GPS技术在工程测量中的应用

摘 要：GPS测量较之传统的测量技术有着十分明显的优点，并在工程测量中占据着越来越重要的地位。本文根据笔者多年来的实践工作经验，就GPS技术在工程测量中的有效应用展开探讨。

关键词：GPS技术；工程测量；外业测量

1.GPS技术的特点

1.1适用性强

传统的测量方法会受到外界因素的影响，难以做到全天候的测量活动，利用GPS技术进行测量进，对观测点之间通视情况没有要求，即可灵活选择观测点，可不间断地进行测量活动， 不必考虑工程条件及观测点间的阻碍，测站之间不需相互通视即能够完成测量任务，极大提升了工作的效率，且测量精度还能够得到有效的保障。GPS的卫星数日比较多、分布均匀，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。

1.2测量精度高

在GPS技術测量的同时，能精准确定测站点的三维坐标，其高度精确度完全可以满足现代化工程的测量要求，且利用GPS测量过程中，共测量精度远远高于传统的测量精度。通常双频GPS接收机的基线解精度是5mm+1ppm，红外仪标称的精度是5mm+5ppm。

1.3自动化程度高

当前GPS设备向操作简单化、体积小型化方向发展，且操作更为简单，通过自动观测并对数据处理软件进行处理后，即可获得观测点三维坐标，自动完成观测工作，操作方法也更加便捷化。

1.4测量效率高

使自动化、智能化GPS测量设备，只需要进行简单的操作便可获取到有效的数据信息，提高观测的效率，降低工作人员的劳动强度。和传统测量技术比，GPS技术改善了工作的环境条件，节省了财力、物力与人力，并能快速完成测量工作，且GPS技术还可以减少观测的时间，有些工程工期长。

1.5削弱系统误差影响

利用GPS技术进行变形监测时，能有效消弱系统误差的影响，只需在监测过程中保持天线固定不变，确保操作的科学性和规范性即能有效的降低误差，提高监测结果的精准度。在传统测量过程中，在变形监测中系统误差所带来的影响会对变形监测结果带来较大的影响。

2.GPS测量方法

2.1常规静态测量

这种测量方法在建立国家级大地控制网时通常会应用到，能够获得精准的定位精度。另外在地壳运动监测网、长距离检校基线、岛屿与大陆联测、钻井定位及精密工程控制网等建立时也会采用常规静态测量方法。这种测量方法中要利用到至少两台GPS接收机，将其放置在一条或是数条基线的两端进行同步观测。

2.2实时动态测量

在实际应用时会在将GPS基准站接收机和数据链架设在一个已知测站上，对所有可见卫星进行连续跟踪，利用数据链将数据发送给移动站。通过对接收到的数据进行处理，以此来获得移动站的高精度位置。另外，DGPS和ETK的出现，使GPS测量技术有了新的突破，有效的提高了测量结果的精度。这种测量方法能够实时获得高精度的测量结果。

2.3快速静态测量

在一个已知测站上安置一台GPS接收机作为基准站，连续跟踪所有可见卫星。移动站接收机依次到各待测测站，每测站观测数分钟。这种模式常用于控制网的建立及其加密、工程测量、地籍测量等。需要注意的是这种方法要求在观测时段内确保有5颗以上卫星可供观测；流动点与基准点相距应不超过20km。

2.4准动态测量

在一个已知测站上安置一台GPS接收机作为基准站，连续跟踪所有可见卫星。移动站接收机在进行初始化后依次到各待测测站，每测站观测几个历元数据。这种模式可用于开阔地区的加密控制测量、工程定位及碎部测量、剖面测量及线路测量等。需要注意的是这种方法要求在观测时段内确保有5颗以上卫星可供观测；流动点与基准点相距应不超过20km。另外，有一种连续动态测量，也属于这种模式。

