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GPS测量在工程测绘上的应用 　　 【择要】 GPS测量技术速度快、成本低、精度高，因而城市与工程控制网络的建立及更新与改造过程中起到了决定性的作用。应用GPS静态相对定位技术，布设精密工程控制网，用于桥梁工程、隧道与管道工程、海峡与地铁贯通工程以及精密设备安装工程等：布设变形监测控制网，用于城市和矿区油田地面沉降监测、大坝变形监测、高层建筑变形监测等；应用GPS实时动态定位技术进行各种工程测量如道路施工放样，桥梁、高层建筑物的动态监测。 　　 【关键词】GPS定位 ；GPS测量；工程测绘 　　GPS定位系统概述 　　 全球定位系统（Global Positioning System----GPS）自1994年由美国全面建成来，它是一种能够定时和测距的空间交汇定位的导航系统，可以向全球用户提供连续、实时和高精度的三维位置、三维速度和时间信息等。GPS系统主要包括三大部分：地面控制部分、空间部分、用户设备部分。其各部分既是具有独立的功能和作用，又是一个配合在一起的有机整体系统。在工作中的实际运用中，主要是用户设备部分。GPS在现在测绘领域得到极大的发展和应用，促成了测绘行业的发展。 　　GPS定位特征 　　 （1）精度高 　　 目前，GPS测量基线的精度已经由过去的10-7高到10-6，而GPS静态相对定位的精度也提高到了毫米级甚至亚毫米级，尤其是高程精度也达到了毫米级。GPS实时动态定位精度也有显著性的突破，可以达到厘米级的定位精度，可以满足各种工程测量的要求。大型建筑物、构筑物变形监测，在采用特殊的观测措施、精密星历和适当的数据处理模型和软件后，平面精度可达亚毫米级，高程精度可稳定在lmm左右。 　　 （2）时间短 　　 随着GPS系统的不断完善，软件水平的不断提高，观测时间已由以前的几小时缩短至现在的几十分钟，甚至几分钟，目前采用静态相对定位模式，观测20km以内的基线所需观测时间，对于双频接收机仅需15~20min；采用快速静态相对定位模式，当每个流动站与基准站相距在15km以内时，流动站观测时间只需l~2min；采取实时动态定位模式，流动站出发时观测1～2min进行动态初始化，然后可随时定位，每站观测仅需几秒钟。因而用GPS技术建立控制网，可以大大提高作业效率。 　　 （3）测站间无需通视 　　 经典测量技术均有严格的通视要求，必须建造大量的觇标，这给经典测量的实施带来了相当的困难。GPS测量只要求测站上空开阔，与卫星问保持通视即可，不要求测站之间互相通视，因而不再需要建造觇标。这一优点既可大大减少测量工作的经费和时间(一般造标费用约占总经费的30％～5O％)，同时也使选点工作变得非常灵活，完全可以根据工作的需要来确定点位位置，也可省去经典测量中的传算点、过渡点的测量工作。 　　 （4）操作简便 　　 随着GPS接收机的不断改进，GPS测量的自动化程度越来越高，有的已趋于“傻瓜化” 。在观测中测量员的主要任务只是安置仪器，边接电缆线，量取天线高和气象数据，监视仪器的工作状态，而其它观测工作，如卫星的捕获，跟踪观测和记录等均由仪器自动完成。结束测量时，仅需关闭电源，收好接收机，便完成了野外数据采集任务。 　　 （5）全天候定位 　　 GPS卫星的数目较多，且分布均匀，保证了全球地面被连续覆盖，使得地球上任何地方的用户在任何时间至少可以同时观测到4颗GPS卫星，可以随时进行全球全天候的各项观测工作，一般除打雷闪电不宜观测外，其它天气(如阴雨下雪、起风下雾等)均不受影响，这是经典测量手段望尘莫及的。这一特点保证了GPS测量的连续性和自动化。 　　 （6）提供全球统一的三维地心坐标 　　 工程使用中需要将三维的GPS基线向量观测值及其方差阵投影转换到工程坐标系的二维平面上，即将GPS基线网投影变换成工程使用测量控制网。其转换的核心是使GPS基线向量网与常规地面网测量控制点原点重合，起始方向一致。为便于工程使用，要求由转换的控制点坐标直接反算的边长与实地量得的边长，在长度上应该相等，即由归算投影改正而带来的变形或改正数，不得大于工程各阶段的精度要求。 　　 二、坐标转换时的投影变形 　　 工程测量是在地面上进行的，而大地计算是在参考椭球面上进行，因此，必须把地面上的观测值换算到椭球参考面上。地面观测值足以水平面和铅垂线为基准的，要将地面观测值换算到。椭球参考面上，就必须对观测值加以改正工程测量中的长度变形。在工程建设地区(如公路、铁路、管线、大型厂矿)布设测量控制网时，其成果不仅要满足地形图测量的需要，而且还应满足一般工程放样的需要。在线路测量中，总是要将测得的数据经计算再放到实地，而施工放样时要求控制网由坐标反算的长度与实测的长度较差满足相关规范的要求，但国家坐标系的成果很难满足这样的要