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【摘 要】目前,GPS系统已广泛应用于大地测量、工程测量、航空摄影测量以及地形测量等方面,工程施工控制测量中GPS应用技术已经相当成熟,本文首先分析了GPS技术,接着对其在工程施工控制测量中的应用进行了解说。以期在实际操作中可以提供相应的理论借鉴与指导。
【关键词】GPS技术;工程施工;控制测量;实际应用
引言
GPS系统主要组成部分有:空间星座、地面监控和用户设备。地面监控部分主要由1个主控站、4个地面天线站和6个监测站组成。用户设备主要为GPS接收机,主要作用是从GPS卫星收到信号并利用传来的信息计算用户的三维位置。GPS卫星接收机种类很多,根据型号分为测地型、全站型、定时型、手持型、集成型;根据用途分为车载式、船载式、机载式、星载式、弹载式。GPS定位原理是一种空间的距离交会原理,测量需要2台GPS接收机同一时刻接收4颗以上GPS卫星发射的信号。
一、GPS技术的运用优缺点
1、优点点
1.1运用广泛。GPS技术在国民经济的各个领域都有被运用到,在各种测量工程中:大地的测量、地震的形变监测、各种工程的检测网等都有运用GPS。同时,GPS技术在工程测量中的应用还有着很广泛的前景,在工程施工过程中自动控制系统也是未来研究GPS定位技术应用的一大方向。
1.2自动化程度高。在工程测量的时候,用GPS接收机进行测量时,只需要一个人把天线准确的安置在测站上,接收机能够自动的测量天线的高度,接通电源,启动接受信号,工作人员只需要的就是在接收机结束测量的时候关闭电源,这时候接收机就已经完成了数据的采集了。如果是一个测站点需要工作人员不断地采集数据,还需要数据的传输,将采集的数据传输到数据处理中心,才能够进行计算和测量的话,不仅仅是耗费人力,还耗费时间,这过程就不能体现GPS技术处理的及时性。
1.3定位精度高。GPS技术测量在十五公里内的短距离精度可以达到毫米级,在几十公里甚至是几百公里的距离相对精度可以达到厘米级。大型的建筑物、构筑物变形监测,在运用一些特殊的观测措施、精密的计算和处理模型和软件之后,平面的精度还可以达到亞毫米。如此的数据就说明了GPS技术的定位精度是比较高的。
1.4观测时间短。就目前的GPS技术在实际中的运用,采用静态的定位模式,观测在二十公里以内的距离,对于单频的接收机可能需要一个小时左右,但是对于双频的来说,只需要十几分钟就好了。如果要采用实时动态的定位模式,时间就更短了,流动站初始化观测需要几分钟(不超过5分钟)后,便可以随时定位,每站观测只需要几秒钟。这些时间数据就充分说明了运用GPS定位技术的便捷性。
1.5全天候实时动态观测。GPS卫星比较多,并且在空间的分布也很均匀,基本能够保证全球的地面都被连续覆盖,因此,在地球上的任何一点,任何时候要进行观测工作,一般都是不会受到天气的影响。不过,在雷雨天气是不适合观测的。进一步的说明,GPS技术的测量技术还是有发展的空间的。
2、GPS测量的缺点
GPS由于接收卫星信号,在直接收到卫星信号的同时,还可能收到经天线周围地面物反射的卫星信号,多种信号叠加就会引起测量参考点的位置变化;GPS测量还存在卫星传播信号误差,电离层折射误差,对流层折射误差,建筑物阻挡无法获得固定解等等,有时会产生浮点、差分和单点解,如果用以上3种状态测量,会造成采集到的各点精度降低。
二、工程施工中GPS测量的注意事项
1、重点、难点加强复核
测量工作本身就要求细心谨慎,如长线路桥梁测量,就更加要求每一个测量数据必须准确可靠。工作中做到细心谨慎,加强复核,重点、难点工程进行定期复核检查,始终牢记测量工作没有小事,无论多么简单的操作工序都应该把它看作一项大事去做。现场工作时,要对控制点进行复核。GPS测量时每次都要先对仪器进行校准,标高测量要进行闭合,避免出现错误。
2、及时归整资料
标段内资料量大,测量队应与资料室密切配合,及时做好测量资料的整理工作。
3、GPS测量方法
