浅析GPS定位技术在工程测量中的应用

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浅析GPS定位技术在工程测量中的应用
仲建君
(江苏省核工业二七二地质大队)
摘要：本文通过技术分析，简述了GPS定位技术在工程测量中的优点和缺点。
关键词：GPS定位：工程测量：应用
在测绘领域，随着全站仪的推广普及，传统的经纬仪、测距仪逐渐被
取代。近年来，随着GPS测量技术的发展，工程测量的作业方法更是发生
了历史性的变革。GPS测量通过接收卫星发射的信号并进行数据处理，
从而求定测量点的空间位置，它具有全能性、全球性、全天候、连续性和
实时性的精密三维导航与定位功能，而且具有良好的抗干扰性和保密
性。现已成功应用于工程测量、航空摄影测量、工程变形测量、资源调查
等诸多领域。
1 GPS主要由空间卫星星座、地面监控站及用户设备
三部分构成
(1)GPS空间卫星星座由21颗工作卫星和3颗在轨备用卫星组成。
24颗卫星均匀分布在6个轨道平面内，轨道平面的倾角为55~，卫星的
平均高度为20200kin，运行周期为llh58min。卫星用L波段的两个无线
电载波向广大用户连续不断地发送导航定位信号，导航定位信号中含有
卫星的位置信息，使卫星成为一个动态的已知点。在地球的任何地点、任
何时刻，在高度角l5o以上，平均可同时观测到6颗卫星，最多可达到9
颗。
(2)GPS地面监控站主要由分布在全球的一个主控站、三个注入站
和五个监测站组成。主控站根据各监测站对GPS卫星的观测数据，计算
各卫星的轨道参数、钟差参数等，并将这些数据编制成导航电文，传送到
注入站，再由注入站将主控站发来的导航电文注入到相应卫星的存储器
中。
(3)GPS用户设备由GPS接收机、数据处理软件及其终端设备(如计
算机)等组成。GPS接收机可捕获到按一定卫星高度截止角所选择的待
测卫星的信号，跟踪卫星的运行，并对信号进行交换、放大和处理，再通
过计算机和相应软件，经基线解算、网平差，求出GPS接收机中心(测站
点)的三维坐标。
2从工程测量的实施应用中，我们可以充分看到GPS
测量的优越性，充分显示了这一卫星定位技术的高精
度和高效益
(1)采用GPS技术测设方格网，比常规方法适应性更强。网形构造简
单，点的疏密和边的长短可灵活选取，即使离已知控制点较远也可以连
接，并进行控制网的定位和定向。另外，它解决了点位之间无法通视的困
难，选点灵活，不需要高标，同时还可以保证外业施测不受天气影响。测
设大型(长边)方格网和通视条件特别困难时，尤其能够显示其优越性。
尽管GPS本身在进行测量时不受到通视条件的限制，但是，工程测量一
般为小范围测量并受到工程成本的限制。因此，在实际的工程测量中，仍
然要考虑使用全站仪、经纬仪等常用且投入较少的仪器。这些常用的仪
器一般都需要点与点之间相互通视，特别是在布设控制网时，点与点不
能通视将会给测量工作带来较多的麻烦和困难。特别是大型桥梁控制网
中，如果点与点不通视，势必影响网的强度和精度，进而影响到桥梁本身
的精度。因此，在工程测量中布设GPS控制网时，必要时应当尽量使较多
的点互相通视。
(2)GPS方格网点位精度高、误差分布均匀，不但能够满足规范要
求，而且具有较大的精度储备。
(3)采用点位中误差作为方格网测量精度指标是可行的，它比用相
对中误差表示精度指标更为合理。
(4)采用GPS方法布设大地控制网，因其图形强度系数高，能够有效
地提高点位趋近速度。网形优化比较方便。
(5)采用GPS RTK测设建筑方格网与常规测量法相比，效率可提高
一倍以上，并能大幅度降低作业人员的劳动强度。一个参考站可有多台
流动站作业，流动站不需基准站指挥，单人即可独立作业。
3 GPS技术以其独特而强大的功能与优点充分显示了它
在该领域发展的优越性，以及更大、更广阔的发展空间
但在该领域实际施工过程中和后续工程的建设和监测中也暴露出
了一些不足。
(1)GPS系统精确定位的关键就在于对卫星和接收机之间距离的准
确计算，按照固定模式：距离=速度×时间，时间确定之后，速度按电磁波
的传播速度确定。众所周知电磁波在真空中的传播速度很快，但大气层
不是真空状态，信号要受到电离层和对流层的重重干扰。GPS系统只能
对此进行平均计算，在某些具体区域肯定存在误差；在大城市或山区由
于高层建筑物及树木等对信号的影响，也会导致信号的非直线传播，计
算时也会引入一定的误差。
(2)与常规仪器进行的控制测量一样，使用GPS RTK技术应首先复
核起算基准点的精度，起算点应为高等级的控制点，并且起算基准点和
观测点之间具有较好的位置分布。当使用动态GPS RTK进行观测时，基
