(diǎn)位中誤差為±0.83cm。在貫通面上貫通誤差左、右線分別為±0.707cm和±0.693cm。

通過(guò)實(shí)施GPS測(cè)量可看出：GPS測(cè)量靈活、方便，能大大節(jié)省人力、物力、減少野外砍伐工作量，減少一些不必要的過(guò)渡點(diǎn)；具有極高的精度，它完全能達(dá)到《公路勘察規(guī)程》對(duì)隧道測(cè)量的要求；較紅外儀導(dǎo)線測(cè)量，可提高效率4～5倍。

GPS用于特大橋控制測(cè)量

鄂黃長(zhǎng)江公路大橋是連結(jié)長(zhǎng)江兩岸黃岡市和鄂州市的公路特大橋。為便于大橋設(shè)計(jì)和施工，采用GPS對(duì)首選方案Ⅲ、Ⅳ橋位進(jìn)行Ⅲ等平面控制測(cè)量。布網(wǎng)設(shè)計(jì)方案為雙大地四邊形(如圖3)。垂直于江面的長(zhǎng)邊約為1200m，平行于江面的短邊約為500m。雙大地四邊形與兩個(gè)國(guó)家Ⅱ等以上大地點(diǎn)聯(lián)測(cè)。

經(jīng)過(guò)平差處理，控制網(wǎng)精度為：最弱點(diǎn)位中誤差1.93cm，最弱邊長(zhǎng)相對(duì)中誤差1/113000，滿足了Ⅲ等平面控制測(cè)量的精度要求。

GPS測(cè)量用于導(dǎo)線控制測(cè)量京深高速公路河北境高邑至邢臺(tái)段地處華北平原，地勢(shì)平坦，最大相對(duì)高差約20m，平均海拔約50m，境內(nèi)村莊較多。植被多為小麥及田間行樹(shù)。

公路及機(jī)耕道密集。

采用三臺(tái)Wild 200 GPS接收機(jī)進(jìn)行導(dǎo)線測(cè)量，作業(yè)方式采用點(diǎn)連接方式，三臺(tái)接收機(jī)同時(shí)作業(yè)。作業(yè)完后，向前滾動(dòng)(如圖4)。

?Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ分別表示觀測(cè)的同步環(huán)。

在GPS觀測(cè)之前，已作高精度紅外導(dǎo)線測(cè)量(EDM)和水準(zhǔn)測(cè)量。

通過(guò)實(shí)際測(cè)量可以看出：

l GPS觀測(cè)時(shí)間為7.5min，與常規(guī)紅外儀測(cè)量相比，時(shí)間縮短了約20min，效率為4倍；與全站儀測(cè)量相比，時(shí)間縮短約8min，效率為2倍。

l GPS導(dǎo)線測(cè)量可靠性好，平面精度和高程精度均能滿足高速公路測(cè)設(shè)的要求。

GPS測(cè)量用于攝影測(cè)量外業(yè)控制點(diǎn)測(cè)量

攝影測(cè)量一般沿飛行航攝的航線，每隔一定間隔就要在野外實(shí)地測(cè)量一定數(shù)量的平面和高程控制點(diǎn)(如圖5)。野外平高控制點(diǎn)的間隔n按地形類別及所測(cè)地形圖的比例尺而定。如1∶2000地形圖，攝影比例尺為1∶10000，間隔n一般為4～6個(gè)攝影基線。

常規(guī)的野外平高控制點(diǎn)的測(cè)量方法是先沿航攝方向布設(shè)導(dǎo)線，然后在此基礎(chǔ)上采用支導(dǎo)線方法測(cè)定航測(cè)象控點(diǎn)。這種方法主要是導(dǎo)線方式測(cè)量。

