GPS在工程测量中的应用

韩健

摘要：随着社会的不断进步，科学技术也在不断的更新中，工程的测量技术也有了很大的发展。本文就针对GPS在工程测量中的应用进行分析，为我国的工程建设的发展提供更加优越的条件。

关键词：社会进步；科学技术；GPS；工程测量

中图分类号：C35文献标识码： A

引言

GPS测量技术的精确度非常高，能够准确测绘工程项目，为工程建设提供数据支持。GPS测量属于科技测绘技术，包含诸多科学技术，可以最大化的适应工程测绘的需要。目前，GPS测量技术在工程测绘中处于不断发展的阶段，在实践中充分吸收测量经验，完善精密测量的过程。GPS测量技术为工程建设提供全面的测绘技术，提高工程测绘的质量。

1、GPS简介

GPS系统主要组成部分有：空间星座、地面监控和用户设备。地面监控部分主要由1个主控站、4个地面天线站和6个监测站组成。用户设备主要为GPS接收机，主要作用是从GPS卫星收到信号并利用传来的信息计算用户的三维位置。GPS卫星接收机种类很多，根据型号分为测地型、全站型、定时型、手持型、集成型；根据用途分为车载式、船载式、机载式、星载式、弹载式。GPS定位原理是一种空间的距离交会原理，测量需要2台GPS接收机同一时刻接收4颗以上GPS卫星发射的信号。

2、GPS在工程测量中的应用

2.1建立工程控制网

工程控制网的网型和精度要求是要与工程项目的性质和要求有很大关联的。工程控制网主要是对工程项目的建设和管理起到基础保护的作用。一般的工程控制网的覆盖面积不太大，因此，要求点位密度较大，精度要求较高。而选用GPS定位技术来建立工程控制网，是由于利用GPS技术的选点位限制比较少，通常作业时间比较短，精度还较高。所以，运用GPS技术建立控制网在工程中很普遍。一般地，采用载波相位静态差分技术来使得利用GPS技术建立的工程控制网的精度达到毫米级。利用GPS技术建立的道路工程控制网等具有很大的优势，在道路施工和勘测时，这些监测网有纵向很长，而横向较短的特短，对道路施工很有利。

2.2GPS变形监测

GPS变形监测主要是监测像水库大坝、高层大厦等这种建筑物和构筑物地基的沉降、整体的倾斜的情况。比较常规的监测技术是运用水准测量的方法监测地基的沉降；运用三角测量的方法主要是用来监测建筑物的地基位移和整体的倾斜。这些常规的监测方法在实际操作的过程中，耗用的时间非常的长，耗用的劳动力多，很难实现设备的自动化监测，因为所要监测的物体都是体积较大的，并且监测的环境较复杂，而要求监测的精度很高。前面就讲过GPS技术的优点，利用GPS定位技术来监测，能够很明显的看出GPS技术在应用中定位精度高，能够全天候工作等优点。GPS技术运用于监测，能够在很细微的地方发现变化，并对被监测物采取正确有效的措施。因此，GPS技术在变形监测中受到了越来越广泛的应用，在一些大型的建筑工程中，GPS技术更是被重点使用。

2.3形变测量

形变是工程测绘中的主体项目，大部分工程内都存有形变影响，尤其是受到地质、人为等因素的影响，更是增加形变控制的难度。针对形变控制，需通过GPS提供测量信息，便于提出科学的控制途径。例如:某矿业现场的地基出现形变，表现出严重的沉降危害，该矿业人员通过GPS测量技术，及时分析引发地基变形的原因，同时测量地基沉降的基础参数，有效控制形变发生，降低地基形变对整个矿业现场的危害，GPS测量技术在该矿业中发挥定位与监测的作用，利用三维定位的方式，监测地基形变中的细微变化，控制在安全范围内，避免出现大规模的形变或沉降，保障该矿业现场的安全运营，而且提高了矿业现场抵御变形风险的能力。

2.4水下测绘

水下测绘一直是我国工程测绘中的难点，因为水下的情况复杂，而且受到水位影响，所以水下测绘的难度系数比较高，如果在水下工程中采用人工测绘，必须要排除流速、压强等因素的干扰，无法保障测绘结果的准确度［1］。我国水下工程的发展速度越来越快，对水下测绘的依赖性也逐渐提高，促使水下测绘成为水下工程的重要部分。GPS测量技术具有显著的优点，可以在横、纵两个方向，实现精准测绘，GPS测量设备的体积非常小，不会对水下测绘区域产生影响，其在测量过程中，将收集到的水下资料迅速传递到地面的计算机系统内，通过软件分析得出最终的数据结果，排除水下环境的干扰，降低水下测绘的难度。水下测绘在GPS测量技术的推动下，取得良好的测量结果，如超生测量等，优化水下测绘的环境。

