刍议GPS测量技术在工程测绘中的应用

杨书明+王春卫+刘正锋

摘 要：GPS就是全球定位系统，它是随着现代科学技术的迅速发展而建立起来的新一代紧密卫星导航定位系统。GPS卫星定位测量是研究利用GPS系统解决大地测量问题的一项空间技术。随着全球定位系统（GPS）技术的快速发展，GPS测量技术也日益成熟，GPS测量技术在工程测绘中逐步得到应用。本文对GPS测量技术在工程测绘中的工作原理、特点及控制进行了探讨。

关键词：GPS测量技术；工程测绘；工作原理

1994年由美国研制的GPS全球定位系统投入使用，其应用范围包括各个领域，其是以卫星为基础的无线电卫星导航定位系统，特点为全能性、全球性、全天候、连续性与实时性等。作为测绘领域内的高科技技术，RTK技术是建立于GPS基础上的实时动念定位技术，与常规GPS测量方式相比，在野外测量中RTK的精度更高，也可以说RTK为GPS应用的重大里程碑。目前，GPSRTK技术已经将高效、科学的测量定位技术提供给了测量工程，在该技术大力推广中，促使GPS技术逐渐代替传统测绘技术进行地面测量与采集数据等工作，也为工程测量工作的顺利进行提供了可靠的保障。

1 GPS系统的工作原理

GPS测量过程中，基准站把全部接收的卫星信息与其基准站信息利用通讯系统向各个流动站进行传递。在卫星数据接收中各个流动站还可进行基准站传递信息的接收，如流动站将初始化工作完成后，控制器就可以利用接收到的信息进行及时计算，并将流动站点位坐标显示出来。

GPS接收机（2台或2台以上）、数据传输设备、有关处理软件为GPSRTK系统的重要组成部分。现阶段主要选取双频机作为GPS接收机，数据传输设备则具有较多形式，以无线电台为主，电台发射信号半径的大小将对GPSRTK作业范围的大小产生重大影响。在处理软件选择中，要求其必须能够对整周未知数进行快速结算，并能对用户站在WGS-84下的坐标进行结算，同时能够转换坐标系统与高程系统等。

2 GPS定位系统特点

伴随国民经济增长速度的不断提升，我国工程建设质量标准也得到了有效提高，工程建设与国计民生息息相关，其工程测量效果的优劣也得到了人们的关注。随着改革开放的不断深化，我国工程测量事业也得到了极大的发展。

1、定位精度高。目前GPS测量基线的精度已经由过去的10提高到1O～，而GPS静态相对定位的精度也提高到了毫米级甚至亚毫米级，尤其是高程精度也达到了毫米级。GPS实时动态定位精度也有显着性的突破，可以达到厘米级的定位精度，可以满足各种工程测量的要求。大型建筑物、构筑物变形监测，在采用特殊的观测措施、精密星历和适当的数据处理模型和软件后，平面精度可达亚毫米级，高程精度可稳定在lmm左右。

2、观测时间。GPS技术定位耗时较短，实时动态定位模式自用几秒时间就可完成流动站1分钟～5分钟才能完成的观测，大大提高了测绘效率。并且，运用GPS技术的观测站间不需要通视，只要求观测站15°以上空间开阔性，这就大大降低了观测环境与通视条件方面的限制，不仅缩减了测量时间及经费，而且使测量选点更具灵活性。

3、自动化水平高。目前我国GPS接收机已经趋向操作简单化、体积小型化，观测人员只要将天线整半、对中即可实现自动观测，再通过数据处理软什对数据进行即时处理并获得测点三维坐标，其他观测工作如捕获卫星、观测跟踪等都可由机器自动化完成。

4、全球全天候定。GPS卫星的数目较多，且分布均匀，保证了全球地面被连续覆盖，使得地球上任何地方的用户在任何时间至少可以同时观测到4颗GPS卫星，能有效保障在任何时间、任何地点实现连续观测，并不会受到天气变化的影响。

5、仪器操作简便。随着GPS接收机的不断改进，GPS测量的自动化程度越来越高，有的已趋于“傻瓜化”。在观测中测量员的主要任务只是安置仪器，边接电缆线，量取天线高和气象数据，监视仪器的工作状态，而其它观测工作，如卫星的捕获，跟踪观测和记录等均由仪器自動完成。结束测量时，仅需关闭电源，收好接收机，便完成了野外数据采集任务。

3 GPS测量技术在工程测绘中的应用

1、工程控制网建立

作为工程建设、管理与维护的前提，工程控制网的网型、精度必须与工程项目性质、规模相符，通常情况下，工程控制网具有较小的覆盖面积及较大的点位密度，一般都会选取边角网作为其常规方式。选取GPS定位方式进行工程控制网的建立，其内容包含：工程首级控制网、变形监测控制网、工程施工控制网等，其优点为点位选择限制小、作业时间短及成本低。为达到毫米级精度，可选用载波相位静态差分技术进行控制网的建立。

2、RTK的碎部测量与放样

RTK技术是实时处理2个测站载波相位观测量的差分方法。基准站、移动站为RTK系统的重要组成部分。其工作原理为向用户发送基准站采集的载波相位，按照基准站的差分信息用户可求差解算用户的位置坐标。一般都会在地形图、地籍图测绘及平面位置施工放样等方面应用RTK技术。在碎部测量中GPSRTK技术的应用，不需要进行图根控制的建立，可对工作效率进行有效提升。作为测量的一个应用分支，放样要求利用相应方式通过仪器将认为设计好的点位标定于实地。放样施工中，RTK技术必须进行界标点的标定，才能确保测量的精度。

3、像控点测量

作为航空摄影测量外业的主要内容，像控点测量对工程测量至关重要。传统方式应进行大量导线的布设，以此对相应平高点进行测量。通过RTK技术进行测量，需在测区、测区周围高等级控制点进行基准站的架设，流动站可对各像控点平面坐标、高程进行直接测量，如像控点架设难度大，可通过间接方式进行测量。相比传统测绘方式，无需进行控制点逐级布设，相比静态GPS测量，GPSRTK技术可缩短测量工程的时间、提升测量效率。

4、GPS变形监测

桥梁、水库大坝、建筑工程地基沉降、位移等方面的监测都属于变形监测。水准测量方式为常规监测技术，主要监测地基的沉降情况。地基位移、整体倾斜监测可选取三角测量方式。选用GPS技术进行地基水平位移监测，有效提升其精度，一般控制在-2毫米到+2毫米之间，高程测量精度则控制于-10毫米到+10毫米的范围，由此可见，变形监测中GPS技术尤为重要。

4 结束语

综上所述，伴随我国工程建设规模的不断扩大，工程测量应用也越加广泛。GPSRTK技术作为工程测量的重要技术之一，在严重遵循GPSRTK技术规范的基础上，要求相关单位在工程测量中，必须重视GPSRTK技术作业模式，对其性能进行全面把握，进一步研究GPSRTK技术，对其应用方法进行优化，只有这样才能提升工程测量的精度与效率，才能为工程建设事业的发展提供可靠的保障。

参考文献

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