3.GPS技术在工程测量中的应用

3.1GPS在布网方面的应用

GPS布网工作，通常采用点连式、边连式组成连续发展的三角锁同步图形，或采用边连式、网连式布设增强图形几何强度，从而提高 GPS 控制网的可靠性和数据精确度。在布网前，对已有资料进行了分析，选取测区首级GPS控制网坐标起算点和布网设计、选点踏勘、分幅及测绘范围参考。选点、埋石要满足如下要求：为便于安置仪器和今后利用，GPS网点均选在视野开阔、地势平坦、基础稳固、易于保存的地方；远离无线电的发射源及高压电线路；并避开大面积水面，以防对信号的干扰、反射；所有GPS点均埋石，标石均压印（刻印）编号，字头朝北，并填涂红漆；标石顶面的点位标志用刻有“+”字的Ф=1cm的钢筋代替，露出顶面1cm；每两点GPS为一组确保方向相互通视，便于下一级控制网的布设和联测；GPS点均进行了直接水准联测。

3.2施工放样测量

在施工放样测量过程中，传统的测量方式，例如经纬仪交会放样，全站仪的边角放样等，通常需要先人为的设计好点位，在实地标识出来，至少需要2人-3人共同操作，来回的去移动目标，如果碰上困难，还需要想其他很多方法才能成功的放样，这样做不仅费时而且费力。但是，采用RTK技术，只需要一人操作，把放样点的坐标输入终端，按照提示走到放样点即可，而且这种放样形式，不需要点间通信，直接通过坐标放样，大大提升了放样均度。

3.3图根测量中的应用

图根测量主要是利用GPS接收器接收来自卫星的信号，一般接收的是4颗以上卫星的信号。通过接收多颗卫星的信号，GPS能够算出卫星与接收机之间的距离，最后利用卫星的坐标系分析、确认接收机的坐标系，找出接收机之间的距离和位置，从而实现GPS定位测量。在进行图根测量时，应该使用4台或4台以上的接收机，且采用双参考站的方式测量。在此过程中，同一时间段观测的卫星颗数不能少于4颗，每隔15s收集1次卫星传送数据，对正在观测的卫星高度角不小于16°，POOP应该≥5，每条观测基线的模糊倍率不能低于1.5，观测人员每隔15min就要观测一次流动站，用最精确的参数保证图根的准确性。为了满足测图需要，测区在一、二级导线的基础上，进行图根点加密，其主要布设形式为支导线。依据《城市测量规范》和《规程》要求，支导线边数不超过4条，最长不超过250m，全测区共布设图根点384个。测图过程中，进行站站检核，并作记录，以防粗差。GPS中的定位测量技术是GPS在测量图根中主要运用的技术。

3.4 GPS技术与传统测量方式的结合

在工程建设过程中，有些地带常是GPS卫星信号遮蔽带，这时候GPS技术就发挥不了作用了。这些地区，就需要用解析法或图解法，通过全站仪、测距仪、经纬仪等进行细部测量，与GPS技术做一个互补。GPS技术定位的关键和基础便是接受器与信号卫星之间的距离计算结果，这一计算过程是基于电磁波的直线传播，用距离=速度×时间得到的，如果电磁波传播的路程中存在不均匀的介质，那么计算出来的数据就只是GPS技术调整过的平均数据，并不精确。还有一些遮蔽物，也会导致电磁波的非直线传播，影响测量精度，那么，这时候就需要传统测量方式来弥补。

4.结束语

当前在GPS测量技术应用不断深入的情况下，有效的推动了测绘技术的发展步伐，这对工程测量水平和质量的提升起到了重要的意义。GPS测量技术在工程测绘中得到广泛应用，一方面提高了测绘自动化的能力，另一方面GPS成为工程测绘的基础技术，融合其他测量技术，共同推进工程测绘的发展，提供优质的测绘服务。

参考文献：

[1]陈大勇.GPS技术在工程测绘中的应用分析[J].黑龙江科学，2014

作者简介：

崔伦宝（1981.01-）男，汉族，大学本科，高级工程师，从事测绘工程技术工作。