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[摘要]本文介绍了全球定位系统（GPS）的基本结构和测量原理，同时结合光伏电厂测量中GPS技术的应用进行论述，以期对同行有借鉴作用。
[关键词]建筑工程；测量放线技术；工程施工；视觉三维技术
引言
全球定位系统（Global Positioning System，简称GPS）是美国从20世纪70年代开始研发的卫星导航与定位系统，该技术主要应用于军事部门。GPS是以卫星为基础的无线电卫星导航定位系统，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。因此，GPS技术率先在大地测量、工程测量、航空摄影测量、海洋测量、城市测量等测绘领域得到了应用，并在军事、交通、通信、资源、管理等领域展开了研究并得到广泛应用。本文介绍了GPS在光伏电站工程测量中的应用，并提出几点体会。
一、GPS技术简介
（一）GPS构成
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。
（二）GPS定位原理
GPS定位是根据测量中的距离交会定点原理实现的。在待测点Q设置GPS接收机，在某一时刻tk同时接收到3颗（或3颗以上）卫星S1、S2、S3所发出的信号。通过数据处理和计算，可求得此时接收机天线中心（测站点）至卫星的距离ρ1、ρ2、ρ3。根据卫星星历可查到该时刻3颗卫星的三维坐标（Xj，Yj，Zj），j=1，2，3，从而算出Q点的三维坐标（X，Y，Z）。
（三）GPS测量的特点
相对于常规测量来说，GPS测量主要优点有：
1.测量精度高。GPS观测的精度明显高于一般常规测量，在小于50km的基线上，其相对定位精度可达1×10-6，在大于1000km的基线上可达1×10-8。2.测站间无需通视。GPS测量不需要测站间相互通视，可根据实际需要确定点位，使得选点工作更加灵活方便。3.观测时间短。随着GPS测量技术的不断完善，软件的不断更新，在进行GPS测量时，静态相对定位每站仅需20min左右，动态相对定位仅需几秒钟。4.仪器操作简便。GPS接收机自动化程度越来越高，操作智能化，观测人员只需对中、整平、量取天线高及开机后设定参数，接收机即可进行自动观测和记录。5.全天候作业。GPS卫星数目多，且分布均匀，可保证在任何时间、任何地点连续进行观测，一般不受天气状况的影响。6.提供三维坐标。GPS测量可同时精确测定测站点的三维坐标，其高程精度已可满足四等水准测量的要求。
二、GPS技术在光伏发电建设项目中的应用
（一）光伏电站的特点与GPS技术的优势
光伏电站施工面积大，地势高低不平，这直接增大了测量定位的难度。传统的经纬仪、全站仪、水平仪测量定位放线，已无法满足定位放线标准要求。GPS技术用于布设控制网、确定桩基定位时具有非常强的准确性，因此该技术较适用于光伏电站建设项目中。
（二）建立 RTK基准站网主要方法
1.设定基准站的经纬度坐标。架设基准站时，通过“平滑”的方法进行采集坐标（需进行多次平滑，以提高可靠度），获得一个准确的坐标进行设站。坐标系与地点坐标的转换参数关系的参点应在3个以上，所选参点均匀分布，能控制整个测量区，转换后各点的线差分量应小于50mm。2.基准站的使用。基准站接收机三脚架架设后，无线应进行定向，开机前、关机后应分别提取接收机天线的高度，二次较差应小于3mm。对基准站输入定位控制点，并将施工控制网各相关数据输入基准站。3.移动站的应用。移动站跟踪杆应有辅助支架，气泡水平稳定居中，作业前检查“无线”类型输入的正确性，并在一个已知点观测，对基准站进行校核，点位较差应小于50mm，然后根据需要进行X及Y方向移动，确定点位后，做好标记。4.移动站的观测。应进行独立观测两侧回，每测回观测定位3次，其坐标分量较差小于10mm，取平均值为定位值，第二回观测时需对仪器系统进行初始化，两测回观察定位坐标分量较差小于20mm，并取平均值作为最后定位观察值。移动站初始化应符合PDOP值<6。5.定位。在定位过程中，原始数据须填写完整、数字清晰、保存完好，并作为钻孔、桩基础及钢支架施工的施工依据。原始数据记录包括：基准站，校核站信息，观测站坐标值，观测时间，仪器高，观测精度等有关记录。在桩基础施工完成后，要及时弹出钢支架所需的轴线，在钻孔、桩基础施工及钢支架施工过程前及施工过程中，定期进行复测以保证观测数据的准确性。6.编号。对阵列图进行编号，以便对各个点施工质量进行控制，给每个区阵列进行编号，控制网图中，Y方向采用英文字母编号，X方向采用阿拉伯数字编号，则每个阵列任意一个点都能记录下施工质量的好坏。7.测量与记錄。用GPS测量仪将基准标高引入到施工区域，用水平仪测出各桩位的自然地坪标高，各标高差标在高程控制网中，将设计值、实际值、高差记录下来。8.加密放样。用GPS测量出每列光伏组件的四个角桩位坐标后，再进行本列其余桩位的加密点放样。加密点放样时，采用两边栽细钢管中间拉细钢丝绳的方法，并在钢丝绳上用彩色胶带准确标记出加密点的尺寸距离。然后使用线坠将钢丝绳上的桩位标记点垂直投点到位，并用涂红漆的小标杆将测量好的桩位做好标记。
