GPS测量技术及其在工程测量中的应用古明利

古明利

古明利南郑县城乡测绘队陕西南郑723100

[摘要]GPS全球定位系统，以高精度、高效率、低成本、时间短等优势，为全球范围内的信息传递与流通提供了可靠的技术支持。其在工程测量中的应用，有效的提高了工程测量工作效率，增强了工程测量的可靠性，明显提高了工程测量的精度和准确性。本文结合GPS技术的特点和优势，对该技术在工程测绘中的实际应用及发展前景进行了讨论。

[关键词]GPS测量技术；工程测量；应用

GPS是全球定位系统（GlobalPositioningSystem）的简称，是一种可以通过定时和测距进行空间交会定点的导航系统，为使用者提供准确的信息数据的新一代卫星导航与定位系统。随着全球经济的一体化和现代科学技术的进步与发展，全球范围内的信息量与传递量也在不断增加，而人们对工程测绘技术精度要求也越来越高，GPS技术的应用与推进，不仅提高了测量精度还保证了测量效率。

1GPS定位测量技术1.1GPS定位测量技术的概念及原理GPS全称为全球定位系统，是具有全球性、全天候、全能性、连续性和实时性的精密三维导航与定位功能的新一代卫星导航定位系统。GPS测量技术主要包括用户设备、空间卫星星座及地面监测系统三个重要部分，通过无线电信号，实现无线导航。该技术不仅为社会经济发展提供了重要的定位服务，还为军事导航和国防建设提供定位服务。通过GPS技术的运用，可以实现同一地点的连续观测，不同地点的同步观测，而且不易受到环境的影响，因此，GPS技术在时间监测和技术操作等方面都有效实现了测量领域上的重大突破和新的跨越。GPS技术在城市测量、工程测量、大地测量、海洋测量、航空摄影测量等领域得到应用以后，又相继在交通、军事、资源、通信、管理等领域得到了广泛的应用。

GPS系统就是在需要定位的位置p点架设GPS接收机，并且在某时刻同时接受3颗以上GPS卫星（a、b、c）所发出的导航电文,然后通过一系列的数据处理和计算求得该时刻GPS接收机至GPS卫星的距离（p1、p2、p3）,通过接收卫星星历可获得该时刻这些卫星在空间的位置。用距离交会法求得p点的三维坐标（x、y、z）。

在GPS测量中通常采用两类坐标系统，一类是在空间固定的坐标，一类是常用于公路工程控制测量中的与地球体相固联的坐标系统，称地固坐标系统。

1.2GPS定位测量技术的组成GPS定位系统是由GPS工作卫星组成的空间部分、地面监控部分和用户设备部分组成，三者不仅具有独立的功能和作用，还通过有机结合形成了完整的系统。空间部分是由7颗试验卫星和24颗GPS工作卫星组成。地面监控系统包括1个主控站和3个注入站以及5个监测站。用户设备部分由GPS接收机和数据处理软件组成。该系统是根据高速运动的卫星瞬间位置作为已知的起算数据，采用空间距离后方交会的方法，确定待测点的位置。

1.3GPS定位测量技术的特点（1）定位精度高。为提高GPS技术的定位精度，人们将许多先进的科学技术应用到该系统中，使其观测精度明显高于一般常规测量。在测量时，采用载波相位法，其精度可以达到1ppm。相对基线在50km以内的，相对定位精度可达1mm；在300~1500工程精度定位中，观测的数据误差小于1mm。在实时差分方面和实时动态定位方面，定位精度可达到厘米级以及分米级，可满足各种工程测量的要求，为社会经济发展和国民经济建设提供可靠的导航定位服务。

（2）观测时间短。人们在利用GPS测量技术对工程进行测量时，一般会采用快速静态定位方法来缩短观测时间。而在观测中静态相对定位每站仅需20min左右，动态相对定位仅需几秒钟，大大提高了观测效率。

（3）操作简便。GPS在测量中拥有很高的自动化程度，其操作十分简单便捷。观测人员只需对中、整平、量取天线高及开机后设定参数，接受机便可进行自动观测和记录。在完成观测后，工作人员只需将电源关闭，把接机收好就可以了。因此，GPS测量技术能够有效的提高工作效率，对实现工程测绘的自动化非常有帮助。