准站的精度要经过3～5个高等级控制点的连测、复核，确保基准站坐标
在各个方位观测情况下具有一致的精度。
(3)大量的工程实例证明，虽然GPS高程测量能够达到一定的精度，
但用GPS施测的市政工程测量控制点，应进一步用常规仪器进行水准联
测，保证高程精度满足市政工程建设的需要。
(4)GPS测量中所选择的控制点位置的差异直接影响到观测点位的
精度。由于GPS测量是通过接收卫星发射的信号经过数据处理而得到点
位坐标(包括高程)的，任何可能影响信号接收的因素出现干扰时，所测
定的点位坐标都可能产生误差。为此，在选择测量点位时应注意以下几
测量。通过探测岩溶或岩溶破碎带上方土体中的射线异常，来勘察其下是
否有岩溶存在。⑩地球物理遥感测量。可用于区域性岩溶地质调查和岩溶
地貌的识别。⑩其它。如环境同位素技术，通过调查与岩溶发育相关的水的
运移规律，来达到间接调查岩溶的目的。
6 结束语 ‘
岩土勘察工作是工程建设中最基础的工作，其目的就是为地基础设
计和施工提供工程地质依据。在岩溶地区的勘察工作，除了一般常规地
基的勘察内容外，更重要的是查明岩溶的不良地质现象现象的类型、发
育程度及分布规律、发展趋势等等。即查明岩溶洞的发育程度和特征、石
芽的分布、岩层岩面的产状、软弱夹层等不良地质现象的类型、发育程度
及分布规律。同时，根据拟建工程的特点和地基地层的特征，最终提出经
济上合理、技术上可行的基础方案。为了缩短工期、节约投资、提高经济
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效益，今后在岩溶地区的岩土工程勘察中应加强使用物探方法。
参考文献
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2011年08月 氇柏嗣蒜 地质·勘察·测绘
浅谈矿山机械安全管理
张明
(金堆城钼业股份有限公司矿冶分公司露天矿)
摘要：本文主要探讨了我国矿山机械设备安全管理的现状及意义，并介绍了矿山机械安全存在的主要问题，同时提出了相应的解决方案及对策。
关键词：安全措施；矿山机械；机械安全；噪声
刖吾
安全是每个企业管理工作的主题，伴随着我国经济建设的迅速发展
和科学技术的进步，新设备，新工艺，新技术的不断应用，矿山开采作业
过程中出现了许多新的不安全因素。开采作业过程中机械设备的安全直
接关系到每个职工的生命安全，关系到每个矿山企业的劳动生产率的提
高，关系到企业的兴衰和存亡，因此，我们必须消除和控制开采作业过程
中的危险因素，加强机械设备的安全管理，提高设备完好率，作业率，发
挥设备的最大能力，以证生产的顺利进行，提高企业的经济效益。
1矿山机械设备安全管理的几个问题
(1)生产任务繁重，工作环境恶劣。在开采过程中，由于生产任务重，
大多数机械设备都要加班作业，有的机械设备，如铲装机械设备更是不
能停歇，每天运行20h以上。造成了机械设备的超负荷运转，有些时候甚
至在带病作业，极大地影响了机械设备的技术状况与使用寿命，加速了
机械设备的老化。另一方面，在露天开采情况下，阴雨天气里到处是泥
泞，晴朗天气里，到处是粉尘。夜间作业照明度不够，温度，湿度均超出机
械设备本身的工作环境要求等一系列的问题，造成了采场机械设备的工
作环境恶劣。
(2)设备维护保养不到位。由于职工主人翁观念不强，责任心不强，
设备维护保养很不到位。设备的点检、巡检不按制度进行，不按项目进
行，点检、巡检马马虎虎，流于形式，至使设备早期缺陷隐患发现不了，处
理不了。设备经常带病作业，往往把小隐患变成大故障，等到出现问题修
理的时候，不得不进行大范围修理工作，既浪费大量时间，又浪费大量劳
动力，增加了设备的修理成本，降低了设备使用寿命。
(3)人员素质不高，培训少。采矿机械设备的操作维护人员文化层次
普遍较低，素质参差不齐，大多没有经过正规的培训就直接上岗。岗位操
作工对岗位操作规程不熟悉，不牢记，对设备维护使用检修规程不熟悉，
不清楚，不能严格按规程作业，误操作，违章操作时有发生。维护人员理
论知识缺乏，设备检查，维护，修理不科学，不规范，还存在蛮干现象。有
些操作人员没有接受过正规培训就上岗或者培训工作做得不够及时，上
岗前的三级安全教育工作过于形式化，没有针对性和真实性，且千篇一
律的现象比较严重。
(4)存在侥幸心理。对强制要求检测的设备不检测，老旧设备不淘
汰。侥幸心理是很多机械事故的根源，造成了不少血的教训，如：人员伤
亡的事故发生，车辆倾覆，钢丝绳断裂，设备坠落等等，时而发生。造成事
故的原因是什么，问题发生之后，大家都会意识到：不遵守操作规程，设
备太陈旧，控制系统失灵??而这一切的根源都是侥幸心理在作怪。很
多单位在事情没有发生之前，老是觉得花钱去搞设备检测是“投入没有
