GPS技术在工程测量中的应用及精度分析

■陈青（山东省地质矿产勘查开发局第三地质大队山东烟台264004）

GPS技术在工程测量中的应用及精度分析

■陈青
（山东省地质矿产勘查开发局第三地质大队山东烟台264004）

近年来，随着我国城市化进程的加快，原有的传统工程测量方式已经不能适应时代发展要求，在现代化高新技术的创新发展中，在实际工程测量中应用到了各种科技手段，特别是GPS技术在工程测量中的广泛应用。文章针对工程测量中GPS技术的应用以及如何控制其精度进行了论述。

工程测量 GPS技术 测量精度 矿山测量

1　GPS技术的组成

GPS技术是基于全球定位系统，通过空间卫星群和地面的包括主控站、地面接收天线和监测等监控系统共同完成的，人们通过对卫星导航地质信息进行相应的定位处理，实现对某一地区地理位置和有关情况进行了解，空间卫星群能为保障GPS系统卫星信号畅通，在工程测量中能实现随时随地地接收到空间卫星信号，在高精准度定位中实现高质量的工程地质测量。随着科学技术的不断发展，GPS技术的组成和应用也越来越成熟。

2　工程测量中GPS技术的应用

在矿山测量中的应用：

当前，我国可利用的土地资源相对来说较为短缺，尤其是一些靠近海域的城市在其发展的历程中想要拓展城市的规模，就需要对城市进行大范围的围垦建设。围垦建设不靠近海岸，但是会有在水上进行施工的作业或者在受到潮汐影响的地点施工，这就导致以往的测量技术没有办法进行，这时候，GPS就发挥了它的作用。在对矿区控制点进行加密的过程中，地形测量以及钻孔剖面点、取样钻孔、探井、探槽、地质点、坑口、近井点、坑口位置点的坐标放样与求测，工程施工的调配等，GPS～RTK在这些方面都有着非常关键的意义。在工程测量中GPS不受自然环境的影响，在矿山测量中GPS可以起到重要的作用。在进行矿区控制点加密，地形测量以及钻孔剖面点、探槽、探井、坑口、取样钻孔、地质点、近井点、坑口位置点的坐标放样与求测，工程作业调度，地质填图等方面GPS～RTK发挥了重要的作用。

3　工程测量中GPS技术精度分析

GPS技术可以在导航的过程中锁定运动目标的三维位置和速度采用不同方法对平面与高程进行测量。因此GPS的测量精度要高于常规精度。但是受各种原因的影响，GPS测量的精度会出现不稳定的情况，这些因素主要是以下几点:

3.1GPS卫星影响测量结果

由于GPS测量技术是依靠GPS卫星定位来提供测量数据，因此GPS卫星的定位精准度对GPS精度起到直接的影响。而目前采用的单点定位会使卫星星历给出的的测量结果与实际上卫星所在的位置不一致，产生误差。而这种误差往往会对GPS测量精度产生严重的不良影响，因此需要利用区域性的GPS跟踪网对GPS卫星轨道进行跟踪确定。由于单点定位的精度较低不能得到GPS测量所需的高精度结果，故而应不再考虑卫星轨道存在的误差，直接以导航电文所获得的卫星轨道为准，同时要保持跟踪站地心坐标的精度，因为在卫星运行时会受到多种摄动力的影响，从而产生复杂多余的卫星轨道，另外要使用加权约束基准取得5cm以上的相对坐标值。此时只要将跟踪基站进行数据分析就能修正轨道误差，传送给客户精密的星历，从而提高GPS测量的精准度。

3.2接收设备对GPS测量精确度的影响

接受设备在对信号进行接收时，信号的输入方向与输入强度的变化会对相位中心位置产生影响，从而产生实际的相位中心位置与理论的相位中心位置不符合的现象，故而GPS测量精确度会被接受设备的接收机位置与接收天线相位中心位置影响。因此在进行GPS测量之前要检测接收设备的天线相位中心的稳定性，确定接收设备的天线相位中心达到了可进行测量的稳定值，才能实施测量，得到有效的测量结果。还要检验接收设备的野外作业性能，确保接收设备能适应野外实地测量的环境状况。还需要考虑到如果测程不同，那么精度是否会发生变化?假如测量地点在测量时间之内的环境温度产生了变化，或者是几台同时作业的接受设备所处的环境温度不同，那么精度是否也会发生变化?甚至还需考虑频标的稳定性对精度的影响。只有在充分了解接收设备的这些问题后才能制定出比较完善且符合实际的GPS测量计划，以保证GPS测量的顺利完成，使接收设备对GPS测量精度的影响降到最低，得到所需的高精度测量结果。

3.3GPS测量精确度受卫星信号传播影响

电离层的弥散特性、大气层对信号的折射、测站周围聚集大量的反射物产生折射等，这些因素都可能在卫星信号传播过程中对传播路径造成影响，是传播路径发生偏差，传播速度发生变化，从而对GPS测量精度造成严重的影响。因此要采取降低电离层或实现多路径的方式来减小误差，控制精度。首先，电离层模型是进行GPS测量修正的有效手段。由导航电文提供的电离层模型可对单频GPS接收机进行修正，当然也可采用其他适合的电离层模型进行修正;其次，同步观测值求差法也是提高GPS精确度的良方。由于卫星信号到达各观测站的过程中具有介质状况相似和路径相近的特点，可利用两台接收机进行同步观测，取其差，从而降低电离层折射。再次，可使用双频观测，对两个伪距进行测量，依据信号频率与电离层折射的特性，在测量结果中求出电离层改正数，提高GPS测量精度。另外，也可从站点的布置入手，选择合适的站点。如避开山谷、山坡以及盆地，可设在距大面积平静水面一段距离的地方。设置站点最好选在反射能力较差的地方，例如翻耕之后的土地，因为它与其他粗糙不平的地面之间的反射能力较差。如果设置站点需要进行长时间观测任务，则需要考虑接收机天线是否具有良好的屏蔽性，天线造型是否合适，截止高度角是否合理。从这些方面进行考虑，最终的结果就是提高GPS测量的精度。

4　结束语

作为当前工程测量中最重要的技术手段之一的GPS技术，在当前各类型的工程测量得到了广泛的应用，甚至发展出了新技术如GPS～RTK，可见GPS测量技术以其独具的精准性、高效性、易操作的特点在现代工程测量中具有可观的发展前景。虽然在GPS测量中其精度会因GPS卫星、接收设备、卫星信号传播等因素产生误差，但是通过选择有效的精度控制方法，也可改进GPS测量技术在工程测量中的不稳定现象，提高GPS精度，保证并提高工程建设质量。

［1］刘叶明.GPS技术在工程测量中的应用［J］.科技风，2010， (7):259～260.

［2］张莉.GPS技术在工程测量中的应用探讨［J］.科协论坛:下半月，2011， ( 9):64～65.

TB22[文献码]B

1000～405X（2016）～4～175～1