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GPS技术在市政工程测量方面的应用研究.doc

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GPS 技 术 在市 政 工 程 测量 方 面 的 应用 研 究 付饶 哈 尔 滨市 阿 城区 统 一征 地 工作 站 摘 要: GPS 技术在各行业中有着广泛的应用, 在工程中的应用更加普及。但是, GPS 技 术的布设价格十分昂贵。 本文诠释了 GPS 技术, 并具体分析GPS 技术的定 位方式 及在市政工程中的实际应用, 通过与传统作业相比较, 进一步指出 GPS 技术今 后的广阔发展前景。 关键词 : GPS 技术; 市政工程; 测量; RTK 技术; 作 者简 介: 付饶 (1977-) , 男 (满族) , 测绘工程师, 本科。 Application of GPS technology in municipal engineering survey FU Rao Harbin Unified Land Acquisition Workstation of Acheng District; Abstract : GPS technology has a wide range of applications in various industries and its application in engineering has become more and more popular. However, the deployment of GPS technology is very expensive. This paper interprets the GPS technology and analyzes the location of the GPS technology and its practical application in the municipal engineering. By comparing with the traditional homework, the future development of GPS technology is further pointed out. Keyword : GPS technology; Municipal engineering; Measurement; RTK technology; 随着GPS 技术应用的普及, 市政工程对其在测量方面的应用也越加广泛起来。 不 过, 由于 GPS 的布设价格偏高, 因此到目前为止还没有被土建工程及交通建设 大范围地应用, 只是提供控制作用。 但仍可预见的是, 未来市政工程的平面控制 测量基本都将被GPS 技术所取代。 1 GPS 技术 全球定位系统卫星定位技术即 Globa Posi tioingSyster, 简称GPS, 是美国陆 军联合海军及空军共同研制而成的卫星导航系统, 其依据发展的数字地球概念 来不断改善自身硬件与软件, 它可以为各类用户提供三维坐标与速度及时间, 并且具备自动化、 全天候、 连续性、 高效益、 实时性的导航定位与定时优点, 同 时, 其用户是极其隐蔽的, 只接收信号却不用发射任何信号, 故而赢得了广大 用户的好评与信赖, 近几年更是应用到了市政工程的测量方面。 2 GPS 的定位 形式 从GPS 定位的形式上来讲, 可以将其分为单点式定位和相对式定位, 前者以一 台接收机中的观察数据为依据来对接收机的位置进行确定, 采用的是伪距观测 量, 通常用于对车船的概略导航定位。 而后者则是以两台接收机的观测数据来对 观测点之间的相对位置进行确定, 采用伪路观测量或者相对观测量。 然而从 使用 者的天线来看, 可将 GPS 定位分作动态式定位与静态式定位。 2.1 动态 式定位 观测定位的时候, 接收机跟踪 GPS 卫星时与地球表面若是做相对运动, 那么由 接收机此时接收到的 GPS 信号而得来的状态参数则被称为动态式定位, 其特点 在于逐点测量, 多余观量少, 测量精度较低。 动态定位的精度又可分为 3 种, 既 低精度定位、 中等精度定位及高精度定位。 低精度定位适用于对车船等概略导航 的定位。 中等精度定位适合对于城市中的车辆进行导航定位。 高等精度定位适合 于测量放样等厘米级相位差分的定位。 2.2 静态 式定位 在观测定位 的时候, 接收机跟踪GPS 卫星时与地球表面呈静止状态时, 其测量 GPS 信号传播时间的高精度, 结合卫星的已知位置信息, 算出接收机的三位坐标位置。 具备多余观测量大、 定位精度高且可靠性强的优点。 在控制网观测的时 候, 多采用几台接收机使用这种方法进行同时观测, 保证更高的定位精度。 3 GPS 在市政 电力工 程测量中的应用 在市政工程中, 电力工程是重要的组成部分之一, 占据举足轻重的位置。 根据作 业对象的不同, 可以重点分为施工测量和送电工程测量。 电力工程测量具有很多 自身的特点:一方面, 在电力工程中, 尽管厂区建设面积不大, 但是其中各项设 施齐全, 主要包括运输工程、 输变电工程、 管线工程等等。 