三、GPS测量的外业实施
（一）选点
GPS测量测站点之间不要求一定通视，图形结构也比较灵活，因此，点位选择比较方便。但考虑GPS测量的特殊性，并且顾及后续测量，选点时应着重考虑：1.每点最好与某一点通视，以便后续测量工作的使用；2.点周围高度角15°以上不要有障碍物，以免信号被遮挡或吸收；3.点位要远离大功率无线电发射源、高压电线等，以免电磁场对信号的干扰；4.点位应选在视野开阔、交通方便、有利扩展、易于保存的地方，以便观测和日后使用；5.选点结束后，按要求埋设标石，并填写点之记。
（二）观测
根据GPS作业调度表的安排进行观测，采取静态相对定位，卫星高度角15°，时段长度45min，采样间隔10s。在3个点上同时安置3台接收机天线（对中、整平、定向），量取天线高，测量气象数据，开机观察，当各项指标达到要求时，按接收机的提示输入相关数据，则接收机自动记录，观测者填写测量手簿。
结束语
综上所述，对GPS定位技术具有测量成果相对精度高，质量可靠。通常点位范围可以控制在0.5米之内，并且点与点之间误差均为随机误差，不会产生累积误差。此外，定位系统可以全天候作业，不受视线通视影响。可实时提供定位点的坐标及其点位精度，方便快捷，定位情况一目了然。 野外作业简单，效率高，自动化程度高，大大减小了劳动强度，可节约大量的人力物力资源。正是因为GPS的上述特点，该技术应用于地形较复杂的光伏电站测量中更具优势。
参考文献
[1]徐绍铨.GPS测量原理及应用[M].武汉：武汉测绘科技大学出版社，1998 .
[2]迟本良.GPS高程测量分析及其水利测绘工程中的运用探讨[J].科技创新导报，2011（29）.
[3]庞博，江旭，陆国华.论GPS技术在测绘工程的有效应用[J].城市建设理论研究，2013（03）.
[关键词]建筑工程；测量放线技术；工程施工；视觉三维技术
引言
全球定位系统（Global Positioning System，简称GPS）是美国从20世纪70年代开始研发的卫星导航与定位系统，该技术主要应用于军事部门。GPS是以卫星为基础的无线电卫星导航定位系统，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。因此，GPS技术率先在大地测量、工程测量、航空摄影测量、海洋测量、城市测量等测绘领域得到了应用，并在军事、交通、通信、资源、管理等领域展开了研究并得到广泛应用。本文介绍了GPS在光伏电站工程测量中的应用，并提出几点体会。
一、GPS技术简介
（一）GPS构成
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。
（二）GPS定位原理
GPS定位是根据测量中的距离交会定点原理实现的。在待测点Q设置GPS接收机，在某一时刻tk同时接收到3颗（或3颗以上）卫星S1、S2、S3所发出的信号。通过数据处理和计算，可求得此时接收机天线中心（测站点）至卫星的距离ρ1、ρ2、ρ3。根据卫星星历可查到该时刻3颗卫星的三维坐标（Xj，Yj，Zj），j=1，2，3，从而算出Q点的三维坐标（X，Y，Z）。
（三）GPS测量的特点
相对于常规测量来说，GPS测量主要优点有：
1.测量精度高。GPS观测的精度明显高于一般常规测量，在小于50km的基线上，其相对定位精度可达1×10-6，在大于1000km的基线上可达1×10-8。2.测站间无需通视。GPS测量不需要测站间相互通视，可根据实际需要确定点位，使得选点工作更加灵活方便。3.观测时间短。随着GPS测量技术的不断完善，软件的不断更新，在进行GPS测量时，静态相对定位每站仅需20min左右，动态相对定位仅需几秒钟。4.仪器操作简便。GPS接收机自动化程度越来越高，操作智能化，观测人员只需对中、整平、量取天线高及开机后设定参数，接收机即可进行自动观测和记录。5.全天候作业。GPS卫星数目多，且分布均匀，可保证在任何时间、任何地点连续进行观测，一般不受天气状况的影响。6.提供三维坐标。GPS测量可同时精确测定测站点的三维坐标，其高程精度已可满足四等水准测量的要求。