GPS进行导线控制测量方法有:静态测量、快速静态测量、RTK等。静态测量是采用2台(或2台以上)静态接收机,分别安置在1条(或数条)基线的端点,根据基线长度和要求的精度,按静态GPS测量系统外业的要求同步观测4颗以上的卫星数时段,时段从30min至几个小时不等。快速静态测量是在牺牲一定精度及可信度的前提下,减少观测时间,获取坐标值,一般对于双频GPS接收机而言,快速静态的观测时间为15min~20min。
三、GPS技术在工程测量中的应用
1、建立工程控制网。工程控制网的网型和精度要求是要与工程项目的性质和要求有很大关联的。工程控制网主要是对工程项目的建设和管理起到基础保护的作用。一般的工程控制网的覆盖面积不太大,因此,要求点位密度较大,精度要求较高。而选用GPS定位技术来建立工程控制网,是由于利用GPS技术的选点位限制比较少,通常作业时间比较短,精度还较高。所以,运用GPS技术建立控制网在工程中很普遍。一般地,采用载波相位静态差分技术来使得利用GPS技术建立的工程控制网的精度达到毫米级。
2、GPS变形监测。GPS变形监测主要是监测像水库大坝、高层大厦等这种建筑物和构筑物地基的沉降、整体的倾斜的情况。比较常规的监测技术是运用水准测量的方法监测地基的沉降;运用三角测量的方法主要是用来监测建筑物的地基位移和整体的倾斜。这些常规的监测方法在实际操作的过程中,耗用的时间非常的长,耗用的劳动力多,很难实现设备的自动化监测,因为所要监测的物体都是体积较大的,并且监测的环境较复杂,而要求监测的精度很高。前面就讲过GPS技术的优点,利用GPS定位技术来监测,能够很明显的看出GPS技术在应用中定位精度高,能够全天候工作等优点。 3、施工水准点的测定。通常,工程项目的设计单位都是采用比较传统的测量技术对工程的水准进行测量,而这种传统的测量方法是没有经过实地的考察和合理的预算的,因此,测出来的水准点距离比较大。利用传统测量方法水准点的距离理想的较大,不够精确,经常给工程的施工带来了很严重的影响。如果是采用GPS技术来确定水准点,能够通过GPS接收机接收GPS卫星传回来的信号,测量、计算出精确的水准点。运用GPS技术来确定水准点,能够确保工程测量的质量,以协调建筑工程施工的进度。如果是要在大型的公路上实地测量,也需要利用GPS技术,通过对路基的全面分析,根据建筑工程对实际路段的勘测,在距离相同的位置设立临时的水准点。
4、工程测量观测时间的确定。GPS定位技术主要是利用几颗GPS卫星的瞬间空间位置作为已知点,通过GPS接收机接受卫星信号来确定接收机和GPS卫星的距离,再通过空间的距离交会来求得GPS接收机的三维坐标。要使得监测的精度能够更高,除了要有足够的可视GPS卫星之外,还要对卫星观测的时间把握好,因为大气的折射会影响观测的结果。所以在运用GPS技术观测的時候,一定要对多方面进行考虑,使得监测的数据更为准确。
四、GPS测量在改造工程中的应用
某地改造工程占地600多万m2,入住10万户、30多万员工家属,从2006年开始,分3期完成建设,2013年底建设完成。
1、扩大测区。该集团公司棚户区、沉陷区改造工程一期900多栋楼房,二期1100多栋房,必须整体测量,扩大测区,周边村庄的排洪区必须列入测区,目前工程整体完工,排水系统不畅通。实际测量中,没有将米庄村列入测区,主排洪流水面标高不明,为了能将建成区雨水、污水排出去,配套相应的加压站、管线,加大工程投资费用。另外,加压站需人工看护、维护等造成日常管理费用加大。
2、数据分析。改造工程占地600多万m2,规划修建横纵五路,各长900m,宽21m。由于测量所得地形图数据分析不足,测图中的现状道路、现实路网、建筑不相吻合,造成拆、重修等投资损失。
3土方平衡计算。分析计算地形图上的标高数据,进行土方平衡计算。大同两区改造工程规划标高造成大量的土方外运,土方堆积如山,达到无地存土的尴尬境地,给工程带来巨大的损失。
结束语:与传统的测量方法相比,GPS技术在工程测量中具有无与伦比的优越性,既提高了工作的效率,又提高了工作的质量。通过对GPS技术在工程测量中的运用分析,GPS技术还是有需要技术人员解决的问题,它还是有短处,如果我们能够更好地避免这些,那么GPS技术的使用价值又会加大。
参考文献:
[1]郭晓华.RTK技术在山区工程测量中的应用[J].科技致富向导.2013(06):112.
