gps技术在工程施工中的应用

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1、GPS技术在工程施工中的应用福建铁路建设有限公司洪淮斌摘要本文详细介绍了在桥、隧工程施工控制网及工程施工复测中如何应用GPS测量技术，笔者还结合大量的工程实践经验，总结了GPS测量技术在实际工程施工应用中存在的问题以及应注意的事项。关键词GPS测量技术工程施工应用1GPS系统简介1.1GPS系统概况GPS系统的全称是卫星测时导航／全球定位系统（NavigationSatelliteTimingAndRanging/GlobalPositioningSystem），它是美国国防部于1973年12月批准研制的以卫星为基础的无线电导航定位系统，整个系统由三大部分组成——空间GPS卫

2、星星座、地面监控系统以及用户设备GPS接收机。该系统具有全能性（海、陆、空及航天）、全球性、全天候、连续性、实时性的导航、定位和定时的功能，它可以向数目不限的全球用户连续地提供三维坐标、速度及时间信息。2000年5月以来，美国政府取消了“SA”、“AS”等限制民用精度的政策，并研发了一系列提高民用精度的技术（L2载波上增加C/A码、加入第三民用频率L5），进一步改善系统的可用性、安全性和可靠性，使得该系统开始广泛应用于各种运载工具的导航以及高精度的大地测量、精密工程测量等领域。1.2GPS系统的主要特点(1)定位精度高。实践证明，用载波相位观测量进行静态相对定位在小于50km

3、的基线上可达1ppm；300～1500m工程精密定位中，平面位置误差小于1mm（1h以上观测）；实时动态定位（RTK）可达厘米级的精度。(1)观测时间短。目前，20km以内静态相对定位的时间仅需15～20min，快速静态定位只需2min左右，实时动态定位每站观测1～2s就可完成。(2)测站间无需通视。这是GPS技术区别于常规测量的最大优点，尤其是布设长大隧道施工控制网时，可省去大量的传算点、过渡点的测量，大大减少测量作业时间和费用，同时也使选点布网变得非常灵活。(3)操作简便。GPS接收机自动化程度非常高，外业观测时，测量人员的任务只是安置仪器、连接线缆（一体化机则不需要）、

4、量取天线高、开关机及监视仪器工作状态，野外测量工作轻松愉快。(4)全球全天候测量。目前卫星数已达30颗，正常情况下随时都可以进行测量定位。除雷电、台风天气不宜观测外，其它如阴天黑夜、起雾下雨均不影响，这一点也是常规测量所无法比拟的。2GPS技术在工程施工中的应用GPS定位的基本原理是根据几何与物理的一些基本原理，利用空间分布的卫星及其与地面点间距离来交会出地面点位置，从测量的角度来说，它与测距后方交会法相似。为了减少卫星本身及信号传播过程产生的各种误差、克服美国的限制政策，人们经过多年研究和实践，总结出多种不同用途、不同精度的定位技术和方法，在工程施工中应用较多的主要是经典静

5、态相对定位（载波相位静态相对定位）和实时动态相对定位（RTK）两种。2.1经典静态相对定位两台或两台以上的接收机分别安置在一条基线或数条基线的端点，同步观测45min以上，测量精度和可靠性很高（可达5mm＋1ppm），但其定位结果需通过测后处理来获得，不能实时地给出，而且无法实时校核观测数据的质量、定位的精度，故难免会采集到一些不合格的数据而造成返工重测。这种模式主要应用于建立高精度的长大线路、桥隧工程施工控制网。1.1实时动态相对定位RTK测量技术是以载波相位观测量为根据的实时差分GPS测量技术，它的基本思想是选取点位精度较高的控制点作为基准站，在其上安置一台接收机连续观测

6、所有可见卫星，并将观测数据通过无线电台实时发送给流动站接收机，流动站接收机同时接收来自卫星和基准站无线电台的信号，根据相对定位原理实时计算并显示测点的三维坐标（基准站所确立的坐标系）及精度。这种模式的瞬时点位精度可达平面1cm＋1ppm、高程2cm＋1ppm（相对于基准站），可用于线路施工控制网的扩展和加密、线路测量放样、孔桩定位、地形或断面测量等。与常规测量相比，它的最大优点是没有误差累积问题、作业范围大（一个基准站的作业半径一般可达低丘平原8km以上、山区2km）、测量速度快（测量放样2～4s、控制点加密3min）、不需要通视等。1.2静态相对定位技术在工程施工控制网中的

7、应用工程设计控制网，尤其是铁路工程大多仍采用较低等级的全站仪导线作为线路控制网，桥隧没有单独作测量设计，这给我们布设桥隧施工控制网带来很多不便，最大的问题就是缺少高等级控制点，且又必须保证线路前后衔接平顺。如何解决这些问题，使控制网能满足工程要求呢？我们通过查阅大量资料和咨询、调查，并通过栖霞山隧道、襄滁特大桥（全长10.8km）以及温福铁路青岙隧道（6.8km）、五工区桥隧群（7.6km）等工程的实测对照、验证，形成一套完整、可行的解决办法。具体步骤如下：(1)准备工作。包括收集规范、设计图等资料，用