产出”的行为，不愿意去花这个“冤枉钱”，对那些比较陈旧老化的机械设
备，只要还能使用，就舍不得淘汰掉，因为这样做会提高自己的工程成
本。表面上看来，的确是这样，但是，我们透过其表面现象深入地想一想，
一台陈旧的设备，已经丧失了工作的机械可靠性(可靠性是指机器或其
零部件在规定的使用条件下和使用期限内，执行规定功能而不出现故障
的能力)，显然，此时机械设备已经超出了规定的使用条件和规定期限，
执行功能是否会出现故障已经不可预料。
2 整改措施
(1)夯实设备管理的各项基础工作，使设备基础管理工作进一步走
上规范化管理的轨道，如严格建立健全和完善设备运转记录、台账、技术
档案、事故报表、维修保养资料、年审检查情况等等，有关数据资料齐全
准确，填写认真，并有专人负责，分类存放，为设备的管理、更新改造、维
修等工作提供准确的依据；广泛开展各种层次及形式多样的设备标准化
管理，切实增强广大设备管理人员标准化管理意识；从而加强对设备技
术经济指标及使用效益的分析，找出设备管理中的薄弱环节及存在问
题，全面掌握设备的经济运行情况，积极探索提高设备运行质量、降低设
备费用消耗的有效办法，促进设备资源的优化配置，努力实现设备安全
可靠和低耗高效的统一
(2)正确使用，即时保养，“用养修”相结合。机械危险是指由于机械
设备及其附属设施的构件，零件，工具，工件或飞溅的固体和流体物质等
的机械能(动能和势能)作用，可能产生伤害的各种物理因素以及与机械
设备有关的滑绊，倾倒和跌落危险。为此，在机械设备的使用过程中，操
作人员一定要按照相关设备的安全操作规程正确使用该设备。同时，在
保证机械设备操作人员正确使用机械设备的基础上，为了进一步地预防
机械事故的发生，管理部门在“管好，用好，养好，修好”的同时，推行机械
设备的风险评价工作。机械风险评价是指以机械或机械系统为研究对
象，用系统方式分析机器使用阶段可能产生的各种危险，一切可能的危
险状态，以及在危险状态下可能发生损伤或危害健康的危险事件，并对
危险事件的概率和程度进行全面评价的一系列逻辑步骤和选代过程。机
械的风险评价工作综合考虑了可能影响机械安全性能的诸多因素，从机
械事故的根本与源头上控制了机械安全事故的发生。
点：①点位视野开阔，向上15。，视角范围内应尽量避免有障碍物。②尽量
远离大功率无线电发射源，间距应不小于400m，远离高压输电线路，间
距应不小于200m。③ 远离具有强烈干扰卫星信号接收的物体，并尽量避
开大面积的水域。
(5)GPS测量更适用于视野开阔、障碍物较少的新区建设、野外勘探
定位等，在老城区的建设中，使用GPS测量，或者接收不到信号，或者虽
接收到信号，但一直处于浮动状态，出现假固定或者不能固定，因此，所
得数据往往误差较大，既无效率，又无精度，不能显示出GPS测量的优越
性。
(6)GPS测量成果与常规测量成果之间，不同型号GPS测量成果之
间存在差异，有时相差比较大。GPS网在进行平差计算时，边长一般需要
进行两项改正：① 归算至大地水准面的改正；② 归算到高斯投影面上的
改正。二维联合平差模型不能解决平面位置与高程位置统一的问题，而
三维联合平差模型是一个多功能的可实现平差模型转换的高级平差系
统，平差得到的结果是点的三维空间位置及其精度，这对于点位及其分
量的全面分析和研究是极有利的。但在三维联合平差时，需要地面点有
相应精度要求的大地高观测值，这在某些情况下是难以实现的。
(7)GPS及其相关技术是一门新兴起的技术，其运用的规范标准还
不够完善，目前我国还没有颁布统一的地理信息标准，导航产品生产商
大多使用自己开发生产的电子地图，这些电子地图一般相互不兼容。另
外，产品没有统一的标准规范，产品市场没有形成标准，特别是软件产品
没有形成统一的规范。这还待有关部门进一步研究制定。
4结束语
总而言之，在工程测量领域中，由于GPS定位技术自身独特而强大
的功能，充分显示了它在该领域实际测量工作中比常规控制测量具有更
大的优越性及适应性，同时也存在着一些不足，还有待于进一步改善来
适应实际测量工作。随着该技术的快速发展和普及，以及相关技术的应
用，GPS定位技术将在城市建设及工程测量中得到更加广泛的应用。
参考文献
[1]徐绍铨，张华海，杨志强，等．GPS测量原理及应用[M]武汉：武汉大学出版社
2003．
【21N建郑．GPS测量定位技术[MI．北京：化学工业出版社，2004．
·503·
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2014-9-29 19:59 上传

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