二、GPS技术在光伏发电建设项目中的应用
（一）光伏电站的特点与GPS技术的优势
光伏电站施工面积大，地势高低不平，这直接增大了测量定位的难度。传统的经纬仪、全站仪、水平仪测量定位放线，已无法满足定位放线标准要求。GPS技术用于布设控制网、确定桩基定位时具有非常强的准确性，因此该技术较适用于光伏电站建设项目中。
（二）建立 RTK基准站网主要方法
1.设定基准站的经纬度坐标。架设基准站时，通过“平滑”的方法进行采集坐标（需进行多次平滑，以提高可靠度），获得一个准确的坐标进行设站。坐标系与地点坐标的转换参数关系的参点应在3个以上，所选参点均匀分布，能控制整个测量区，转换后各点的线差分量应小于50mm。2.基准站的使用。基准站接收机三脚架架设后，无线应进行定向，开机前、关机后应分别提取接收机天线的高度，二次较差应小于3mm。对基准站输入定位控制点，并将施工控制网各相关数据输入基准站。3.移动站的应用。移动站跟踪杆应有辅助支架，气泡水平稳定居中，作业前检查“无线”类型输入的正确性，并在一个已知点观测，对基准站进行校核，点位较差应小于50mm，然后根据需要进行X及Y方向移动，确定点位后，做好标记。4.移动站的观测。应进行独立观测两侧回，每测回观测定位3次，其坐标分量较差小于10mm，取平均值为定位值，第二回观测时需对仪器系统进行初始化，两测回观察定位坐标分量较差小于20mm，并取平均值作为最后定位观察值。移动站初始化应符合PDOP值<6。5.定位。在定位过程中，原始数据须填写完整、数字清晰、保存完好，并作为钻孔、桩基础及钢支架施工的施工依据。原始数据记录包括：基准站，校核站信息，观测站坐标值，观测时间，仪器高，观测精度等有关记录。在桩基础施工完成后，要及时弹出钢支架所需的轴线，在钻孔、桩基础施工及钢支架施工过程前及施工过程中，定期进行复测以保证观测数据的准确性。6.编号。对阵列图进行编号，以便对各个点施工质量进行控制，给每个区阵列进行编号，控制网图中，Y方向采用英文字母编号，X方向采用阿拉伯数字编号，则每个阵列任意一个点都能记录下施工质量的好坏。7.测量与记錄。用GPS测量仪将基准标高引入到施工区域，用水平仪测出各桩位的自然地坪标高，各标高差标在高程控制网中，将设计值、实际值、高差记录下来。8.加密放样。用GPS测量出每列光伏组件的四个角桩位坐标后，再进行本列其余桩位的加密点放样。加密点放样时，采用两边栽细钢管中间拉细钢丝绳的方法，并在钢丝绳上用彩色胶带准确标记出加密点的尺寸距离。然后使用线坠将钢丝绳上的桩位标记点垂直投点到位，并用涂红漆的小标杆将测量好的桩位做好标记。
三、GPS测量的外业实施
（一）选点
GPS测量测站点之间不要求一定通视，图形结构也比较灵活，因此，点位选择比较方便。但考虑GPS测量的特殊性，并且顾及后续测量，选点时应着重考虑：1.每点最好与某一点通视，以便后续测量工作的使用；2.点周围高度角15°以上不要有障碍物，以免信号被遮挡或吸收；3.点位要远离大功率无线电发射源、高压电线等，以免电磁场对信号的干扰；4.点位应选在视野开阔、交通方便、有利扩展、易于保存的地方，以便观测和日后使用；5.选点结束后，按要求埋设标石，并填写点之记。
（二）观测
根据GPS作业调度表的安排进行观测，采取静态相对定位，卫星高度角15°，时段长度45min，采样间隔10s。在3个点上同时安置3台接收机天线（对中、整平、定向），量取天线高，测量气象数据，开机观察，当各项指标达到要求时，按接收机的提示输入相关数据，则接收机自动记录，观测者填写测量手簿。
结束语
综上所述，对GPS定位技术具有测量成果相对精度高，质量可靠。通常点位范围可以控制在0.5米之内，并且点与点之间误差均为随机误差，不会产生累积误差。此外，定位系统可以全天候作业，不受视线通视影响。可实时提供定位点的坐标及其点位精度，方便快捷，定位情况一目了然。 野外作业简单，效率高，自动化程度高，大大减小了劳动强度，可节约大量的人力物力资源。正是因为GPS的上述特点，该技术应用于地形较复杂的光伏电站测量中更具优势。
参考文献
[1]徐绍铨.GPS测量原理及应用[M].武汉：武汉测绘科技大学出版社，1998 .
[2]迟本良.GPS高程测量分析及其水利测绘工程中的运用探讨[J].科技创新导报，2011（29）.
[3]庞博，江旭，陆国华.论GPS技术在测绘工程的有效应用[J].城市建设理论研究，2013（03）.