筑 工程检测 仪器 技术人员利用gpsⅰ 工程-工程仪器 工程测量仪器 全...
许保刚
[摘 要]工程测量是贯穿整个工程建设的勘察、设计、施工、验收、管理等过程中的重要内容，随着科学技术的发展，近年来涌现出许多先进的测绘技术，其中GPS技术和全站仪的应用较为广泛，本文介绍GPS技术和全站仪的原理，并介绍了利用这两种方法进行矿山测量和公路工程测量的应用优势，结合这两种方法的优势，进行优势互补，提高工程测量的精度和速度。
[关键词]GPS；全站仪；工程测量
中图分类号：P228.4；U412.24 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）24-0337-01
1 引言
工程测量是指在工程建设的勘察设计、施工、验收、运营管理期间所要进行的测量作业，主要包括测量和放样两部分，其涵盖的领域包括建筑、水利、交通、矿山等行业。近年来随着科学技术的进步，测绘技术也正由传统的测绘技术向数字化测绘技术发展，我国的工程测量的发展趋势正在向内外业作业的一体化、数据获取和处理的自动化、测量过程的智能化、测量结果的数字化方向发展，尤其是利用GPS和全站仪技术在工程测量中的应用，比传统的测量方法的测量速度快、效率高、精度高，且节省人力物力财力，这两种技术可以做到优势互补，具有较高的工程推广价值。
2 GPS系统的特点分析
2.1 GPS的概述
GPS即全球定位系统，是美国国防部研制的卫星导航系统，由空间卫星星座、地面监控系统和用户的接收机组成，借助于空中的多个GPS卫星确定地面点的三维坐标和速度等参数的定位系统，具有全球性、全天候、连续性、实时性导航定位的特点以及定时等功能。
2.2 GPS的原理
GPS的主要应用功能有单点导航定位和相对测地定位两种，对于常规的工程测量则应用的是其相对测地定位的功能。相对测地定位的原理是载波相位测量局域差分法，测量时需要在接收机之间求一次差，并且在接收机和卫星观测历元之间求二次差，对这两次差采用差分计算的方式计算出待测基线的长度。为了精确求解整周模糊度，按照特定的算法模型将其作业模式分为静态、快速静态和RTK作业模式三种，静态作业模式主要应用于变形观测和大地测量等高精度的测量，快速静态作业模式的主要特点是效率高，主要应用于精度要求相对较低的施工控制测量，而RTK作业模式能够对数据进行实时处理，主要应用于数据采集与工程放样中[1]。
3 全站仪的功能及用途分析
3.1 全站仪的概述
全站仪是全站型电子素测仪的简称，它集电子经纬仪、光电测距仪和微处理器于一体，由电子测角、电子测距、电子补偿和微机处理装置组成，可以同时进行水平角和垂直角的测量、距离及高差测量和数据处理，其可以在一个固定测点就能完成控制点内所有的测量工作。
3.2 全站仪的原理
全站仪的工作原理根据其功能分为测角原理和测距原理。这两种功能的原理都用到数学的平面几何、立体几何以及微积分等原理，结合测距数据测算其他边短距离和角度等参数，测角功能还用到“角度度盘和角度传感器”来获取角度的數字化数据的原理，而测距功能则与光电测距仪的原理基本相同，主要依靠的是电磁波测相技术[2]。
4 GPS与全站仪在工程测量中的结合应用及比较分析
4.1 GPS和全站仪在矿山测量中的应用比较
4.1.1 GPS技术在矿山测量中的应用
在矿山工程建设准备阶段，需要在整个矿区布置大量的控制点作为建设期间测量、验收和放样的依据，可以利用GPS技术代替传统的测量方法对矿山的控制网进行测量，不仅测量精度高、速度快、效率高，而且观测和处理都是自动化处理，大大降低测量的人工劳动强度，也不需要造标，节省测量的费用支出。另外，在矿山的实际生产中，对矿区进行大比例尺的地形图绘制以及露天采场的采剥工程量验收和点位的放样工作等，都可以利用GPS-RTK技术代替传统的测量技术进行测量作业。
4.1.2 全站仪在矿山测量中的应用
虽然GPS技术在矿上测量中的优势众多，但是在井下的测量作业却无法利用GPS技术，而全站仪则可以在井下发挥出其优势。矿山井下的控制测量有平面控制测量和高程控制测量两种，当巷道较长时可以利用全站仪在中心两侧做控制点，进行闭合导线测量；而利用全站仪进行高程控制测量时其测量精度较低，因此比较适合采取传统方式。另外当斜井坡度较大时，可以利用全站仪进行对向观测，以保证其测量精度。
4.2 GPS和全站仪在公路工程测量中的应用比较
4.2.1 测量环境
利用GPS-RTK作业模式在进行公路工程测量作业时，可以直接对测量目标进行单点作业，不容易受到外界环境的影响，甚至可以在雨雾天气等恶劣的气候环境下进行测试，并且不受光照的影响，可以24小时全天候测量；利用全站仪进行公路工程测量作业时，由于要固定一点然后对目标点位进行测量，所以要求测量点与目标点位之间的视线良好，如果两点之间受雨雾及其他因素阻碍视线，需采用在两点之间增加传递点位坐标等方式进行测量，而且雨雾天气时由于地表的蒸汽较大，还会降低测量的精度。但是当测量目标周围有高大树木或建筑物遮挡时，都会影响这两种方法测量的精度和效率。
4.2.2 测量速度和效率
利用GPS技术进行公路工程测量时，利用的是卫星与接收机之间的无线电波信号，测量站点之间可以不必通视，而且测量流动站的调节是自动调节，不必进行人与人之间的交流，系统会自动引导你去对应的位置，所以测量的速度较快，效率较高，且流动站越多速度越快；而利用全站仪进行公路工程测量和施工放样时，在确定点位时需由测站指挥前点移动棱镜到对应位置上去，且此过程通常要反腐进行多次，而且固定点位与测量点位之间如果有障碍物还要进行清除，所以会浪费很多时间，影响测量速度和测量效率，且利用全站仪进行测量，受人为的因素较大，如果多为测量人员进行配合，现场测量人员的专业水平及配合熟练程度都会直接影响测量作业的速度。
4.2.3 测量精度
利用GPS-RTK技术进行公路工程测量时，测量点位的精度会实时的显示在显示屏上，测量点和放样点的点位精度近乎相同，且对不同的点位进行测量时不会将误差进行累积，所以测量结果的精确度是完全一致的；而利用全站仪进行公路工程测量时，正如前文中所述，当固定点位与测量点位之间有障碍物时需要采取传递点位或支点放样等辅助措施，所以测量的点位精度通常要比正常的放样点位精度低，而在两点之间的长距离测量时还要进行搬站，这样会使测量误差随着搬站而累积，从而影响整体的测量精度。
5 结语
综上所述，在目前的矿山测量及公路工程测量等测量作业中，利用GPS技术和全站仪可以做到优势互补，对于不适合GPS技术进行测量的情况，可以利用全站仪进行补充，可以代替传统的测量方法，提高测量的速度、效率和测量精度，目前在工程测量中的应用越来越广泛。
参考文献
[1] 刘晴来.GPS与全站仪在工程测量中的结合应用[J].科技风，2011（13）：98-98.
[2] 肖南.全站仪在公路工程施工测量中的应用[J].江西建材，2016（11）：200-200.
