范欣 胡銳

（1.中國有色金屬長沙勘察設計研究院有限公司 2.益陽東創(chuàng)投資建設有限責任公司）

GPS測量技術及其在工程測量中的應用研究

范欣1胡銳2

（1.中國有色金屬長沙勘察設計研究院有限公司 2.益陽東創(chuàng)投資建設有限責任公司）

GPS測量技術因為其獨特的優(yōu)勢已經(jīng)成為了工程測量中非常關鍵的應用技術，現(xiàn)今GPS測量技術的應用范圍越來越廣，并且在工程測量中的重要性逐漸增加。為了有效的完善各項工程測量準確性和實用性，在GPS技術的應用上和設置上應該掌握合理的技術方法，從而能夠很好的發(fā)揮GPS在工程測量中的實際作用，因此本文通過對GPS測量技術進行概述從它的的應用特點和系統(tǒng)組成兩個方面進行探討，從而深入的分析GPS測量技術在工程測量中的實際應用。

GPS測量技術；工程測量；技術應用

GPS的全稱為全球定位系統(tǒng)，它最早的產(chǎn)生在美國，是為了滿足國家軍事部門有效的對海上、陸地以及航空設施等的高精度導航和定位而研制的衛(wèi)星導航系統(tǒng)。GPS定位系統(tǒng)有其獨特的特性，它可以實現(xiàn)對觀測目標的全天候和實時的定位，并且也不會受到自然氣候的限制，并且其觀測的范圍可以從廣闊的范圍精確到很小的區(qū)域，因此觀測的數(shù)據(jù)比較準確。它通過為GPS定位系統(tǒng)的應用用戶提供精確的三維動態(tài)定位來實現(xiàn)導航的目標定位的功能，所以GPS定位系統(tǒng)由于其特有的技術優(yōu)勢和保密的特性，如今在世界的范圍內(nèi)逐漸的發(fā)展起來，并且應用的范圍也逐漸增加，由其是在大型的工程項目測量中應用更為廣泛，為工程測量的數(shù)據(jù)提供了很好的準確保障，因此為了使工程測量的工作更加準確更有效率，就應該不斷的改進GPS測量技術，使GPS定位系統(tǒng)可以得到更好的實施。

1 GPS測量技術概述

近幾年因為GPS定位系統(tǒng)的定位數(shù)據(jù)的精確性高和實時的自動化優(yōu)勢，使世界上越來越多的工程測量研究學者開始對其產(chǎn)生濃厚的研究興趣。因此GPS定位系統(tǒng)的技術應用得到了進一步的改進，原來GPS基本只有一個工作模式，通過將兩臺或多臺的GPS監(jiān)測器設置在特定的點上，通過對對同一的衛(wèi)星進行連續(xù)觀測（通常為1～2h或更長）來收集觀測的數(shù)據(jù)在進行處理后，給出目標觀測點的基線向量。所以成為靜態(tài)相對定位。今天隨著GPS應用技術的不斷發(fā)展快速靜態(tài)定位的模式開始得到廣泛的運用。從而極大的提高了GPS定位系統(tǒng)的工作效率。該模式可以通過一對GPS測量系統(tǒng)在10km以內(nèi)的短邊上，可以同時階段后4～5顆衛(wèi)星數(shù)據(jù)，因此可以實現(xiàn)對觀測目標的實時和全方位的觀測。因此通過不斷的技術研究GPS定位系統(tǒng)在工程測量的應用將會更加廣泛，我們從具體的方面來分析GPS測量技術的應用特點。

1.1 GPS系統(tǒng)的組成

從總體上來看GPS定位系統(tǒng)一共有兩個大方面的組成部分，分別是提供GPS定位范圍的空間衛(wèi)星群以及有效實行監(jiān)控的地面監(jiān)控系統(tǒng)。同時，除了這兩大系統(tǒng)組成部分之外，利用GPS定位系統(tǒng)進行定位的用戶還應該持有衛(wèi)星的接收設備。我們具體的分析來看：①空間衛(wèi)星群，主要是由24顆GPS的衛(wèi)星群組成，高度大約可以達到21萬km，并且24顆衛(wèi)星均勻的分布在6個軌道上，各平面之間的交角為60°，衛(wèi)星在軌道中的運行周期為11h58min。②用戶的衛(wèi)星接受設備，通常包括GPS接收器和處理軟件，以及用戶的輔助設備，如計算機和氣象儀等。并且在工程測量中，隨著GPS定位技術的不斷發(fā)展，GPS接受設備逐漸向便攜帶的、體積小、重量輕的方向發(fā)展。

1.2 GPS在工程測量中的應用原理和優(yōu)勢

GPS是一種新型的觀測手段，在國際上得到廣泛的應用，在交通運輸、軍事研究、地質(zhì)勘探、工程建設等都得到了廣泛的運用.在工程測量中，GPS應用的基本原理，就是將兩臺或者兩臺以上的GPS接受器分別安置在測量基線的兩端，然后同步觀測相對應的GPS衛(wèi)星。然后我們具體的分析GPS測量技術應用的獨特優(yōu)勢。

1.2.1 GPS定位的精度較高

GPS定位系統(tǒng)可以實現(xiàn)精細的全方位定位，因此具有非常高的定位精度準確性，這已經(jīng)成為了工程測量應用人員的普遍共識，所以GPS定位系統(tǒng)的應用技術才會得到廣泛的應用，這主要是與它的高度精確性分不開的。通常情況下GPS接收器的基線解精度可以達到5mm+1×10d的負六次D，同時紅外儀器的標稱為5mm+5×10的負六次D，由此可以看出GPS系統(tǒng)的測量精度和紅外儀的測量精度相差不多，并且隨著距離的不斷加長，GPS的測量數(shù)據(jù)的精確性將會更加凸顯。