在电力工程中各项设 施相互交叉, 不能独立地存在。 电力系统是城市建设系统中不可分割的一个组成 部分, 同时在电力工程中又要求达到较高的精确程度, 尤其是在工程放样阶段, 测量是否准确将会直接影响到放样工程的质量, 并且还会引起以后各项施工的 准确度, 甚至会影响到整个电力工程的质量。 在电力工程测量中, 运用 GPS 技术, 将大大提高测量的精确程度和工作效率。 4 市政工程在实际测 量中对GPS 的应用 随着城市建设拓宽老城区街道与改造配套管线等设施的开展, 测绘行业的竞争 愈加激烈。简要分析一下市政工程中使用相位差分定位进行的测量。 4.1 道路 放样 在市政工程测量中, 勘测设计单位在进行测量之前, 有必要进行道路放样, 尤 其是在改造旧道路时, 保留其原路基再进行补通, 同时中线放样必须精确, 这 样才能保证道路纵横面准确地测量, 同时还要具备部分中桩和 导线点。 屹今为止, 大部分市政单位都备有全站仪或经纬仪设备, 但是拥有GPS 设备的极少。 通过已知GPS 或导线点进行 RTK, 要注意几点。 首先是外业前的准备。 将道路中 线按照相关部门给出的规划资料来做出 CAD 模拟图, 并做好桩号的排定, 提取 道路中的各点为坐标。 再者是 GPS 的放样。 如果已知点的位置较好, 可以在此点 上架设基准站。 如果已知点过低或是被遮挡, 可以将基准站架设于高点位置或无 遮挡地点, 以利于信号接收发电台功率作用的发挥。 将这些都安装好后就可以开 始放样, 界面上会显示出 GPS 放样点的信息。若放样的距 离差小于 3m, 则会在 图形上显示正北方。 放样的距离差若大于 3m, 蓝箭头则会指出应该移动的一方, 由观测员进行相应的调整。 若是放样的距离未达到水平距离的设定值, 显示圆点 及目标点、 显示点的参数。 施工中仅仅有中桩是不够的, 必须有中线, 这样才能 定对位置进行确定。 道路施工中, 对放样测量的确定, 主要是靠中桩与正线的连 接。中桩放样完, 穿线也是必不可少的。 4.2 测图 中 RTK 技 术运用 在进行测图时, 要使用 RTK 技术进入点的测量功能来做单点的测量, 并全程化 测量显示。架设好基准站后, 让一人配带流动站站在待 测点2s, 将该点的特征编码输进去, 同时使用电子手段加以纪录。 若是较为复杂的地形, 最好在现场就 拟出草图。 如果点位的精度合乎要求, 测定了一个区域内的地形物点位后, 回到 室内, 令专业测图人员将采集到的数据导出, 并加以编辑, 最后输出地形图。 在 实际市政工程测量工作中, 主要应用了GPS 静态功能与动态功能。 4.3 RTK 与 传统作 业的比 较 RTK 技术减少了由于人为方式产生误差进而发生的返工状况, 提高了GPS 测量的 工作效率, 减短了工期。经过可靠性能的检验, RTK 的实时动态显示可达厘米级 精度的测量成果。 完成中线放样与中桩抄平工作, 精度要求相对较高的道路工程 仍需进行常规的水准测量。RTK 的应用范围较广, 基本可以包括测量道路以及养 护与竣工等多方面。RTK 结合可相应的软件, 达到扬长避短之功效, 发挥双方面 的优势。 在一些有遮挡的地区, 由于对GPS 信号的接收有影响, 因此还要使用全 站仪等传统工具进行测量, 使用解析法与图解法两种方法来对细部进行测量。 所 以, 要结合实际情况, 对新技术与老方法的选择与结合, 以采取切实可行的测 量方法。 5 结语 不论是GPS 卫星静态还是RTK 都已经深入到生产生活中, 并与其他科学不断的发 生相互渗透, 其应用也将越来越广泛。 在测量高程方面值得注意的是, 由于GPS 的参数设定问题, 以致于产生很大程度的误差, 这个与球体有一定的关系。 对于 GPS 技术在市政工程测量方面的应用, 以后将发展得更加广阔。 参考文献 [1] 郑俊锋.GPS RTK 技 术在市政工程测量中的应用[C]//科技、工程与经济社会 协调发展 ——河南省第四届青年学术年会论文 集 (上册) , 2004. [2] 罗永权.RTK 在市政 工程测量中的应用[C]// 华东地区第九次测绘学术交流大 会论文集, 2005. [3] 熊远川.GPS 高程拟 合在长江三峡地区的应用研究[C]//山区河流航道整治技 术学术交流会论文集, 2005. [4] 黄正东, 吴之凌, 于卓, 等. 城市道路规划成果信息化管理模式[C]// 和谐城 市规划 ——2007 中国城市规划年会论文集, 2007. [5] 刘盈.浅谈地面三维 激光扫描技术在市政工程测量中的应用[C]// 现代空间定 位技术应用研讨交流会论文集 (第5 卷第3 集) , 2007. [6] 黄正东, 刘学军.武 汉市公共交通出行信息需求特征分析[C]//2007 第三届 中国智能交通年会论文集, 2007. [7] 周婕, 吴志强.谁持 彩练当空舞 ——城市边缘区反蔓延生态控制圈研究[C]// 生态文明视角下的城乡规划 ——中国城市规划年会论文集, 2008.
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