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摘要：本文主要讨论了GPS技术在大连市西部通道工程中的应用。包括起算数据的选择，观测中所采用的指标以及成果处理等问题。
关键词：GPS技术静态测量动态测量特点 应用
Abstract: this paper mainly discussed the GPS technology in dalian west channel engineering application. Including the date the choice of data, observation of the index and achievements processing.
Keywords: GPS technology the static measurement dynamic measurement features application
中图分类号： P228.4 文献标识码：A文章编号：
1.引言
GPS (Global Positioning System)即全球定位系统的简称，而其中文简称为“球位系”。它是20世纪70年代由美国陆海空三军联合研制的新一代空间卫星导航定位系统 ，这个系统利用卫星，在全球范围内实时进行定位、导航。目前，该技术已广泛应用于地形测量、航空摄影测量、地籍测量、工程测量等各个领域。
GPS技术是当今社会發展最快的技术之一，GPS定位技术以其速度快，精度高，全天候不受通视条件限制、费用省、操作简单等优良特性被广泛应用于工程测量中。时至今日，可以说GPS定位技术已完全取代了用常规测角、测距手段建立大地控制网。特别是在城市控制网方面正逐步取代传统的测量方法。本文以大连市西部通道整体测量为例，简要介绍GPS定位技术在市政工程测量中的应用。
GPS网布设的原则及方式
GPS城市网的布设应依据《全球定位系统城市测量技术规程》（CJJ73-97）视其使用目的和精度要求，即所需精度和密度，以节约经费、方便实用为原则，进行优化设计。一般情况下，应通过独立观测边构成几何图形，且边数应不超过3条，即构成若干独立的同步或异步闭合环。布网时要考虑到有一定的重复基线，采用边链接方式以便提高网精度及可靠性。
3.工程概况
大连西部通道建设项目位于大连市西部地区，西部通道北起大连周水子国际机场，向南经红港路、华林路至教养院，在石门山开凿1.5公里的隧道，跨红旗中路魏台桥，沿马栏河畔经红凌路、西南路、五一路、中山路、高尔基路，终点至胜利路，全长约10公里，按双向四排道规划设计，为南北主干道，对沟通大连城区西部现有道路，改善城市路网结构，促进城市道路畅通具有重要意义。建成通车后，将大大缓解大连西部的交通压力，促进区域经济快速发展。
4.GPS静态测量在本工程中的应用
4.1.本次测量坐标系选用大连城建坐标系，及WGS-84坐标系。
4.2.技术指标及精度
参照《全球定位系统城市测量技术规程》，结合实际经验，执行如下技术指标。
（1）测站点开阔：卫星高度角≥15°；
（2）有效观测卫星总数≥4；
（3）卫星图形强度（PDOP）≤5；
（4）时段长度（min）50—100；
（5）数据采样间隔（s）10；
4.3.本次所布控制网，北起石家沟山和沙河口山，并以该两点作为起算点，分别布设S007、S009、S011、 C010、C014.线路如图所示：
4.4.关键环节的把握
本线路所有平面控制点均按四等GPS点观测值表进行施测，采用边连式进行数据采集。观测时段长度除要考虑规范要求外，还充分考虑到点位的净空条件、卫星状况、基线长度、使用仪器性能等因素，酌情决定是否做适当的延长。
5.内业处理及精度评定
5.1.内业处理使用ASHTECH SOLUTIONS 2.6对观测数据进行处理解算。首先在WGS-84坐标系下进行三维自由网平差，然后在此基础上进行城建坐标系的二维约束平差。
6.GPS动态测量的应用
使用GPS进行动态定位时，GPS分为参考站（基准站）和流动站两种，一般参考站为一台GPS加发射电台，流动站至少一台GPS，也可安排两台（或更多台GPS），通常称为“1+1”或“1+2”。参考站的作用是把GPS观测值和所设站的已知坐标数据通过数据链发送给流动站，流动站的作用一是采集GPS观测的数据；二是在采集数据的同时接收数据链发送来的参考站数据，在流动站形成差分观测值后实时定出流动站的三维坐标。一般来说，流动站可处于静止状态，也可以处于运动状态，可在一个已知点上初始化后再进行动态作业，也可以在运动状态下进行初始化，并在动态条件下解求出整周模糊度。求出整周模糊度后，则每个历元都可进行实时定位，但必须保证始终锁住4颗或4颗以上的卫星。至于整周模糊度的解算方法种类很多，这也是目前许多学者研究的课题之一。
使用RTK作业有如下优点：
1）、 RTK作业自动化、集成化程度高，测绘功能强大。RTK可胜任各种测绘内、外业。流动站利用内装式软件控制系统，无需人工干预便可自动实现多种测绘功能，使辅助测量工作极大减少，减少人为误差，保证了作业精度。