由于航攝面積較廣，對(duì)23cm×23cm象幅，1∶10000攝影比例尺，覆蓋范圍為2.3km寬，雙航線覆蓋范圍更寬，在這廣闊范圍內(nèi)進(jìn)行導(dǎo)線測(cè)量，往往由于實(shí)地條件的限制，其作業(yè)是相當(dāng)艱苦的，且工作量大，作業(yè)周期長(zhǎng)。

在京珠國(guó)道主干線粵境高速公路湯塘至廣州北二環(huán)段這60km路線的航測(cè)外業(yè)中，利用4臺(tái)TrimbleSE4000接收機(jī)，將一臺(tái)或兩臺(tái)GPS接收機(jī)固定于已知點(diǎn)上，其余GPS接收機(jī)游動(dòng)于像控點(diǎn)進(jìn)行像控點(diǎn)三維坐標(biāo)測(cè)量。全線航測(cè)像控點(diǎn)測(cè)量?jī)H用5d作業(yè)時(shí)間。

經(jīng)過(guò)平差處理，像控點(diǎn)平面點(diǎn)位精度達(dá)到了優(yōu)于0.10m的精度，最弱邊相對(duì)中誤差為1/43734。

由此可見(jiàn)，GPS測(cè)量作航測(cè)控制，不僅具有高精度，而且具有極大的靈活性。它改變了逐步控制的測(cè)量模式，其效率較常規(guī)方法提高5倍以上。

GPS測(cè)量用于密林、密灌地區(qū)路線控制測(cè)量

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，高等級(jí)公路開(kāi)始向山區(qū)、重丘區(qū)嶺區(qū)拓展。這些地區(qū)人煙稀少，植被茂盛。成片的密林、密灌地區(qū)，水平方向通視困難，有時(shí)實(shí)施常規(guī)測(cè)量方法幾乎不可能。

在海南中線新建公路?？谥镣筒螠y(cè)設(shè)中，自石山至永發(fā)鎮(zhèn)約20km，植被覆蓋厚，多為有剌密灌、雜草地，人跡罕見(jiàn)，有多個(gè)火山口。這種地區(qū)紅外儀導(dǎo)線測(cè)量幾乎沒(méi)有可能。為提高高等級(jí)公路測(cè)設(shè)質(zhì)量，采用GPS沿路線每隔2km作一對(duì)GPS點(diǎn)，這一對(duì)GPS點(diǎn)應(yīng)保證足夠的水平通視距離。

利用這2km一對(duì)的GPS通視點(diǎn)，就可在此基礎(chǔ)上前后各支出不超過(guò)1km進(jìn)行放線測(cè)設(shè)工作，既保證了測(cè)設(shè)工作的質(zhì)量，又大大減少了作業(yè)的勞動(dòng)強(qiáng)度，加快了測(cè)設(shè)周期。

在海南中線的20km密林密灌測(cè)設(shè)中，作了11對(duì)GPS通視點(diǎn)。采用TrimbleSE4000單頻接收機(jī)在每個(gè)測(cè)站上觀測(cè)30min，數(shù)據(jù)采樣率為15s，作業(yè)方法是兩臺(tái)接收機(jī)處于固定點(diǎn)上，其余接收機(jī)游動(dòng)于密林密灌區(qū)的埋設(shè)的通視點(diǎn)上。

經(jīng)過(guò)平差處理，這22個(gè)GPS點(diǎn)的最弱點(diǎn)位精度為4.95cm，平均點(diǎn)位精度為2.85cm，平均邊長(zhǎng)相對(duì)中誤差為1/486993。

GPS應(yīng)用展望

從GPS測(cè)量中，可以看出GPS具有很大的發(fā)展前景：

首先，GPS作業(yè)有著極高的精度。它的作業(yè)不受距離限制，非常適合于國(guó)家大地點(diǎn)破壞嚴(yán)重地區(qū)、地形條件困難地區(qū)、局部重點(diǎn)工程地區(qū)等。

