冯冲高祥雨
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摘要：GPS全球定位系统（GlobalPositioningSystem）在市政工程测量中的应用，在最近的两年得到了快速的发展和进步，这主要是依赖于GPS系统能对全球随便一个地方的用户全天候不间断地连续提供高精度的三维坐标、三维速度和时间信息等技术数据。本文分析GPS测量系统工作原理的基础上，分别对其在市政公路测量和市政电力测量中的应用展开分析，并提出注意事项。
关键词：全球定位系统；市政工程测量；公路；电力
引言：全球定位系统的全称是导航卫星定时测距全球定位系统，它是一种可以通过定时和测距进行空间交会定点的导航系统，同时它可以向全球用户提供连续，及时，高精度的三维坐标、三维速度和时间信息。GPS定位在市政工程测量中有很大的应用潜力。近年来，GPS接收机的小型化、小功耗给GPS用于工程测量提供了有利的硬件条件，而且据调查显示，在缩短工期、降低成本和设计的灵活性方面，全球定位系统也有多方面优势。
一、GPS定位原理
1.GPS系统是一种采用距离交会法的卫星导航定位系统。在需要的位置点架设GPS接收机，在某一时刻同时接收了3颗以上的GPS卫星所发出的导航电文，通过一系列数据处理和计算可求得该时刻GPS接收机至GPS卫星的距离，同样通过接收卫星星历可获得该时刻这些卫星在空间的三维坐标。在GPS测量中通常采用两类坐标系统：一类是在空间固定的坐标系统；另一类是与地球体相固联的坐标系统，称地固坐标系统，我们在市政工程控制测量中常用地固坐标系统。
二、GPS在市政工程测量中的优点和缺点
1.测量中的优点
（1）操作方便
利用GPS系统进行测量工作，可以实现自动化和智能化。GPS系统自动化程度很高，甚至高于“智能型”接收机。在利用GPS系统进行观测和测量时，测量员只需要做安装并开关仪器、采集环境的气象数据、量取天线高、监视仪器的工作状态等工作。这属于准备工作阶段，是必须的。而其他工作，都会有系统自动完成。比如卫星的捕获、跟踪观测等均由仪器自动完成。结束观测时，也仅需关闭电源，收好接机，便完成野外数据采集任务。
（2）定位精度高
一般的双频GPS接收机基线解精度为5mm+1×10-6，而红外仪标称精度为5mm+5×10-6，GPS测量精度和红外仪不相上下，但随着距离的增长，GPS的测量优越性更加突出。它的定位测量精度现在已经达到高标准，市政工程很好的运用了这一特点。
（3）观测时间短，人力消耗少
用GPS进行静态相对定位，在＜20km的短基线上，快速相对定位花费的时间比起以往的时间大大的缩短，一般只需15分钟左右，而在进行市政工程动态相对定位测量时，在开始的准备工作完成后，流动站可进行随时定位，每一站只需要几秒便可以完成。
（4）功能多样，用途广泛
GPS定位系统用途广泛，可用于导航、测量，还可以用于测速、测时。比如说交通部门，是可以通过GPS系统发现道路沿途的天气变化，或是某车超速的具体状况，就可以通过GPS系统传递信息，提醒司机注意安全。这在交通发达，车祸频繁的今天，是十分有用的。并且该系统的精确度高，测速的精度可达0.1m/s，测时的速度可达几十毫微秒。这对其应用领域扩大起了关键性的作用。
（5）提供三维坐标
GPS测量在测定观测站的平面位置同时，还可以同时精确测定大地高程。
（6）全天候作业
GPS观测不受时间以及地点的限制，这给市政工程的工作量节省了大量时间，它不会受到天气等自然状况的影响。传统的测量方式不仅需要人工作业，而且经常花费大量时间观察和取证，现在GPS的自动化作业一站式有效地解决了这些问题，随时随地进行测量。
2.测量中的缺点
（1）建立市政工程控制网时，有一些特殊的地段会阻碍GPS技术的使用，这些区域往往会遇到遮挡信号的问题。我们在进行市政施工时，如果遇到地下的工程或者是很深的隧道控制测量中，这些地方的首级网可以采用GPS技术，但在地下施工控制方案中却无法采用，主要是GPS信号传达不到这些位置，信号的阻碍导致无法正常显示数据，还有一些市政项目会在森林中作业，森林树木繁茂，再强的技术在这种环境下也会受到干扰，很难准确的把握得出的数据值和实际值的差距。
（2）在进行碎部测量和放样时，GPS信号可能会受到高大建筑物的影响，破坏整体计数连续性，这就需要重新操作调整，不但影响观测工作的效率，也会影响工作人员的热情度。
（3）GPS定位技术高程测量时不能直接得到地面点的正常高，只能得到大地高，这限制了GPS技术在高程测量方面的工作效率。
三、GPS在市政工程测量中的运用
1.建立市政工程控制网
一般情况下，市政工程的控制网要求精度高，而且它的覆盖面积小，对于点位密度也有对应标准，我们选用的常规方法是边角网。如今的市政工程中采用的GPS定位方法，建立市政工程控制网呈现多种优势，对于点位选择的限制因素很少，而且施工时间很短，为工程进度节省了时间，进而使工程的成本也有所降低。应用GPS技术建立市政控制网，现在大多选用载波相位静态差分技术，用它来确保精度。应用GPS技术建立道路勘探、施工控制网和工程控制网等具有显著的优势。市政公路勘探、施工的控制网一般都是横向很窄，纵向很长，如果采用传统的方法操作比较麻烦，而且不能同时实施，要分开作业，这样才能避免误差的产生，而现在在市政工程中多采用GPS技术，由于它自身的不需要通视的特点，我们就可以布设间隔距离比较长的GPS点进行控制，提高了工作效率。
2.变形监测
变形监测主要是对市政工程中的设施变形程度，发生位移等现象进行掌控监测，这种监测工作的特点是监测环境复杂，监测技术要求高。常规的监测技术是应用水准测量的方法，监测地基的沉降，应用三角测量的方法，监测地基的位移和整体的倾斜。常规方法外业工作量大，布点收到地形条件影响。而GPS技术能够根据被监测对象的特点，进行周期性重复测量、固定连续GPS测站阵列和实时动态监测，因而在市政工程变形监测领域具有广泛的应用。
结束语：
将GPS与传统的测量方法相比较，可以明显看出GPS的强大功能性，可以完全满足测量工程中的任务，而且可以满足工程测量法要求的控制精度，GPS测量法具有的优点是传统测量无法追赶的，在现代的市政工程测量中，该测量方式已经受到一致好评，未来的工程中对GPS的使用会更加广泛，同时，GPS技术具有精度高、观测时间短、测站间不需要通视和全天候作业等优点，使得三维坐标的测定变得简单，因此，该技术的应用除了在市政及其他工程中，现在已扩展到于航天和航海等多个领域，它的发展前景无限广阔。
参考文献：
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