2）、降低了作业条件要求。RTK技术不要求两点间满足光学通视，只要求满足“电磁波通视”和对天基本通视，因此，和传统测量相比，RTK技术受通视条件、能见度、气候、季节等因素的影响和限制较小，在传统测量看来由于地形复杂、地物障碍而造成的难通视地区，只要满足RTK的基本工作条件，它也能轻松地进行快速的高精度定位作业。
3）、定位精度高，数据安全可靠，没有误差积累。不同于全站仪等仪器，全站仪在多次搬站后，都存在误差累积的状况，搬的越多，累积越大，而RTK则没有，只要满足RTK的基本工作条件，在一定的作业半径范围内，RTK的平面精度和高程精度都能达到厘米级。
4）、作业效率高。在一般的地形地势下，高质量的RTK设站一次即可测完10km半径左右的测区，大大减少了传统测量所需的控制点数量和测量仪器的“搬站”次数，仅需一人操作，在一般的电磁波环境下几秒钟即得一点坐标，作业速度快，劳动强度低，节省了外业费用，提高了测量效率。
5）、操作简便、数据处理能力强。RTK的基准站无需任何设置，移动站就可以边走边获得测量结果坐标或进行坐标放样。数据输入、存储、处理、转换和输出能力强，能方便快捷地与计算机、其它测量仪器通信。
本次工程采用“1+1”动态测量模式进行工程碎部测量，包括现有地形补测、道路的原地面纵断高程及横断高程测量、红旗高架桥及西南桥桥梁桩位原地面高程测量、石门山隧道纵断面原地面高程、道路中线放样、动迁线放样等。测量精度达到规范及工程要求。
结束语
通过实践我们可以知道，利用GPS技术在工程中的应用，既保证了作业精度，也提高了作业效率，缩短了施工工期，同时也取得了良好的经济效益和社会效益。GPS技术在未来的测量工作中必将得到更广泛的应用。
参考文献：
1《GPS测量原理及应用》 编著徐绍铨等武汉测绘科技大学出版社
2赖荣坚,张奋程,林次颖;浅论GPS的全球定位原理[J];华南师范大学学报(自然科学版);1992年02期
3陈俊勇,胡建国;GPS技术的新进展[J];测绘工程;1996年02期
4施一民;沪杭高速公路GPS线路控制网的测设[J];测绘工程;1996年02期
5邹小军,江新清;GPS在地籍测量控制网中的应用[J];电力勘测;1996年01期
6朱宏军;王伟;郑洪达 GPS-RTK 的优点及应注意的问题 [期刊论文] -黑龙江水利科技2006(4)
7谢世杰;奚有根 RTK的特点与误差分析 [期刊论文] -测绘工程2002(02)
作者简介：毕仁勇 就职于大连市市政设计研究院有限责任公司
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。
关键词：GPS技术静态测量动态测量特点 应用
Abstract: this paper mainly discussed the GPS technology in dalian west channel engineering application. Including the date the choice of data, observation of the index and achievements processing.
Keywords: GPS technology the static measurement dynamic measurement features application
中图分类号： P228.4 文献标识码：A文章编号：
1.引言
GPS (Global Positioning System)即全球定位系统的简称，而其中文简称为“球位系”。它是20世纪70年代由美国陆海空三军联合研制的新一代空间卫星导航定位系统 ，这个系统利用卫星，在全球范围内实时进行定位、导航。目前，该技术已广泛应用于地形测量、航空摄影测量、地籍测量、工程测量等各个领域。
GPS技术是当今社会發展最快的技术之一，GPS定位技术以其速度快，精度高，全天候不受通视条件限制、费用省、操作简单等优良特性被广泛应用于工程测量中。时至今日，可以说GPS定位技术已完全取代了用常规测角、测距手段建立大地控制网。特别是在城市控制网方面正逐步取代传统的测量方法。本文以大连市西部通道整体测量为例，简要介绍GPS定位技术在市政工程测量中的应用。
GPS网布设的原则及方式
GPS城市网的布设应依据《全球定位系统城市测量技术规程》（CJJ73-97）视其使用目的和精度要求，即所需精度和密度，以节约经费、方便实用为原则，进行优化设计。一般情况下，应通过独立观测边构成几何图形，且边数应不超过3条，即构成若干独立的同步或异步闭合环。布网时要考虑到有一定的重复基线，采用边链接方式以便提高网精度及可靠性。
3.工程概况
大连西部通道建设项目位于大连市西部地区，西部通道北起大连周水子国际机场，向南经红港路、华林路至教养院，在石门山开凿1.5公里的隧道，跨红旗中路魏台桥，沿马栏河畔经红凌路、西南路、五一路、中山路、高尔基路，终点至胜利路，全长约10公里，按双向四排道规划设计，为南北主干道，对沟通大连城区西部现有道路，改善城市路网结构，促进城市道路畅通具有重要意义。建成通车后，将大大缓解大连西部的交通压力，促进区域经济快速发展。
