浅谈GPS技术在精密工程测量中的应用

　　摘要：本文针对常见精密工程测量工程和GPS测量的技术特点进行了分析，结合工程案例就常见精密工程控制网的布设方案及数据处理技术进行分析探讨，提出一些实用性较强的技术意见。
　　关键词：精密工程测量；GPS精密高差测量；GPS应用
　　0引言
　　GPS（Globalpositioningsystem）也就是全球定位系统。GPS系统是由卫星，地面站，接收机三部分组成。在地面上，只要用GPS接收机测出3-4颗卫星信号到达本接收机的时间，就可准确推算出接收机所在地的经纬度，海拔高度，时间，运动速度等数据。
　　GPS技术有以下特点：
　　○1能在全球，全天候连续工作。
　　○2能提供高精度的定位。采用差分定位，精度可达厘米级和毫米级；
　　○3功能多，应用广泛。
　　1GPS技术应用于精密工程测量中的特点
　　○1在WGS-84坐标下，GPS测量能取得极高的相对精度，经网平差以后，GPS点的相对定位精度可以达到毫米级甚至亚毫米级，满足精密工程测量的精度要求。
　　○2不要求通视，工作点选择灵活。
　　○3自动化程度高，可实现全天候自动观测。
　　2GPS技术在特大型跨海桥梁施工中的应用
　　2.1RTK技术在跨海桥梁远距离打桩定位中的应用
　　RTK就是基于载波相位观测值的实时动态差分定位技术，能够在野外实时地提供测站点的三维定位结果，并达到厘米级精度。RTK的主要特点是实时、精确和快速，它的出现和发展为海上工程远距离打桩定位提供了一条全新的解决方案。在上海洋山深水港(一期工程)东海大桥、苏通长江公路大桥及杭州湾大桥等特大型跨海桥梁工程的基桩施工中，RTK技术得到了成功的应用。这里主要结合东海大桥基桩施工实例，介绍海上工程GPS远距离打桩定位系统的基本原理和应用情况。海上工程GPS远距离打桩定位系统由GPS基准站、GPS流动站、激光测距仪及其它专用检测设备、计算机和专用测控软件等几部分组成(图1)。其定位原理是：在岸上已知控制点上设置基准站，在打桩船船体的中前部适当位置安装两台(或三台)GPS定位天线，以RTK模式实时测出打桩船上两个(或三个)固定点的三维坐标，同时根据检测船体横摇和纵倾值，计算出理论上水平的船位坐标和方位角。再根据船体前端免棱镜激光测距仪测定的桩身相对位置，通过船体与打桩架的几何关系，推算出桩位坐标和方位，从而达到通过GPS控制桩位的目的。
　　
　　图1GPS远距离打桩定位系统点位示意图
　　该系统能有效地进行打桩船倾角检测、桩顶标高检测、锤击数检测和贯入度计算以及桩中心位置修正等工作。
　　2.2基准站的设立及GPS接收机的选型
　　东海大桥首级平面控制网由芦潮港老大堤上的两个基岩点L1、L2和岛屿端小洋山上的三个控制点Y1、Y2、Y3组成。为了满足全桥范围内桩基施工定位的需要，在海上适当位置建立了A、B、C三个测量平台，测设加密控制点。同时根据需要在芦潮港岸和小洋山上选择房顶等至高点加密控制点，设置基准站。基准站控制点的布设情况如图2所示。
　　
　　图2平面控制点及GPS基准站布置示意图
　　2.3定位测量结果分析
　　监理单位从全部5376根沉桩中，抽取1725根桩进行了桩位检测。按RTK模式测定竣工后的桩位中心坐标，并与设计坐标进行对比，得出如表1所列的检测结果。
　　
　　表1桩位检测结果分析表
　　根据《港口工程质量检验评定标准》中“桩位偏差不得超过300mm及偏差超限不得超过30%(斜桩)”的规定，东海大桥基桩桩位偏差完全符合规范要求。
　　３结束语
　　GPS定位技术以其全天候、高精度、自动化、高效益等显著优点，被广泛应用于各种工程测量中，也给海上工程远距离施工定位提供了一种全新的解决方案，它能有效地解决常规地面测量技术无法独立完成的宽水域远距离施工定位难题，而且能显著地加快施工速度、提高工程质量和经济效益、加速实现施工测量自动化和数字化。同时我们也清楚地认识到，GPS技术在桥梁高程测量等方面的应用效果尚不十分理想，需要深入开展相关方面的理论和应用研究。但我们深信，随着全球定位系统的不断改进，硬、软件的不断完善，GPS测量定位技术将在特大型跨海桥梁工程施工中发挥越来越显著的作用，创造出更加巨大的经济和社会效益。
　　
　　参考文献
　　[1]徐绍铨，张华海等.GPS测量原理及应用.武汉：武汉测绘科技大学出版社，1998
　　[2]曾志远.卫星遥感图像计算机分类与地学应用研究.北京：科学出版社，2004

《浅谈GPS技术在精密工程测量中的应用》

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