GPS测量技术在工程测量中的应用

李城 杜凤雨

摘要：为了不断提高GPS测绘技术在测绘工程中的应用水平，为工程质量提供保障，要不断完善GPS测绘技术，掌握GPS测绘技术在测绘工程中的应用现状，找出应用过程中存在的问题并加以解决，最终提高GPS测绘技术在工程测绘中的应用水平，并最终促进工程测绘效率和质量的不断提高。

关键词：GPS测量技术;工程测量;应用

一、 引言

GPS测绘技术打破了传统测绘技术操作复杂、耗时长、效率低、精度低等缺点。以高效率、高精度、操作简单、耗时短等特点在测绘工程中得到大力应用，而且未来的发展前景也很广阔。

二、 GPS定位的基本原理

用GPS系统测量的卫星到接收机的距离，是根据卫星向地面发射的电磁波信号发射后再反射回卫星的时间来计算的。电磁波信号加载钡“距离代码。由于测距规范的不足，测距精度不高，不能直接应用于某些测量精度较高的领域。因此，被测信号直接变成载波。载体本身具有很多长处，最重要的是波长短、距离精度高。

GPS定位的基本原理是利用空间后距相交的方法测量待定点的坐标，具体地说，至少有4颗卫星同时在发射载波信号，根据载波信号反射回卫星的时间t，计算当前时刻卫星到待测点的距离S=c*t/2，卫星在某一时刻的具体位置的三维坐标可以通过卫星导航报文得到。此时，可以根据四颗卫星与待测点之间的距离获得待测点的位置。

根据测量类型的不同，GPS定位可以分为几种，分别是绝对定位、静态相对定位和动态相对定位。每种定位方法的目的也是不同的。

（一）绝对定位也是所谓的单点定位。通过对被测点的直接测量，可以通过接收卫星信号获得距离，直接测量点的绝对地心坐标，数据的形式主要是地球的经纬度，在工程测量中很少使用。

（二）静态相对定位是指使用至少两个接收器进行测量，并使用微分法获得被测点的坐标。该方法在工程测量中应用广泛，测量精度高，以毫米为单位的点精度

（三）动态相对定位就是所谓的GPS-RTK测量，主要是设置一个参考站和一个移动站，参考站和移动站同时接收卫星数据，移动台的数据是以站差和星间差二次差的形式获得的。这种方法使用简单，测量效率高，但精度低，只能达到厘米水平。

三、 工程测量中的GPS测量技术

（一）外业测量

野外测量是工程测量中的一项重要测量工作。合理的现场测量将提高工程质量。将GPS测量技术应用于外业测量时，首先要制定合理的外业测量计划。在进行规划时，首先要确定GPS卫星在测量区域的能见度，规划详细的测量区域，然后对卫星的观测分辨率和图形强度进行分析。最后要保证良好的观测时间，以能见度最大的时间段作为观测时间段。在全球定位系统测量的现场观测中，接收天线的安装和方向应严格按照操作标准进行，观察应详细记录，并当场仔细检查。所有观察工作完成后，应进行错误处理工作，分别分析系统错误和意外错误，并采用统计学方法进行误差处理。

（二）工程变形程度测量

项目会变形，如果变形程度太大，很容易发生危险，而且大多数项目通常靠近住宅用地，如果工程处于危险之中，将对人们的生命安全构成严重威胁。传统的测量工作费时费力，应用GPS技术可以通过自动测量手段进行实时测量，并且可以稳定地保证测量精度和准确度。通过GPS技术测量，可以定期测量不同日期和时间段的工程变形，从而得到工程变形数据的规律。

（三）数据分析

GPS测量系统具有内置的数据过滤功能和计算功能。数据输入后，可以进行初步数据过滤等自动处理，并进行精确的调整计算，它还可以方便地将GPS测量的数据网络和实际工程应用的坐标系进行双向转换，更容易获得工程所需的各种数据。但应注意应用GPS系统进行数据分析，掌握各种功能的应用和对数量上误差的理解，以实现效益的最大化。

（四）GPS网平差

即使是GPS网络建设过程也需要一定的基准。GPS网络基准主要由位置、方向和比例尺基准组成。最后通过计算GPS网的整体平差确定GPS网基准。通常，全球定位系统网络是二维约束网络平差，即根据基线计算的数据被转换为特定参考系统转换的特征，从而获得指定点的坐标。网络调整前应特别注意，方向和边长的起点应整合到计算过程中。并经过网络调整，验证了最终的转换结果。

四、 GPS在大型桥梁测量控制中的应用

（一）工程介绍

该GPS技术应用测量的桥梁总长度为8206m。主塔的高度和长度分别为306m和580m。主孔跨度达1088m，为大型桥梁工程。桥梁所处的地形和周围的自然条件是复杂的。由于桥梁所处位置大风现象的频繁发生和持续时间长，常规的转角测量方法无法完成桥梁测量。因此，主要利用GPS技术来实现这种测量控制。

（二）选点布网

在GPS网络建设过程中，选点是影响整个配电网的重要关键点。由于全球定位系统技术中不需要点对点的互通，所以只需要根据实际项目的需要选择和分配网络。因此，与传统技术相比，减少了传输点、过渡点等的测量工作，节省了测量时间。在选点的过程中，最重要的是保证选点能够满足工程要求，同时，它可以方便接收器的安装和操作，并保证后期施工的正常发展。

（三）外业观测

本工程根据GPS技术和工程要求，主要设置18个点，共相应设置22个观测墩。为了有效地收集桥梁数据，这个数据观测由8个GPS接收器完成。为了保证最终采集数据的准确性，需要进行观察并满足一定的观测条件。每15秒进行一次数据采集，对采集数据中满足以下条件的数据进行处理。也就是说，在采集过程中，有效卫星的数量超过6颗，高度截止角的数量不小于15°。

（四）数据平差计算

通过三维无约束平差的计算，最终基线向量X、Y、Z的校正数比标准差低3倍，这可以确定这次野外观测的整体质量较好。之后，通过二维约束平差的计算，我们可以发现基线向量校正数及其二维无约束平差结果基线校正数小于其标准差。

（五）精度指标的分析

在分析GPS网的坐标时，将WUHNGPS跟踪点作为GPS网的固定点，然后通过计算基线来确定最终结果和坐标。根据跟踪点建立的地心坐标系中X、Y、Z矢量的坐标分别为2267749.3365m、5009154.2898m和3221290.6629m。网络调整后，点位误差仅为0.64。

五、 结语

水利水电工程必须保证测量的准确性，直接关系到工程的稳定性和竣工效率。因此，应通过GPS测量技术等先进技术来优化水利水电工程的测量。GPS测量技术具有观测周期短、精度高、处理智能化、自动化程度高等優点，因此对整个工程具有很大的推动作用。本文对GPS技术进行了概述，并分析了其应用优势和具体应用方法，希望能对读者有所启发。

参考文献：

[1]沈旭甜.GPS测绘技术在测绘工程中的应用研究[J].居舍，2018（35）：39.

[2]陈向阳，吴有清，赵虎.GPS测绘技术在测绘工程中的应用[J].工程技术研究，2018（11）：253～254.

[3]赵秀敏，刘杰.试论GPS测绘技术在测绘工程中的应用[J].居舍，2018（27）：37.

[4]王建.GPS技术在大型桥梁测量控制中的运用分析[J].城市道路与防洪，2018（1）：124.