工程测量GPS测量技术应用探讨

宋奎石

摘要：伴随着科学技术的迅速发展以及工程测绘工作的实践需求，逐渐呈现出数字化、信息化、集约化的趋势导向，一些具备先进智能的测量技术也适时地被引入工程测绘作业机制之中，其中尤以GPS测量技术应用最为广泛、实效最为理想。本文作者介绍了GPS测量技术原理及特点，阐述了工程测量GPS技术应用的方法。

关键词：工程测量;GPS测量技术;应用;探讨

工程测试是一项具备技术性、专业化、衔接式的综合型流程作业，该测量技术通过卫星系统定位作业的实时运转、地面主控中心微机网络的即时监控以及配套自动化识别系统的协同处理，有机地组建构筑成一整套组件式、系统化、集约型的测量测绘处理机制，快速有效地提高了工程测绘工作的作业效率与整体质量。

一、GPS测量技术原理及特点

1、原理

GPS是Global Poaitioning System的简称――即全球定位系统，20世纪70年代，由美国开始研究开发，历时20年，耗资200亿美元，终于在1994年全面建成，该系统可以对海陆空进行全方位的实时三维导航与定位，是新型卫星导航与定位系统。全球定位系统拥有的优势特点是：全天候、精度高、操作简便、高效益，因此受到了众多测绘工作者的信赖。GPS系统是一种采用距离交会法的卫星导航定位系统。在需要的位置点架设GPS接收机，在某一时刻同时接收了三颗以上的GPS卫星所发出的导航电文，通过一系列数据处理和计算可求得该时刻GPS接收机至GPS卫星的距离，同样通过接收卫星星历可获得该时刻这些卫星在空间的位置（三维坐标）。

2、特点

2.1、测站之间无需通视。GPS工程测量对各个测站间的要求很简单，相互之间不需要通视，仅要注意测站的上部空间需开阔，以保障GPS系统在接收卫星的信号时不被干扰。也正是由于这个特点为测量工程节省了大量的造标费用。因为各个测站无需通视，点位的选择就很灵活、方便，可以根据具体工程的需要来选择位置，省去了大地网测量中的过渡点、传算点的测量工作;

2.2、定位精度高。一般的双频GPS接收机基线解精度为5mm+1ppm，红外仪的精度则为5mm+5ppm，GPS测量出的精度相当于红外仪的精度，但距离越长，GPS测量的精度优势就越明显。在各种应用实践中证明，GPS相对定位精度在50km以内时，可以达到10-6，GPS相对定位精度在100km～500km时，可以达到10-7，GPS相对定位精度在1000km时，可以达到10-9。而在300m～1500m的工程精密定位测量过程中，1小时以上观测的解，其平面位置误差小于1mm，与ME-5000电磁波测距仪测定的边长比较，其边长较差最大为0.5mm，校差中误差为0.3mm;

2.3、观测时间短。在布设GPS控制网时，各个测站的观测时间大概是30min～40min，如果应用快速静态定位方法，其观测的时间会更短。若是应用实时动态差分法（RTK-Real-time kinematic）能在5s内求得测点坐标;

2.4、操作简便。GPS测量系统接收机也在不断的改进、完善，其自动化的程度也在逐步提高：接收机的体积越来越小，重量越来越轻，这在很大程度上减轻了外业测量人员的工作紧张程度和劳动强度。而今GPS接收机已趋向于小型化和操作简便化，测量工作人员只需将天线对中、整平，量取天线高、打开电源即可进行自动观测，对获取的数据，利用各种数据处理软件进行处理即求得测点三维坐标。另外，GPS观测工作在一天之中的任一时间都可以进行，各种恶劣天气、气候情况对它的影响不是很大。

二、关于工程测绘中GPS测量技术的具体应用分析

1、GPS测量技术在精密工程方面的应用

现阶段，在工程测量的各个过程中，都会用到GPS测量技术。工程测量是一个大范围的概念，我们经常所说的过程测量主要包括工程勘察设计、施工以及验收工作等，同时它还包含有工程测量过程中所用设备的安装以及测量工作。GPS操作简单而且测量精度高，除了一般的工程测量之外，它还可以应用于一些精密设备工程，例如：安装工程、隧道以及管道工程，桥梁工程等。同时，实践也证明，GPS在这些工程应用方面发挥着很大的作用。传统的测量方法，在进行控制点之间的测量工作时，必须是通视。

2、GPS测量技术在工程变形监测方面的应用

因为人为因素造成建筑物变形或者是位移，以及地壳的变形，通常被称为工程变形，在工程建设中属于比较普遍的问题。而GPS测量技术凭借自己三维定位精度高的技术优势被经常应用于工程变形监测。在工程建设的过程中，工程变形可以分为以下几类：海上建筑物沉陷、大坝变形以及陆地建筑物变形等。在进行大坝变形监测时，首先要在特定的位置设立一个基准站和几个监测点，然后分别安置GPS接收机，利用GPS监测技术进行连续的自动化监测，进行数据传输和分析。

3、GPS测量技术在网形设计方面的应用

在工程测量中，网形设计是十分重要的一个步骤。然而GPS测量技术因为不需要进行点与点之间的通视，增强了图形设计的灵活性。但是，利用GPS测量技术进行网形设计时，仍需注意以下几点：第一，因为GPS测量技术采用无线定位，易受外界环境的影响，因此，在进行图形设计的时候，要增加检核条件，提升数据的可靠性和网的可靠性。第二，关于GPS网坐标参数以及地面控制网坐标参数之间的转换，在进行网形设计的时候，必须有三个或者以上的控制网点重合。第三，关于GPS點的选择，必须远离高压线变压所等干扰源，选择信号接收好的地方。

随着工程测量精度要求的提高，GPS技术的应用也日益广泛，在传统测量仪器的弊端逐渐显现的今天，GPS所具有的优势愈加明显。我国无论是大型的桥梁工程，还是误差精确的高级公路工程，GPS都能够在很短的时间内，作出精确的测量来进行准确定位。随着GPS静态以及动态相对定位技术的日益成熟，相信未来的工程测量领域，GPS技术必然是主导测量手段。

参考文献：

[1]全球定位系统城市测量技术规程[S].北京：中国建筑工业出版社，2016.

[2]王东青.GPS测量原理及应用[M].武汉测绘科技大学出版社，2017.