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GPS实时动态测量技术在工程测量中的应用

2023-08-30 77 上传者：管理员

摘要：GPS实时动态测量技术在工程测量中具有明显的应用优势，实践表明：在土地测量中与全站仪测量结果相比，获得三维坐标的较差值均小于±50 cm；在地形测量中与航空摄影测量结果相比，获得三维坐标的较差值介于-0.36～0.44 m，均小于±50 cm。说明该技术在工程测量中具有高的测量精度，能够满足工程测量精度要求，该方法值得推广。

关键词：
GPS实时动态测量技术
动态定位
地形测量
工程测绘
工程测量
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GPS实时动态测量技术是一种基于载波相位的实时差分GPS测量技术，是数据传输技术与GPS测量技术的集成体[1]，显示了实时动态定位和高精度的目的，是GPS测量技术的重大突破。GPS实时动态测量技术突破了传统的“先控制→加密测量→再测图→工程放样”的模式，实现了自动化数字成图、工程放样一步到位[2]，显著减少了外业劳动强度，提高了外业作业效率。随着工程建设精度要求不断提高，对测量技术和测量效率提出了更高的要求，将GPS实时动态测量技术应用于工程测量，不仅能够获得更高精度的测量成果，而且该方法具有受环境影响小、效率高、机动灵活和精度高的优势[3]。因此，本文以该方法为研究对象，结合实例分析该技术在工程测量中的应用，为该技术的推广提供参考。

1、GPS实时动态测量技术基本原理

使用GPS实时动态测量方法获取被测目标物三维坐标的基本原理为：首先在基准站内安装一台GPS接收机和传输数据的电台，前者用于连续跟踪观测所有可以接收的卫星信号，后者将接收到的卫星信号以及基准站的已知坐标信息通过数据传输系统发送至流动接收机[4]；其次流动接收机将采集的GPS观测数据与基准站的坐标信息进行对比，形成实时差分观测值；最后通过动态实时数据处理，就可获得流动接收机在该点的实时三维坐标信息，从而实现实时动态定位的目的。

GPS实时动态测量技术在实时动态定位测量中的操作流程主要包括：①在开始作业之前，将流动接收机放置在某一固定点，静止观测3～5 min后进行初始化处理；或者使用AROF技术，在动态条件下进行初始化；②完成初始化后，就可使用流动接收机按照设计路线以及采样间距等，自动进行每历元的观测；③将流动接收机采集的数据与基准站传输的数据进行差分处理，就可以获得被测点的实时动态三维坐标。综上所述，GPS实时动态测量具有操作简便的优势，其外业操作示意见图1。

2、GPS实时动态测量技术在工程测量中的应用

2.1用地测量

工程用地测量是工程建设的基础，不仅关系着邻近居民权益，而且直接影响工程施工质量。因此，快速获取高精度的测量成果是缓解用地纠纷以及提高建设质量的前提。GPS实时动态测量技术具有较高的测量精度，前人资料研究显示，当基准站在测绘区域15 km附近时，若选择快速静态测量模式，则测量精度可达1～2 cm，这一精度在城市建设工程或者公路、铁路修建过程中具有较高的实用性，主要表现在：①精度高，能够满足工程施工精度要求；②流动接收机的使用范围较大，减少了基准站的移设次数，提高了测量效率。

图1 GPS实时动态测量技术定位示意图

为对比分析GPS实时动态测量技术，采用传统的全站仪测量方式以及多次GPS实时动态测量结果分析测量精度。本次随机抽取了工程建设范围内的5处控制点，进行5次平行测量，求取了5组数据的平均值作为观测值，统计数据见表1。由表1可知：使用GPS实时动态测量获得5组观测值基本一致，其X的偏差介于0.07～0.23 m，平均为0.14 m;Y的偏差介于0.11～0.39 m，平均为0.19;Z的偏差为0.11～0.31 m，平均为0.17 m，说明使用GPS实时动态测量所获被测点的三维坐标数据是稳定的。同时，与全站仪测量数据对比可知，X的较差介于-0.36～0.80m,Y的较差介于-0.34～0.52m,Z的较差介于-0.35～0.26m，基本均小于±50 cm，说明使用该方法所获坐标的精度是较高的，能够满足工程测量的基本需求。