（4）全天候作业。由于GPS卫星数目多，分布均匀，而且一般不受天气状况的影响，所以观测不受时间和地点的限制，随时随地进行观测。因此，随着GPS技术的不断发展和完善，GPS在石油开采、隧道的修建和地铁施工等领域也得到了广泛的应用。

（5）无需通视。GPS测量不需要测站间的相互通视，只需根据实际需要确定点位，因此选点工作更加灵活方便。而且能够保证控制网有一个良好的图形结构，减少了建造标志的花费和时间，也省去了过渡点和传算点的测量工作。

2GPS在工程测量中的实施（1）选点和建立标志。选点点位应选择在交通方便、易于安置接收设备的地方，而且视野要开阔。此外，GPS点还应该避开对电磁波接收有干扰的物体。

（2）外业观测。GPS外业观测由天线安置、观测作业和观测记录等几部分构成。天线安置包括对中、整平、定向和量测天线高。观测作业是指捕获GPS卫星信号对其进行跟踪、接收和处理，从而获取所需的定位信息和观测数据。观测记录是进行后续数据处理的唯一数据，一定要真实。

（3）成果校核与数据处理。将GPS接收机记录观测的数据传送到存储设置后，通过解码将数据进行分类整理，淘汰无效数据，并将不同型号接收机的项目、数据记录格式、观测值数据单位和项目统一成标准的文件格式，之后利用多项式拟合方法、平滑GPS卫星一小时发送的轨道参数，再在GPS观测值中加入对流层改正，单频接收的观测值中加入电离层改正。

3GPS定位测量技术的应用工程测量主要应用GPS的静态功能和动态功能。静态功能是根据接收到的卫星信息，确定地面某点的三维坐标。动态功能是通过卫星系统，将已知的三维坐标点位，实地放样地面上。将静态定位技术与动态定位技术相结合，可以高效地完成公路平面控制测量。目前，GPS静态或快速静态方法可以建立沿线总体控制测量，帮助完成勘测阶段测绘带状地形图、路线平面、纵断平面测量等工作。

3.1建立工程控制网GPS定位的方法建立起的工程控制网，可应用于建立工程首级控制网，变形监测控制网，工矿施工控制网，工程勘探、施工控制网、隧道等地下工程控制网等工程。由GPS定位系统的方法建立的工程控制网，不仅具有点位选择限制少、作业时间短、工程费用低等优点，还能够保证成果精度高。

3.2变形监测GPS技术在该领域有广泛的应用。变形监测主要是监测大桥、水库大坝、高层大楼等建筑物、构建物的地基沉降、位移以及整体的倾斜等情况。监测工作具有监测体的几何尺寸巨大，监测环境复杂，监测技术要求高等特点。

3.3实时动态（RTK）定位技术实时动态（RTK）定位技术在公路工程中有广阔的应用前景，是GPS测量技术发展的一个新的突破点。实时动态定位系统包括基准站和流动站两部分，且有快速静态定位和动态定位两种测量模式。在控制测量中一般应用快速静态定位模式，如控制网加密等工作。而在公路工程中将快速静态定位模式和动态定位模式相结合便可覆盖公路勘测。

3.4动态定位动态定位模式可以完成地形图测绘、中桩测量、横断面测量、纵断面测量等工作。由于GPS技术不需要通视，所以动态定位比常规测量仪器更加便捷。因此，动态定位模式在公路勘测阶段有着广阔的应用前景。

在测绘工作中，GPS定位测量技术结合交互定位方法，可很大程度上减少甚至避免由于人为操作和外界其它因素造成的测绘数据误差，增强了数据的真实性。在工程测绘中，也可以利用GPS技术，针对工程地质情况，将具体的测绘过程建立数学模型，然后模拟出真实的测绘场景，并进行动态分析，来提高测量方案的正确性、可行性和安全性以及测量工作的技术性。

4.小结在科学技术的不断发展的同时，GPS技术也不断的进行完善。虽然GPS测量技术有着巨大的潜力和优越性，而且在资源勘察、工程测量、地质测量和变形监测等各方面都有应用，但GPS测量技术还有着一些缺点与不足。随着科学的发展，人们对GPS测量技术的改进和完善，GPS测量技术在工程测量技术中的作用也定将会越来越重要。

参考文献[1]杨雪樵.浅析GPS测量技术及其在工程测量中的应用[J].价值工程,2014,(17):52-53.[2]李刚.探讨GPS测量技术及其在工程测量中的应用[J].低碳世界,2014,(11):56-58.