其次，GPS測(cè)量可以大大提高工作及成果質(zhì)量。它不受人為因素的影響。整個(gè)作業(yè)過(guò)程全由微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)控制，自動(dòng)記錄、自動(dòng)數(shù)據(jù)預(yù)處理、自動(dòng)平差計(jì)算。

第三，GPSRTK技術(shù)將徹底改變公路測(cè)量模式。RTK能實(shí)時(shí)地得出所在位置的空間三維坐標(biāo)。這種技術(shù)非常適合路線、橋、隧勘察。它可以直接進(jìn)行實(shí)地實(shí)時(shí)放樣、中樁測(cè)量、點(diǎn)位測(cè)量等。

第四，GPS測(cè)量可以極大地降低勞動(dòng)作業(yè)強(qiáng)度，減少野外砍伐工作量，提高作業(yè)效率。一般GPS測(cè)量作業(yè)效率為常規(guī)測(cè)量方法的3倍以上。

第五，GPS高精度高程測(cè)量同高精度的平面測(cè)量一樣，是GPS測(cè)量應(yīng)用的重要領(lǐng)域。特別是在當(dāng)前高等級(jí)公路逐漸向山嶺重丘區(qū)發(fā)展的形勢(shì)下，往往由于這些地區(qū)地形條件的限制，實(shí)施常規(guī)的幾何水準(zhǔn)測(cè)量有困難，GPS高程測(cè)量無(wú)疑是一種有效的手段。

第五篇：GPS在工程測(cè)量中的應(yīng)用1

GPS在工程測(cè)量中的應(yīng)用

摘 要：簡(jiǎn)述了全球定位系統(tǒng)（GPS）的基本結(jié)構(gòu)和測(cè)量原理，總結(jié)了GPS用于工程測(cè)量所具有的特點(diǎn)，介紹了GPS在工程測(cè)量中的應(yīng)用實(shí)例。

關(guān)鍵詞：GPS；工程測(cè)量；應(yīng)用實(shí)例全球定位系統(tǒng)（Global Positioning System，簡(jiǎn)稱GPS）是美國(guó)從20世紀(jì)70年代開(kāi)始研制的用于軍事部門的新一代衛(wèi)星導(dǎo)航與定位系統(tǒng)，歷時(shí)20年，耗資200多億美元，分三階段研制，陸續(xù)投入使用，并于1994年全面建成。GPS是以衛(wèi)星為基礎(chǔ)的無(wú)線電衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)，它具有全能性、全球性、全天候、連續(xù)性和實(shí)時(shí)性的精密三維導(dǎo)航與定位功能，而且具有良好的抗干擾性和保密性。因此，GPS技術(shù)率先在大地測(cè)量、工程測(cè)量、航空攝影測(cè)量、海洋測(cè)量、城市測(cè)量等測(cè)繪領(lǐng)域得到了應(yīng)用［1］，并在軍事、交通、通信、資源、管理等領(lǐng)域展開(kāi)了研究并得到廣泛應(yīng)用。本文介紹GPS在山區(qū)工程測(cè)量中的應(yīng)用，并提出幾點(diǎn)體會(huì)。1 GPS簡(jiǎn)介1．1 GPS構(gòu)成GPS主要由空間衛(wèi)星星座、地面監(jiān)控站及用戶設(shè)備三部分構(gòu)成。（1）GPS空間衛(wèi)星星座由21顆工作衛(wèi)星和3顆在軌備用衛(wèi)星組成。24顆衛(wèi)星均勻分布在6個(gè)軌道平面內(nèi)，軌道平面的傾角為55°，衛(wèi)星的平均高度為20 200 km，運(yùn)行周期為11 h 58 min。衛(wèi)星用L波段的兩個(gè)無(wú)線電載波向廣大用戶連續(xù)不斷地發(fā)送導(dǎo)航定位信號(hào)，導(dǎo)航定位信號(hào)中含有衛(wèi)星的位置信息，使衛(wèi)星成為一個(gè)動(dòng)態(tài)的已知點(diǎn)。在地球的任何地點(diǎn)、任何時(shí)刻，在高度角15°以上，平均可同時(shí)觀測(cè)到6顆衛(wèi)星，最多可達(dá)到9顆。（2）GPS地面監(jiān)控站主要由分布在全球的一個(gè)主控站、三個(gè)注入站和五個(gè)監(jiān)測(cè)站組成。主控站根據(jù)各監(jiān) 測(cè)站對(duì)GPS衛(wèi)星的觀測(cè)數(shù)據(jù)，計(jì)算各衛(wèi)星的軌道參數(shù)、鐘差參數(shù)等，并將這些數(shù)據(jù)編制成導(dǎo)航電文，傳送到注入站，再由注入站將主控站發(fā)來(lái)的導(dǎo)航電文注入到相應(yīng)衛(wèi)星的存儲(chǔ)器中。（3）GPS用戶設(shè)備由GPS接收機(jī)、數(shù)據(jù)處理軟件及其終端設(shè)備（如計(jì)算機(jī)）等組成。GPS接收機(jī)可捕獲到按一定衛(wèi)星高度截止角所選擇的待測(cè)衛(wèi)星的信號(hào)，跟蹤衛(wèi)星的運(yùn)行，并對(duì)信號(hào)進(jìn)行交換、放大和處理，再通過(guò)計(jì)算機(jī)和相應(yīng)軟件，經(jīng)基線解算、網(wǎng)平差，求出GPS接收機(jī)中心（測(cè)站點(diǎn)）的三維坐標(biāo)。

