GPS静态控制测量及其在市政工程中的应用分析

摘 要：在我国城市化建设进程加快的推动下，市政工程项目的种类和数量越来越多，为了确保市政工程施工的进度和质量，必须要进行相应大地控制网的布设。以GPS技术为基础的静态工程控制网，相较于传统的测量技术精度更高，成本也更低，相应的测绘工作效率也会得到显著的提升。目前GPS静态控制测量技术已经得到了较为普遍的应用。文章结合GPS静态控制测量技术的特点，就其在市政工程中的应用进行了分析。

关键词：GPS静态控制测量；市政工程；应用

1 GPS静态控制测量概述

GPS卫星和用户接收机是GPS定位得以实现的设备基础，将用户接收机天线与卫星之间的距离作为观测量，根据GPS卫星瞬时坐标，确定用户接收机天线对应的观测站位置。GPS静态控制测量需要应用到GPS静态定位接收机，在进行位置的确定时，设备的位置为静态的，定位的方式由包括相对定位和绝对定位两种。需要注意的是，两种静态定位的观测量都是观测站与GPS卫星之间的伪距离。根据观测量的不同，又可以将静态定位划分为测相伪距静态定位和测码伪距静态定位两种，一般来说，载波相位测量的静态相对定位可以保证较高的测量精度。

2 GPS静态控制测量特点

2.1 GPS静态控制测量的优势

现代信息社会对于测量工作提出了更高的要求，测量技术除了要确保数据的准确性和测量过程的质量外，还需要具备便捷的特点。GPS静态控制测量可以对测量区域内，一定时间段内的卫星信号数据进行获取，之后通过GPS数据处理软件的处理，便可以得到精度较高的测量结果，较之传统的测量方法更为便捷，数据的质量也可以得到保证。GPS、GIS以及RS的综和应用可以对土地资源的调查数据、地籍测量数据等进行获取，从而为土地统计、动态监测等提供依据，在国土监测中发挥了重要的作用，促进了耕地资源的保护和土地资源的优化配置。

2.2 GPS测量误差及解决方式

GPS卫星信号传输过程以及设备处理都有可能出现数据的误差，同时，地球整体运动包括潮汐、相对论效应以及负荷潮都会对GPS测量的精度产生影响。周跳是导致观测值误差的重要原因，对于周跳引起的数据误差来说，大于十周的较为容易消除。GPS观测值误差的消除和削弱的具体方式有四种。一是求差法，对不同的观测值进行相互求差，进而减弱这些数据中存在的相同误差的影响。二是回避法，即选择测量精度较易保证的区域作为测区，避免容易产生误差的环境，同时采取合适的观测方法和观测设备，解算软件的专业性以及测量点的坐标也会对测量精度产生影响，因而对于精度要求较高的工程需要提高起算点的精确度。三是误差改正模型的建立。四是参数法，对测量数据的系统性偏差进行求定。

3 在市政工程中的应用分析

3.1 应用概述

GPS静态控制测量在市政工程的建设中发挥着重要的作用，市政管线建设、公共基础设施以及大型工程中都需要确保较高的测量精度，从而促进工程整体质量的提升。我国疆域辽阔，不同的城市地质条件、气候环境以及建设水平都存在较大的差异，因而必须要结合实际采取合适的测量技术手段，在保证测量数据精确性的同时，尽可能降低测量的难度。测绘工作应当尽量减少对于原有建筑物的破坏，保证已有市政管线的完整性和使用性能。工程测绘的内容包括四等水准测量、地下管线竣工图测绘、平面位置校验和测绘、管线纵断面测量以及GPS控制网测量等。

3.2 工程平面控制

由于市政工程的覆盖面较广，因而，相关测绘的工作量也比较大。一些市政工程的测区总面积较大，且测量区域内的道路不规则，乡村道路以及城镇主干道纵横交错，整体呈现网络状。为了确保GPS静态控制测量工作的实效性，需要严格按照技术方案的要求以及相关工程的实际状况进行分级布网，即在测区内原有的已知四等点的基础上，构建起可以覆盖到整个测量区域的国家E级GPS静态测量控制网，根据测区的面积、地形、建筑状况等进行GPS平面控制点的测绘，并通过区域内已有的三等水准点和之后布设的GPS点构成的附合水准路线来进行测区高程控制测量。还需要对测区内布设好的GPS定位测量点进行拟合，可以采取连续运行卫星服务系统的RTK技术，进行GPS点的检查和拟合，并对测区内所有图根控制点进行加密。

3.3 平面控制结算

在GPS控制网布设完毕后，还需要利用相应的软件对相关数据进行处理和基线解算。市政工程GPS静态控制测量中可以采用Compass基线解算软件，该软件的计算效率以及结果准确性都得到了认可，应用较为广泛。市政工程平面控制结算一般将与工程要求相符合的双差固定解作为基线结算的最终成果，为了满足不同的施工数据要求，一般将基线结算结果保存为统一的数据格式，并在平面控制数据处理软件的支持下完成WGS-84坐标系下的三維无约束平差。在进行静态控制测量和平面控制结算时，需要根据行业规范和工程的具体要求进行参数的设定，为了确保基线解算结果的准确性，还需要采取科学的计算方法对其进行检验，从而对基线数据的精度进行判断。根据检验计算的结果对基线进行处理，存在严重误差的数据要进行提出，解算合格的基线要继续保留。一般的市政工程通过检验的基线数量在150左右，平面控制点与图根控制点的总和需要在100以上，以满足市政工程测绘对于测量精度的要求。

3.4 高程控制

在正式进行测绘工作之前需要对市政工程建设地进行实地勘察，在GPS控制测量区域内找出保存完整可以使用的三等水准点，这些测量点可以作为该工程高程控制测量的起算基准。根据市政工程的建设要求以及测量区域内的实际路网和建筑建设状况，布设三条四等水准闭合路线较为合适，在这三条水准闭合路线测量的中途还会经过多个工程建设之初设置的，新的GPS点以及加密的新的GPS-RTK图根控制点。如果工程测量区域内的原有的可用的三等水准点较少，无法满足GPS水准高程测量的需求，针对这种状况，将GPS高程拟合计算的结果与四等水准测量的结果进行比较分析，再取GPS控制测量网中的几个GPS点作为计算的起始点，并将这几个点的四等水准成果作为起算数据。再进行二次曲面拟合高程，计算控制测量网的高程值，最大高程差值需要在3.0cm以下，高程误差的算数平均值在1cm左右，在较为平坦的市政工程测量区域，当GPS静态控制测量网的覆盖范围在20km2以内时，并且有五个分布较为均匀的水准点，利用GPS在中原地区进行高程拟合可以达到四等水准精度。

4 结束语

综上所述，GPS静态控制测量具有自动收集记录数据、不要求测量点通视和全天候观测的优势，将其应用于市政工程中可以有效提高建设的效率，还可以节约工程成本。在城市现代化进程中，GPS静态控制测量凭借优异的使用性能和更为广泛的适用范围，将逐渐取代传统控制测量，促进城市测绘的发展。

参考文献

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[2]刘潇逊.地质工程测量中GPS快速静态法的应用研究[J].企业技术开发，2016（13）.

[3]狄广礼，刘剑英.基于GPS-RTK技术在地质勘探工程测量中的应用研究[J].科技资讯，2015（05）.

作者简介：刘虎虎（1982，09-），男，本科学历，工程师，研究方向：控制测量。