4.GPS静态测量在本工程中的应用
4.1.本次测量坐标系选用大连城建坐标系，及WGS-84坐标系。
4.2.技术指标及精度
参照《全球定位系统城市测量技术规程》，结合实际经验，执行如下技术指标。
（1）测站点开阔：卫星高度角≥15°；
（2）有效观测卫星总数≥4；
（3）卫星图形强度（PDOP）≤5；
（4）时段长度（min）50—100；
（5）数据采样间隔（s）10；
4.3.本次所布控制网，北起石家沟山和沙河口山，并以该两点作为起算点，分别布设S007、S009、S011、 C010、C014.线路如图所示：
4.4.关键环节的把握
本线路所有平面控制点均按四等GPS点观测值表进行施测，采用边连式进行数据采集。观测时段长度除要考虑规范要求外，还充分考虑到点位的净空条件、卫星状况、基线长度、使用仪器性能等因素，酌情决定是否做适当的延长。
5.内业处理及精度评定
5.1.内业处理使用ASHTECH SOLUTIONS 2.6对观测数据进行处理解算。首先在WGS-84坐标系下进行三维自由网平差，然后在此基础上进行城建坐标系的二维约束平差。
6.GPS动态测量的应用
使用GPS进行动态定位时，GPS分为参考站（基准站）和流动站两种，一般参考站为一台GPS加发射电台，流动站至少一台GPS，也可安排两台（或更多台GPS），通常称为“1+1”或“1+2”。参考站的作用是把GPS观测值和所设站的已知坐标数据通过数据链发送给流动站，流动站的作用一是采集GPS观测的数据；二是在采集数据的同时接收数据链发送来的参考站数据，在流动站形成差分观测值后实时定出流动站的三维坐标。一般来说，流动站可处于静止状态，也可以处于运动状态，可在一个已知点上初始化后再进行动态作业，也可以在运动状态下进行初始化，并在动态条件下解求出整周模糊度。求出整周模糊度后，则每个历元都可进行实时定位，但必须保证始终锁住4颗或4颗以上的卫星。至于整周模糊度的解算方法种类很多，这也是目前许多学者研究的课题之一。
使用RTK作业有如下优点：
1）、 RTK作业自动化、集成化程度高，测绘功能强大。RTK可胜任各种测绘内、外业。流动站利用内装式软件控制系统，无需人工干预便可自动实现多种测绘功能，使辅助测量工作极大减少，减少人为误差，保证了作业精度。
2）、降低了作业条件要求。RTK技术不要求两点间满足光学通视，只要求满足“电磁波通视”和对天基本通视，因此，和传统测量相比，RTK技术受通视条件、能见度、气候、季节等因素的影响和限制较小，在传统测量看来由于地形复杂、地物障碍而造成的难通视地区，只要满足RTK的基本工作条件，它也能轻松地进行快速的高精度定位作业。
3）、定位精度高，数据安全可靠，没有误差积累。不同于全站仪等仪器，全站仪在多次搬站后，都存在误差累积的状况，搬的越多，累积越大，而RTK则没有，只要满足RTK的基本工作条件，在一定的作业半径范围内，RTK的平面精度和高程精度都能达到厘米级。
4）、作业效率高。在一般的地形地势下，高质量的RTK设站一次即可测完10km半径左右的测区，大大减少了传统测量所需的控制点数量和测量仪器的“搬站”次数，仅需一人操作，在一般的电磁波环境下几秒钟即得一点坐标，作业速度快，劳动强度低，节省了外业费用，提高了测量效率。
5）、操作简便、数据处理能力强。RTK的基准站无需任何设置，移动站就可以边走边获得测量结果坐标或进行坐标放样。数据输入、存储、处理、转换和输出能力强，能方便快捷地与计算机、其它测量仪器通信。
本次工程采用“1+1”动态测量模式进行工程碎部测量，包括现有地形补测、道路的原地面纵断高程及横断高程测量、红旗高架桥及西南桥桥梁桩位原地面高程测量、石门山隧道纵断面原地面高程、道路中线放样、动迁线放样等。测量精度达到规范及工程要求。
结束语
通过实践我们可以知道，利用GPS技术在工程中的应用，既保证了作业精度，也提高了作业效率，缩短了施工工期，同时也取得了良好的经济效益和社会效益。GPS技术在未来的测量工作中必将得到更广泛的应用。
参考文献：
1《GPS测量原理及应用》 编著徐绍铨等武汉测绘科技大学出版社
2赖荣坚,张奋程,林次颖;浅论GPS的全球定位原理[J];华南师范大学学报(自然科学版);1992年02期
3陈俊勇,胡建国;GPS技术的新进展[J];测绘工程;1996年02期
4施一民;沪杭高速公路GPS线路控制网的测设[J];测绘工程;1996年02期
5邹小军,江新清;GPS在地籍测量控制网中的应用[J];电力勘测;1996年01期
6朱宏军;王伟;郑洪达 GPS-RTK 的优点及应注意的问题 [期刊论文] -黑龙江水利科技2006(4)
7谢世杰;奚有根 RTK的特点与误差分析 [期刊论文] -测绘工程2002(02)
作者简介：毕仁勇 就职于大连市市政设计研究院有限责任公司
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。