表1 GPS实时动态测量与全站仪测量结果对比表

2.2施工放样

施工放样是工程测量的重要组成部分，其工程点测量精度直接影响工程质量。传统的测量仪器在施工放样过程中必须在室内计算好放样的各种元素，如起点坐标、终点坐标、半径、曲线转角等，且在放样过程中需要多人协同配合才能完成外业工作。将GPS实时动态测量方法应用于工程放样，仅需在放样之前将各个元素输入流动接收机即可，在外业操作过程中仅需一人就可完成全部放样测量工作，不仅操作简单灵活，而且效率高、精度高，提高了施工放样进度。

2.3地形测量

地形测量是工程施工过程中重要的基础图件之一。一般来说，传统的地形测图方法不仅工作效率低、外业工作量大，而且精度较低，成本高。同时，随着无人机技术和实时动态定位技术的发展，航空摄影测量技术得到了快速发展，在地形测图方面应用极为广泛。但是，在工程测量过程中，需要的地形测图范围较小，若使用航空摄影测量技术成本高；若使用传统的测图方法，则效率低、外业工作量大。因此，将GPS实时动态测量技术应用于小范围地形图测量，不仅具有精度高、成本低的优势，而且降低了测绘成本，提高了测量效率。鉴于此，本文针对某工程修建过程中小范围地形测量成果，与早期开展的大范围航空摄影测量成果进行对比，分析其精度的可靠性，统计数据见表2。

由表2可知：使用GPS实时动态测量技术与航空摄影测量技术测量结果基本一致，数据变化范围基本一致，X的较差介于-0.36～0.42 m,Y的较差介于-0.35～0.44 m,Z的较差介于-0.35～0.34m，均小于±10，说明使用该方法所获地形图的精度是较高的，能够满足工程测量的基本需求。

表2 GPS实时动态测量与航空摄影测量结果对比表

控制测量是工程测量的重要内容，以控制点等为主，是工程放样、地形测量等测量校对的主要依据。控制点一般是均匀分布在工程建设区域内以及周边，使得控制点较为分散，若使用传统的测量技术具有搬动设备频率高的缺陷。由于GPS实时动态测量在15 km范围内具有高的测量精度，在该范围内仅需要设置一处基准站即可完成以基准站为圆心，半径为15 km范围内的测量任务。因此，将GPS实时动态测量应用于控制测量，具有操作简便、效率高和精度高的优势[5]。

2.5其他方面测量

工程测量内容是丰富的，不仅包括施工测量、放样测量、地形测量、控制点测量等，还包含了施工过程中涉及的房屋测量、水域测量，尤其是在城市规划以及建设过程中，后两种测量工作量较大，也是产生纠纷的主要环节。由于城市房屋分布较为集中，具有成片、成带分布的特征，在缺少图根的条件下，利用少量的基准点坐标信息，就可完成较大面积范围内的界址测量工作，且测量精度满足房屋测量确权登记的精度要求。同时，由于GPS实时动态测量技术自动化程度高，在软件中可自动生成数字化图件，减少了后期数据处理工作量。此外，由于GPS实时动态测量所获坐标信息均为三维坐标，可通过软件处理形成三维图件，能够更加直观反映房屋、水系等的分布特征。

3、结论

综上所述，GPS实时动态测量技术是一种基于载波相位的实时差分GPS测量技术，该技术融合了数据传输技术与GPS技术。文章在分析GPS实时动态测量技术基本原理以及工作流程的基础上，以某工程测量为例讲述了该方法在工程测量中的应用，同时与传统的全站仪测量方法以及现代化航空摄影测量对比，所获测量精度均能够满足国家规范要求。同时，将该技术推广，不仅具有操作简便、外业工作量小、效率高、精度高的优势，而且具有更低的测量成本，尤其是在公路测量、铁路测量等距离较长的测绘工作中，更具优势。

参考文献:

[1] 沈雪峰,高成发,潘树国.基于星型结构的虚拟参考站网络实时动态测星关键算法研究[J].测绘学报,2012,41(01):33-40.

[2] 乔天荣.网络RTK实时动态测星技术在地质勘查测量中的应用[J].测绘与空间地理信息,2012,35(01):137-138+141.

[3]周立,王继刚.海岸线GPS实时动态测量技术及误差影响[J].测绘科学,2008(03):9-12.

[4]明新山.浅谈数字化测绘技术在工程测量中的应用[J].西部资源,2021(05);:71-73.

[5]周建郑,杨中利.GPS实时动态测量在故县水库水下地形测量中的应用[J].海洋测绘,2002(03):32-34.

文章来源:王超锋.GPS实时动态测量技术在工程测量中的应用[J].西部资源,2023(04):142-143.