[2]李泽光.RTK技术在工程测绘中的应用[J].科技创新与应用.2012(31):89.
[3]曾垒.我国土地整理规划中的技术路线探究[J]硅谷.2010(19):90.
【关键词】GPS技术;工程施工;控制测量;实际应用
引言
GPS系统主要组成部分有:空间星座、地面监控和用户设备。地面监控部分主要由1个主控站、4个地面天线站和6个监测站组成。用户设备主要为GPS接收机,主要作用是从GPS卫星收到信号并利用传来的信息计算用户的三维位置。GPS卫星接收机种类很多,根据型号分为测地型、全站型、定时型、手持型、集成型;根据用途分为车载式、船载式、机载式、星载式、弹载式。GPS定位原理是一种空间的距离交会原理,测量需要2台GPS接收机同一时刻接收4颗以上GPS卫星发射的信号。
一、GPS技术的运用优缺点
1、优点点
1.1运用广泛。GPS技术在国民经济的各个领域都有被运用到,在各种测量工程中:大地的测量、地震的形变监测、各种工程的检测网等都有运用GPS。同时,GPS技术在工程测量中的应用还有着很广泛的前景,在工程施工过程中自动控制系统也是未来研究GPS定位技术应用的一大方向。
1.2自动化程度高。在工程测量的时候,用GPS接收机进行测量时,只需要一个人把天线准确的安置在测站上,接收机能够自动的测量天线的高度,接通电源,启动接受信号,工作人员只需要的就是在接收机结束测量的时候关闭电源,这时候接收机就已经完成了数据的采集了。如果是一个测站点需要工作人员不断地采集数据,还需要数据的传输,将采集的数据传输到数据处理中心,才能够进行计算和测量的话,不仅仅是耗费人力,还耗费时间,这过程就不能体现GPS技术处理的及时性。
1.3定位精度高。GPS技术测量在十五公里内的短距离精度可以达到毫米级,在几十公里甚至是几百公里的距离相对精度可以达到厘米级。大型的建筑物、构筑物变形监测,在运用一些特殊的观测措施、精密的计算和处理模型和软件之后,平面的精度还可以达到亞毫米。如此的数据就说明了GPS技术的定位精度是比较高的。
1.4观测时间短。就目前的GPS技术在实际中的运用,采用静态的定位模式,观测在二十公里以内的距离,对于单频的接收机可能需要一个小时左右,但是对于双频的来说,只需要十几分钟就好了。如果要采用实时动态的定位模式,时间就更短了,流动站初始化观测需要几分钟(不超过5分钟)后,便可以随时定位,每站观测只需要几秒钟。这些时间数据就充分说明了运用GPS定位技术的便捷性。
1.5全天候实时动态观测。GPS卫星比较多,并且在空间的分布也很均匀,基本能够保证全球的地面都被连续覆盖,因此,在地球上的任何一点,任何时候要进行观测工作,一般都是不会受到天气的影响。不过,在雷雨天气是不适合观测的。进一步的说明,GPS技术的测量技术还是有发展的空间的。
2、GPS测量的缺点
GPS由于接收卫星信号,在直接收到卫星信号的同时,还可能收到经天线周围地面物反射的卫星信号,多种信号叠加就会引起测量参考点的位置变化;GPS测量还存在卫星传播信号误差,电离层折射误差,对流层折射误差,建筑物阻挡无法获得固定解等等,有时会产生浮点、差分和单点解,如果用以上3种状态测量,会造成采集到的各点精度降低。
二、工程施工中GPS测量的注意事项
1、重点、难点加强复核
测量工作本身就要求细心谨慎,如长线路桥梁测量,就更加要求每一个测量数据必须准确可靠。工作中做到细心谨慎,加强复核,重点、难点工程进行定期复核检查,始终牢记测量工作没有小事,无论多么简单的操作工序都应该把它看作一项大事去做。现场工作时,要对控制点进行复核。GPS测量时每次都要先对仪器进行校准,标高测量要进行闭合,避免出现错误。
2、及时归整资料
标段内资料量大,测量队应与资料室密切配合,及时做好测量资料的整理工作。
3、GPS测量方法
GPS进行导线控制测量方法有:静态测量、快速静态测量、RTK等。静态测量是采用2台(或2台以上)静态接收机,分别安置在1条(或数条)基线的端点,根据基线长度和要求的精度,按静态GPS测量系统外业的要求同步观测4颗以上的卫星数时段,时段从30min至几个小时不等。快速静态测量是在牺牲一定精度及可信度的前提下,减少观测时间,获取坐标值,一般对于双频GPS接收机而言,快速静态的观测时间为15min~20min。