1．2 GPS定位原理GPS定位是根據(jù)測(cè)量中的距離交會(huì)定點(diǎn)原理實(shí)現(xiàn)的［2］。如圖1所示，在待 測(cè)點(diǎn)Q設(shè)置GPS接收機(jī)，在某一時(shí)刻tk同時(shí)接收到3顆（或3顆以上）衛(wèi)星S1、S2、S3所發(fā)出的信號(hào)。通過(guò)數(shù)據(jù)處理和計(jì)算，可求得該時(shí)刻接收機(jī)天線中心（測(cè)站點(diǎn)）至衛(wèi)星的距離ρ

1、ρ

2、ρ3。根據(jù)衛(wèi)星星歷可查到該時(shí)刻3顆衛(wèi)星的三維坐標(biāo)（Xj，Yj，Zj），j＝1，2，3，從而由下式解算出Q點(diǎn)的三維坐標(biāo)（X，Y，Z）：1．3 GPS測(cè)量的特點(diǎn)相對(duì)于常規(guī)測(cè)量來(lái)說(shuō)，GPS測(cè)量主要有以下特點(diǎn)：①測(cè)量精度高。GPS觀測(cè)的精度明顯高于一般常規(guī)測(cè)量，在小于50 km的基線上，其相對(duì)定位精度可達(dá)1×10－6，在大于1 000 km的基線上可達(dá)1×10－8。②測(cè)站間無(wú)需通視。GPS測(cè)量不需要測(cè)站間相互通視，可根據(jù)實(shí)際需要確定點(diǎn)位，使得選點(diǎn)工作更加靈活方便。③觀測(cè)時(shí)間短。隨著GPS測(cè)量技術(shù)的不斷完善，軟件的不斷更新，在進(jìn)行GPS測(cè)量時(shí)，靜態(tài)相對(duì)定位每站僅需20 min左右，動(dòng)態(tài)相對(duì)定位僅需幾秒鐘。④儀器操作簡(jiǎn)便。目前GPS接收機(jī)自動(dòng)化程度越來(lái)越高，操作智能化，觀測(cè)人員只需對(duì)中、整平、量取天線高及開(kāi)機(jī)后設(shè)定參數(shù)，接收機(jī)即可進(jìn)行自動(dòng)觀測(cè)和記錄。⑤全天候作業(yè)。GPS衛(wèi)星數(shù)目多，且分布均勻，可保證在任何時(shí)間、任何地點(diǎn)連續(xù)進(jìn)行觀測(cè)，一般不受天氣狀況的影響。⑥提供三維坐標(biāo)。GPS測(cè)量可同時(shí)精確測(cè)定測(cè)站點(diǎn)的三維坐標(biāo)，其高程精度已可滿足四等水準(zhǔn)測(cè)量的要求。2 應(yīng)用實(shí)例2．1 工程概