1.2.2 GPS定位系統(tǒng)觀測的時間較短

當GPS定位系統(tǒng)在工程測量中得到應用時，通常都是運用GPS系統(tǒng)來布設工程的測量網(wǎng)點的方法，來進行測量，在每個布設的測量網(wǎng)點上通常需要觀測的時間僅為30～40min左右，所以測量觀測所花費的時間較短，同時如果運用快速靜態(tài)的GPS應用的觀測方法，時間將會更加縮短。

1.2.3 GPS測量技術可以實現(xiàn)自動化操作

運用GPS定位系統(tǒng)進行工程測量可以實現(xiàn)實時的自動化，因此操作比較簡單，尤其是隨著技術手段的不斷提升，GPS接收器，更是逐漸向小型化和運用簡單化發(fā)展，工程的觀測人員只需要將觀測的天線按對應位置放好，然后量取天線的高度，在打開系統(tǒng)的電源就可以進行自動的觀測。因此GPS除了可以定位觀測站的平面特性的位置之外還可以向用戶提供三維的立體坐標。

2 GPS測量技術及其在工程測量中的應用

2.1 GPS在控制測量網(wǎng)時的方案運用

在運用GPS測量時要有具體的方案設計，并且要逐漸的實現(xiàn)方案設計的優(yōu)化和實施，要嚴格的按照方案的計劃和要求進行測量，在進行GPS測量時要盡可能的保證視野的開闊，在15的高度角上保證沒有過多的障礙物，并且四周不能有電磁的干擾，在進行GPS測量站的建設時，要充分考慮將測量站建設在電磁波反射比較強烈的地點，在靜態(tài)定位作業(yè)時要使用四顆以上的衛(wèi)星對測量目標區(qū)域進行同步的定位，按照時段的周期性特征和時間段的長短來相應的計算載波的結構，并且要根據(jù)具體的定位圖形來描繪出一個封閉式的多邊形結構。這樣可以有效的保證控制網(wǎng)的有效實施，提高整個控制網(wǎng)的精確度。具體的GPS控制網(wǎng)圖如圖1所示。

圖1 GPS在工程測量中的定位網(wǎng)圖

2.2 GPS在工程測量中的應用要點分析

2.2.1 施工水準點的控制測定

施工的水準點是指每個一段距離所布設的高程布設網(wǎng)點，在GPS定位系統(tǒng)的工程測量技術沒有應用以前，工程測量單位通常都采用傳統(tǒng)的放線測量的方法來確定水準點的布設區(qū)域，但是如果一些工程沒有做到去實地考察就容易使工程的測量預算出現(xiàn)不合理的現(xiàn)象，從而使水準點的測量的點距加大。水準點的布設距離加大夠就會使測量的數(shù)據(jù)不能做到更加精確化，從而使測量數(shù)據(jù)不準確。當運用GPS測量技術時，可以彌補這些誤差，通過GPS的接收器來實時的接收衛(wèi)星傳回的數(shù)據(jù)信號，對水準點的布設進行控制，從而可以不斷的協(xié)調(diào)工程觀測的整體進程。例如在公路工程施工的水準點布設時，可以通過GPS定位系統(tǒng)，傳達衛(wèi)星觀測的同步照片，對公路的建設路段和地勢特點來進行實時的監(jiān)控，從而可以具體的公路線中每隔200m就可以設置一個施工水準點。

2.2.2 有效的控制測量

運用GPS定位系統(tǒng)進行工程測量工作，一共有兩個測量模式：①快速靜態(tài)定位模式，具體的作業(yè)方式是，把GPS設置在每一個流動站上。然后進行靜止的觀測，然后加收同步衛(wèi)星的觀測數(shù)據(jù)，然后確定用戶站的三維目標，當確定的結果的計算達到一定的穩(wěn)定值，就能主確定觀測的精確值。②動態(tài)定位模式，在進行測量時需要先靜止觀測數(shù)分鐘，然后流動站就可以按照事先采定的數(shù)據(jù)來進行自動監(jiān)測。動態(tài)定位的模式的操作更為簡單。因此在進行工程測量工作時，應該根據(jù)工程監(jiān)測的具體要求來選擇用哪種監(jiān)測模式。一般在一些測量數(shù)據(jù)要求較高的工程中，如隧道建設工程、大型橋梁和建筑工程等，通常采用快速靜態(tài)定位的模式。而動態(tài)定位的模式通常用于公路工程的測量中，可以完成公路所處地形的測繪和公路各個側面的測量。因為公路測量的視野比較寬闊，一般不會有障礙物阻擋視野所以，整個測量不需要通視。

2.2.3 大比例尺的地圖繪制

運用GPS定位可以對工程所處區(qū)域進行比例尺的測繪工作，通常在工程施工之前，都需要事先測定工程區(qū)域的地形圖，以此掌握工程施工中可能受到的影響。運用GPS動態(tài)測量的方法，可以準確的獲取工程的整體概況數(shù)據(jù)，然后根據(jù)收集的數(shù)據(jù)利用繪圖軟件進行地形圖繪制。具有非常明顯的數(shù)據(jù)采集效率高、速度快、準確性高的特點。

3 結語

隨著世界各項技術研究和應用的快速發(fā)展，GPS定位技術將會得到進一步完善，并且在應用的范圍上也會更加廣泛，將GPS技術應用到工程測量中，不僅極大的提高了工程測量的工作效率，同時也為工程的合理運行提供了強大技術支持。

[1]楊雪樵.淺析GPS測量技術及其在工程測量中的應用[J].價值工程，2014（17）：109～110.

[2]韓璽波.GPS測量技術及其在工程測量中的應用[J].城市建設理論研究（電子版），2014（22）：1508.

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2015-4-27