三、GPS技术在工程测量中的应用
1、建立工程控制网。工程控制网的网型和精度要求是要与工程项目的性质和要求有很大关联的。工程控制网主要是对工程项目的建设和管理起到基础保护的作用。一般的工程控制网的覆盖面积不太大,因此,要求点位密度较大,精度要求较高。而选用GPS定位技术来建立工程控制网,是由于利用GPS技术的选点位限制比较少,通常作业时间比较短,精度还较高。所以,运用GPS技术建立控制网在工程中很普遍。一般地,采用载波相位静态差分技术来使得利用GPS技术建立的工程控制网的精度达到毫米级。
2、GPS变形监测。GPS变形监测主要是监测像水库大坝、高层大厦等这种建筑物和构筑物地基的沉降、整体的倾斜的情况。比较常规的监测技术是运用水准测量的方法监测地基的沉降;运用三角测量的方法主要是用来监测建筑物的地基位移和整体的倾斜。这些常规的监测方法在实际操作的过程中,耗用的时间非常的长,耗用的劳动力多,很难实现设备的自动化监测,因为所要监测的物体都是体积较大的,并且监测的环境较复杂,而要求监测的精度很高。前面就讲过GPS技术的优点,利用GPS定位技术来监测,能够很明显的看出GPS技术在应用中定位精度高,能够全天候工作等优点。 3、施工水准点的测定。通常,工程项目的设计单位都是采用比较传统的测量技术对工程的水准进行测量,而这种传统的测量方法是没有经过实地的考察和合理的预算的,因此,测出来的水准点距离比较大。利用传统测量方法水准点的距离理想的较大,不够精确,经常给工程的施工带来了很严重的影响。如果是采用GPS技术来确定水准点,能够通过GPS接收机接收GPS卫星传回来的信号,测量、计算出精确的水准点。运用GPS技术来确定水准点,能够确保工程测量的质量,以协调建筑工程施工的进度。如果是要在大型的公路上实地测量,也需要利用GPS技术,通过对路基的全面分析,根据建筑工程对实际路段的勘测,在距离相同的位置设立临时的水准点。
4、工程测量观测时间的确定。GPS定位技术主要是利用几颗GPS卫星的瞬间空间位置作为已知点,通过GPS接收机接受卫星信号来确定接收机和GPS卫星的距离,再通过空间的距离交会来求得GPS接收机的三维坐标。要使得监测的精度能够更高,除了要有足够的可视GPS卫星之外,还要对卫星观测的时间把握好,因为大气的折射会影响观测的结果。所以在运用GPS技术观测的時候,一定要对多方面进行考虑,使得监测的数据更为准确。
四、GPS测量在改造工程中的应用
某地改造工程占地600多万m2,入住10万户、30多万员工家属,从2006年开始,分3期完成建设,2013年底建设完成。
1、扩大测区。该集团公司棚户区、沉陷区改造工程一期900多栋楼房,二期1100多栋房,必须整体测量,扩大测区,周边村庄的排洪区必须列入测区,目前工程整体完工,排水系统不畅通。实际测量中,没有将米庄村列入测区,主排洪流水面标高不明,为了能将建成区雨水、污水排出去,配套相应的加压站、管线,加大工程投资费用。另外,加压站需人工看护、维护等造成日常管理费用加大。
2、数据分析。改造工程占地600多万m2,规划修建横纵五路,各长900m,宽21m。由于测量所得地形图数据分析不足,测图中的现状道路、现实路网、建筑不相吻合,造成拆、重修等投资损失。
3土方平衡计算。分析计算地形图上的标高数据,进行土方平衡计算。大同两区改造工程规划标高造成大量的土方外运,土方堆积如山,达到无地存土的尴尬境地,给工程带来巨大的损失。
结束语:与传统的测量方法相比,GPS技术在工程测量中具有无与伦比的优越性,既提高了工作的效率,又提高了工作的质量。通过对GPS技术在工程测量中的运用分析,GPS技术还是有需要技术人员解决的问题,它还是有短处,如果我们能够更好地避免这些,那么GPS技术的使用价值又会加大。
参考文献:
[1]郭晓华.RTK技术在山区工程测量中的应用[J].科技致富向导.2013(06):112.
[2]李泽光.RTK技术在工程测绘中的应用[J].科技创新与应用.2012(31):89.
[3]曾垒.我国土地整理规划中的技术路线探究[J]硅谷.2010(19):90.