況本文涉及的工程由某集團(tuán)公司投資建造，是一個(gè)集休閑、娛樂(lè)、旅游、渡假等功能于一體的綜合項(xiàng)目。工程位于城郊，占地66．7 hm2多，屬兩山夾一溝地形，山地面積約占三分之二。最高處約90 m。山上樹(shù)木茂盛，地形復(fù)雜，通視困難，行走不便。為了該工程的設(shè)計(jì)和施工，需建立首級(jí)控制網(wǎng)?？紤]到工程復(fù)雜，工期較緊，測(cè)區(qū)通視困難，地形起伏大等因素，決定采用GPS測(cè)量。2．2 GPS測(cè)量的技術(shù)設(shè)計(jì)（1）設(shè)計(jì)依據(jù) GPS測(cè)量的技術(shù)設(shè)計(jì)主要依據(jù)1999年建設(shè)部發(fā)布的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《城市測(cè)量規(guī)范》、1997年建設(shè)部發(fā)布的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《全球定位系統(tǒng)城市測(cè)量技術(shù)規(guī)程》［3］及工程測(cè)量合同有關(guān)要求制定的。（2）設(shè)計(jì)精度 根據(jù)工程需要和測(cè)區(qū)情況，選擇城市或工程二級(jí)GPS網(wǎng)作為測(cè)區(qū)首級(jí)控制網(wǎng)。要求平均邊長(zhǎng)小于1 km，最弱邊相對(duì)中誤差小于1／10 000，GPS接收機(jī)標(biāo)稱精度的固定誤差a≤15 mm，比例誤差系 數(shù)b≤20×10－6。（3）設(shè)計(jì)基準(zhǔn)和網(wǎng)形 如圖2所示，控制網(wǎng)共12個(gè)點(diǎn)，其中聯(lián)測(cè)已知平面控制點(diǎn)2個(gè)（I12，I13），高程控制點(diǎn)5個(gè)（I12，I13，105，109，110，其高程由四等水準(zhǔn)測(cè)得）。采用3臺(tái)GPS接收機(jī)觀測(cè)，網(wǎng)形布設(shè)成邊連式。（4）觀測(cè)計(jì)劃 根據(jù)GPS衛(wèi)星的可見(jiàn)預(yù)報(bào)圖和幾何圖形強(qiáng)度（空間位置因子PDOP），選擇最佳觀測(cè)時(shí)段（衛(wèi)星多于4顆，且分布均勻，PDOP值小于6），并編排作業(yè)調(diào)度表。

