城市工程测量中GPS技术的应用研究

刘占

摘要：随着城市工程建设的迅猛发展，对测量精度和作业效率也提出了更高要求，而测绘新技术的不断涌现打破了技术限制，为城市工程测量提供了有利的条件。本文首先阐述了GPS技术的优点，并结合笔者自身工作经验对GPS技术在城市工程测量中的具体应用进行了简要分析，以供参考。

关键词：城市工程测量；GPS技术；作业流程

工程测量是城市工程建设不可或缺的部分，若没有测量为工程提供数据和图纸，那工程建设只是妄谈，而在工程竣工后，通过开展工程测量可判断工程是否存在安全隐患。随着城市工程建设的不断发展，对测量精度提出了更高要求，在操作上要求尽量简单，观测时间尽量较短，最好能实时监测、全天候监控。传统测量手段由于其技术限制，在城市工程测量中的应用范围有限。GPS技术的出现能有效解决上述问题，基于该技术，不仅能实现动态的实时定位，野外测绘效率也很高，而且相关实践表明，相较于常规测量技术，GPS技术在缩短工期、降低成本、增强设计灵活性方面具有不少优越性，这些都促使GPS在城市工程测量中得到广泛应用。

一、GPS技术优点

GPS测量技术具有传统测量技术不可替代的优越性：①用途广泛，当前已广泛用于大地测量、地壳板块运动测量、工程放样、工程监测网建立和各种工程测量中。②能进行全天候观测，不受天气影响，可保证变形监测的连续性。③自动化程度高，开展测量时应用GPS接收机，只需准确安置天线，接通电源，启动接收电源，即可进行自动测量，完成野外数据采集；若要进行连续测量，还能在无人值守状态下采集数据，数据通过传输系统传输到数据处理中心，实现自动化测量和计算。④定位精度高，短距离精度可达毫米集，差分导航的精度可达厘米级；对于大型建筑物、构筑物的变形监测，采用特殊的观测手段、精密星历和适当数据处理软件和模型后，平面精度和高程精度可达毫米级。

二、GPS技术在城市工程测量中的应用

GPS技术在城市工程测量中应用最广的是RTK技术，即实时动态测量技术，它是一种新的常用的GPS测量方法，能够在野外实时得到厘米级定位精度。

1.GPS RTK技术在城市工程测量中的应用

在城市建设中，控制网面积大，要求的精度高，且随着工程进度的不断变化，测量数据也是不断改变着的，需要高频率的测量，应用GPS RTK技术进行控制测量，可以在测区一定范围内架设一定数量的基准站，利用流动站直接观测控制网中控制点的三维坐标，不要求控制点之间必须通视，不能设观测站点的控制點，可应用传统测量方法，通过采用GPS RTK技术可以实时知道测量数据和精度，当精度达到后可停止测量，不需要计算数据，若发现达不到要求之后返工，还可以实时判定解算结果是否成功，减少了冗余观测，有利于节省人力和物力，提高工作效率。

利用GPS RTK技术可对城市建筑物进行变形监测以及建筑物地基沉降、位移、倾斜状况的监测，比如由于变形监测精度要求高，可分为几个小的观测时段进行，采用强制对中的措施，在<4km长度范围的基线向量中，其测量结果一般能满足变形监测精度需要。

另外，应用GPS RTK技术还可应用于城市地形图测绘中，主要是进行碎步测量作业，不需要布设控制点，仅需要一个测量人员在碎步测量位置将地形特征编码输入观测手薄和接收机，通过仪器自带的地形图成图软件在短时间内就可得到城市地形图，操作简单，数据质量可靠。

2.城市工程测量作业流程

采用GPS RTK技术进行城市工程测量必须按照一定的技术流程，以保证测量精度和测量作业的效率。首先，外业测量前，收集测区已有的控制测量资料，必要时进行野外踏勘，根据相应的测量等级要求收集控制点的坐标，并进行一定的复合检验。其次，设置基准站，选择在开阔地区，选择精度比较高的基准站坐标、有效的作业模式，合理的天线类型等。第三，采用电台模式设置流动站，实际测量前，先对流动站进行初始化设置。第四，求定测区转换参数，城市工程测量是在地方独立坐标系上进行的，必须进行相应的转换，可先在测区以GPS静态方式布设均匀分布的高等级GPS控制点，获得个点WGS-84坐标和地方独立坐标系下的坐标，然后利用同一点的两种坐标求出转换参数。

3.GPS RTK技术应用实例

某市工业园区为该市规划建设新区之一，是未来几年中该市城市基础设施建设重点。测区地势相对来说比较平缓，周围高大建筑物较少，视野较为清晰。为确保转换参数精度，共加进5个高等级GPS控制点，通过匹配，选择残差较少、精度较高的一组参数作为最终启用参数。控制测量、放样测量均采用GPS RTK，在不同时间段内，对同一观测点进行重复测量，坐标较差比较见表1。另对相邻观测点间全站仪实测距离和RTK实测距离进行抽样检查，点号T111与T112、T112与T113、T115与T116、T123与T124全站仪实测距离和RTK实测距离较差分别为0.005m、0.015m、0.007m、0.003m。以上数据表明采用GPS RTK观测精度较高。结合实际应用，GPS RTK既能满足测量精度要求，实时提供点位坐标和高程，又能提高测量工作效率，能完全满足城市建设需要。

三、结语

总之，随着城市工程建设的不断发展，对工程测量工作的各个方面都提出了新的要求，如何保证测量精度、提高工作效率、发挥工程测量在缩短工期和降低施工成本方面的作用已成为我们面临的重要课题。GPS技术尤其是GPS RTK技术的出现为城市工程测量提供了新的方法，应用于城市工程测量中，GPS RTK技术能快速准确布置到网线，实施提供厘米级定位精度，并在不同时条件下远距离传输三维坐标，所需测量人员少，工作效率高，作业方式灵活，相信随着实践的越来越多以及RTK技术的不断完善，GPS测量技术将会更好地位城市工程测量创造价值。

参考文献：

[1]黄声享，郭英起，易庆林.GPS在测量工程中的应用[M].北京：中国测绘出版社.2013.

[2]李向东，马新生.计算机工程制图与测绘[M].北京：中圆电力出版社.2010.