2.5工程测量观测时间的确定

GPS定位技术主要是利用几颗GPS卫星的瞬间空间位置作为已知点，通过GPS接收机接受卫星信号来确定接收机和GPS卫星的距离，再通过空间的距离交会来求得GPS接收机的三维坐标。要使得监测的精度能够更高，除了要有足够的可视GPS卫星之外，还要对卫星观测的时间把握好，因为大气的折射会影响观测的结果。所以在运用GPS技术观测的时候，一定要对多方面进行考虑，使得监测的数据更为准确。

3、GPS技术的优缺点

3.1GPS技术的优点

（1）操作简便在建筑工程的原始测量中，大都需要借助大量的人工，但是GPS在测量过程中，人为的操作是非常少的，很多数据处理和测量都是由相关的设备自动化完成的，远远降低了人工测量的不便，用GPS技术进行测量时，测量人员只用安装好设备，接入电源，即可以马上进入工作，自动测得数据，同时随着科技的进步，GPS技术的科技含量也随着提高，与原先的数据相比，质量也有了较大的进步，同时在仪器的规格上也有了很大的改变，操作也更加的便捷简单。（2）测量时间短由于GPS技术直接应用了控制网布局进行测量，其中几个观测点会同时进行测量，因此所花费的时间要比其他测量方式的时间要短，尤其是比人工测量完成的时间至少短一半以上，从原来的一小时为单位到现在的几十分钟，对测量的东西进行全方位的覆盖，有利于工程建设因为时间的耽误而造成不必要的损失。（3）测无限制我们利用GPS技术进行测量和定位的时候，不需要考虑天气因素，和所处位置所带来的影响，因为GPS技术的工作原理就保证了其工作环境完全不受天气和环境的制约，无论是阴雨天还是地形复杂的地方，都可以随时工作，保证了测量的完整性和进度的完成。同时，GPS技术对于几何图形，和测点间的通视比常规的测量方法更加灵活，而且现在技术上有了更大的突破，对于工程测量来说是革命性的进步。（4）测量数据精准GPS技术测量的精准性非常高，更有其他测量设备所不具有的特点，便是其距离越远对于所测量到的结果就越精确，而其所测量出来的数据可以与红外线测量仪测得的数据相媲美，其定位精确度可达1mm左右。（5）适用范围广GPS技术不仅可以用于军事，还可以应用于各种民事活动，如日常的出行，进行导航定位，此外还可以进行工程测量，航空导航，土地测量等多个领域。

4、应用GPS测量应注意的几个问题

4.1流动站的设置

在流动站设置之前，应确保所设置的平民精度与高程精度满足测量作业要求，并认真检查作业文件设置是否正确。为了提升信号接收强度，应将仪器移动到相对比较开阔的地方，待出现固定解之后，再移至下一个测量点。同时，流动站与基准站之间的距离不要太远，将其控制在八公里左右。

4.2控制点的选择

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的，因此任何可能影响信号接收的情况发生时，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点:在选择点位时，应远离平静水面、光滑的地面、山谷山坡等这类反射波较强的区域，测量点位附近也不宜存在高压电线、电台电视台等辐射源。同时接收机天线应该设置抑径板，以减少地面的反射信号。接收机天线相位中心相对测量点位中心位置的偏差，也是造成测量误差的直接影响，在操作过程中，应该仔细定位以减少该误差对测量精度所造成的影响。

4.3GPS网的布设布设

GPS网应参考测区交通、自然状况与任务要求，着眼当前建设与城市长远发展、图根点加密及1∶500数字化测图要求，坚持快速度、高精度、省费用原则。首先，要重视已设控制点与充分利用其标石。尤其是利用GPS网平差校核点与约束点以及其网内位置和平差精度的关系，如四周均匀分布约束点则可有效控制精度。其次，整体网以点连、边连方式构成，连接之后应利于复测基线、异步环、同步环的构成，最大限度重复设站，实现多余观测、增加GPS网几何强度与可靠性，保证整体GPS网精度提升。

4.4观测数据的处理

应对每天观测数据有效性与精度做检验，及时计算、检验外业观测，也就是统计与误差衡量复测基线较差与异步环、同步环坐标闭合差以及解算基线，适度处理与复测超限误差的基线，保证外业观测所得数据精度。

结束语

随着科技的发展，各种技术也随之发展和提高，GPS技术的出现对于建筑业的发展无疑于是重要的。它带给建筑业的不仅仅是施工测量时间上的缩短，同时也将原有测量的一些难度降低，对于一个工程而言，节省了人力，物力，以及财力的支出。

参考文献

[1]赵立新.GPS在工程测量中的应用与发展[J].河南科技,2010,12:1.

[2]刘叶明.GPS技术在工程测量中的应用[J].科技风,2010,07:259-260.

[3]严秀夫,谭文辉.浅论GPS在工程测量中的应用[J].水利科技与经济,2006,04:261-262.

[4]董昌周,黄甫,段贻民.GPS在工程测量中的应用[J].浙江科技学院学报,2004,01:14-16.