2．3 GPS測(cè)量的外業(yè)實(shí)施（1）選點(diǎn) GPS測(cè)量測(cè)站點(diǎn)之間不要求一定通視，圖形結(jié)構(gòu)也比較靈活，因此，點(diǎn)位選擇比較方便。但考慮GPS測(cè)量的特殊性，并顧及后續(xù)測(cè)量，選點(diǎn)時(shí)應(yīng)著重考慮：①每點(diǎn)最好與某一點(diǎn)通視，以便后續(xù)測(cè)量工作的使用；②點(diǎn)周圍高度角15°以上不要有障礙物，以免信號(hào)被遮擋或吸收；③點(diǎn)位要遠(yuǎn)離大功率無(wú)線電發(fā)射源、高壓電線等，以免電磁場(chǎng)對(duì)信號(hào)的干擾；④點(diǎn)位應(yīng)選在視野開(kāi)闊、交通方便、有利擴(kuò)展、易于保存的地方，以便觀測(cè)和日后使用；⑤選點(diǎn)結(jié)束后，按要求埋設(shè)標(biāo)石，并填寫點(diǎn)之記。（2）觀測(cè) 根據(jù)GPS作業(yè)調(diào)度表的安排進(jìn)行觀測(cè)，采取靜態(tài)相對(duì)定位，衛(wèi)星高度角15°，時(shí)段長(zhǎng)度45min，采樣間隔10 s。在3個(gè)點(diǎn)上同時(shí)安置3臺(tái)接收機(jī)天線（對(duì)中、整平、定向），量取天線高，測(cè)量氣象數(shù)據(jù)，開(kāi)機(jī)觀察，當(dāng)各項(xiàng)指標(biāo)達(dá)到要求時(shí)，按接收機(jī)的提示輸入相關(guān)數(shù)據(jù)，則接收機(jī)自動(dòng)記錄，觀測(cè)者填寫測(cè)量手簿。2．4 GPS測(cè)量的數(shù)據(jù)處理GPS網(wǎng)數(shù)據(jù)處理分為基線解算和網(wǎng)平差兩個(gè)階段，采用隨機(jī)軟件完成。經(jīng)基線解算、質(zhì)量檢核、外業(yè)重測(cè)和網(wǎng)平差后，得到GPS控制點(diǎn)的三維坐標(biāo)（見(jiàn)表1），其各項(xiàng)精度指標(biāo)符合技術(shù)設(shè)計(jì)要求。3 結(jié)束語(yǔ)通過(guò)GPS在測(cè)量中的應(yīng)用，得到如下體會(huì)。（1）GPS控制網(wǎng)選點(diǎn)靈活，布網(wǎng)方便，基本不受通視、網(wǎng)形的限制，特別是在地形復(fù)雜、通視困難的測(cè)區(qū)，更顯其優(yōu)越性。但由于測(cè)區(qū)條件較差，邊長(zhǎng)較短（平均邊長(zhǎng)不到300 m），基線相對(duì)精度較低，個(gè)別邊長(zhǎng)相對(duì)精度大于1／10 000。因此，當(dāng)精度要求較高時(shí)，應(yīng)避免短邊，無(wú)法避免時(shí)，要謹(jǐn)慎觀測(cè)。（2）GPS接收機(jī)觀測(cè)基本實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化、智能化，且觀測(cè)時(shí)間在不斷減少，大大降低了作業(yè)強(qiáng)度，觀測(cè)質(zhì)量主要受觀測(cè)時(shí)衛(wèi)星的空間分布和衛(wèi)星信號(hào)的質(zhì)量影響。但由于各別點(diǎn)的選定受地形條件限制，造成樹(shù)木遮擋，影響對(duì)衛(wèi)星的觀測(cè)及信號(hào)的質(zhì)量，經(jīng)重測(cè)后通過(guò)。因此，應(yīng)嚴(yán)格按有關(guān)要求選點(diǎn)，擇最佳時(shí)段觀測(cè)，并注意手機(jī)、步話機(jī)等設(shè)備的使用。

（3）GPS測(cè)量的數(shù)據(jù)傳輸和處理采用隨機(jī)軟件完成，只要保證接收衛(wèi)星信號(hào)的質(zhì)量和已知數(shù)據(jù)的數(shù)量、精度，即可方便地求出符合精度要求的控制點(diǎn)三維坐標(biāo)。但由于聯(lián)測(cè)已知高程點(diǎn)較少（僅聯(lián)測(cè)5個(gè)），致使的控制點(diǎn)高程精度較低。因此，要保證控制點(diǎn)高程的精度，必須聯(lián)測(cè)足夠的已知高程點(diǎn)。