□  本文组织/本刊编辑部

　　面对日益激烈的市场竞争，工程机械制造企业和建筑施工企业都在努力建立自己的竞争优势，其中对新技术的应用成为打造核心竞争力的重要手段。GPS（Global Positioning System），即全球定位系统，是美国从20世纪70年代开始研制，历时20年，耗资200亿美元，于1994年全面建成的具有在海、陆、空进行全方位实时三维导航与定位能力的新一代卫星导航与定位系统。

　　随着科技的发展，GPS全球定位技术不仅在测量上得到广泛的应用，而且在工程施工及工程机械上的应用也越来越广泛。特别是近年来以美国的天宝（Trimble）公司、瑞士的徕卡（Leica）公司和拓普康-萨澳丹佛斯公司（TSD）等为代表的国际知名厂商，在挖掘机、推土机、平地机、摊铺机和铣刨机等工程机械上广泛应用3D控制技术，对传统的施工方法产生了革命性的改进。而在国内，由于各方面因素的制约，以3D GPS控制技术为主的工程施工应用才刚起步，并未得到广泛推广。究竟GPS在工程施工中有哪些作用？GPS控制技术在工程机械上应用的前景如何？来自瑞士徕卡公司中国代表处的关符和美国天宝北京代表处的李太丰将介绍GPS技术在工程机械上的应用和发展前景。

3D GPS控制系统在工程机械中应用前景广阔

　　早在2000年，瑞士徕卡公司就推出了基于3D TPS（全站仪）/GPS 的高精度机械引导系统。2005年，徕卡公司最新推出了基于3D GPS控制技术的第五代平地之星产品（GradeStar V5.0），不仅可以应用于各类推土机、平地机，其基本通用控制系统MC1200还能用于摊铺机、铣刨机等各类工程机械，继续保持了其在业界的领先地位。

何为3D GPS控制系统？

　　使用3D GPS控制系统，可以把工程设计数据直接输入机载计算机，自动生成三维数字模型（DTM，Digital Terrain Model），机载计算机实时比较工程机械铲刀的当前位置和设计数据，并输出校正控制信号至控制设备，对机械的铲刀进行控制。这样施工机械只需要1或2次往返施工，即可达到设计位置。这种以绝对坐标X、Y、Z为基准的全新控制方式，摒弃了测量、打桩、放样等传统工序，一次性解决了高程控制、平整度控制、坡度控制等问题，节省了大量的现场测量工作，把工程机械操作手从繁重的整平工作中解放出来，使他们可以专注于驾驶，大大提高了施工现场的安全性。这样，通过使用3D GPS控制技术，使传统意义上的工程施工进入到数字化施工的新纪元。

　　3D 控制系统由定位设备、通讯设备、机载计算机、控制设备4部分组成。定位设备由GPS或TPS（自动全站仪）组成，根据定位设备的不同，3D控制系统可以分为3D GPS控制系统和3D TPS控制系统，分别适用于不同精度要求的工程。3D GPS控制系统主要用于土方或矿山工程用工程机械，如推土机、平地机、挖掘机等；3D TPS控制系统主要用于精度要求较高的公路面层或机场工程用工程机械，如平地机、摊铺机、铣刨机等。

　　通讯设备由无线电发射装置和调制解调器组成，实现定位设备和机载计算机间的数据传输。机载计算机可以把输入的工程设计数据生成三维数字地形模型，并根据收到的测量数据计算出工程机械的实际位置和方向，与设计值进行比较，并把校正信息输出到控制设备，对机械进行调整。控制设备由一系列控制器和传感器组成，根据安装部位的不同，测量控制机械自身和铲刀的横坡、纵坡、倾斜度等，并根据机载计算机传来的校正信息对机械的铲刀进行控制，最终达到施工设计位置。