GPS在測繪工程中的實際應用

趙峰　滕偉偉

摘 要：測繪工程中包含的工作是多種多樣的，對結果的準確性和嚴密性有著較高的要求，將GPS技術應用到測繪工程中，可以有效降低工作的難度，提高測量的精度和可靠性，提高工作效率，而且對外部環境因素要求比較低。本文對GPS技術的工作原理與技術特點進行了簡單的介紹，并對GPS測量技術在測繪工程中的應用進行了深入的探討。

關鍵詞：GPS；測繪工程；應用

GPS是全球定位系統的簡稱，它是新一代隨著現代科學技術的迅猛發展而建立起來的衛星導航定位系統。GPS衛星定位測量是通過研究利用GPS系統來解決空間大地測量技術問題的一種方法。隨著全球定位系統（GPS）技術的普及，GPS測量技術日益成熟，GPS的測量技術已逐漸在工程測繪應用中得到快速發展。本文對GPS的工作原理與技術特點進行了簡單的介紹，并對GPS測量技術在測繪工程中的應用進行了深入的探討。

一、GPS工作原理

GPS的工作原理，簡單地說，就是用我們熟知的一些幾何和物理的基本原則。首先，我們假設衛星的位置是已知的，我們可以精確地確定的一個衛星的距離時，則A點必須位于一個衛星中心，測得的球體的半徑就是我們需要的距離。此外，我們測量A點到另一個衛星之間的距離大約在兩個交叉領域的環上的另外一個點。我們還測量了第三衛星之間的距離，A點只可以在對三個球體相交的兩點來確定。據一些地理知識，可以很容易地排除不合理的位置。當然，可以從點A被測量到的其他衛星也可以進行精確地定位。

二、GPS的技術特點

GPS測量技術的特點主要是高精度，全天候，操作簡單，效率高，功能多，操作，應用領域廣泛。

2.1 定位精確、精度高

應用實踐證明，GPS相對定位精度50公里內可達10-6，100公里、500公里可達10-7，1000公里可達10-9。在300米-1500米工程精密定位，平面溶液的位置誤差在1小時內觀察面可以小于1mm，并且與ME-5000電磁波測距儀側相比，最大的誤差為0.5mm，最小的誤差為0.3mm。

2.2較短的觀察時間

隨著不斷的更新和不斷完善的GPS系統軟件，目前是20公里內的相對靜態定位，只需15- 20分鐘；快速靜態相對定位測量時，當每個流動站與基站遠在15公里范圍內時，流動站觀測時間只需1-2分鐘，然后準備定位每個觀測站只需幾秒鐘。

2.3 GPS作業自動化、集成化程度高，測繪功能強大

GPS軟件系統可以做很多內部和外部數據的聯系。內置的軟件控制系統，無需人工干預流動站就可以使用自動化的各種映射函數，所述輔助測量大大降低，減少人為誤差，保證了作業的準確性。

三、GPS在測繪工程中的實際應用

常用于工程測繪的GPS測量技術是RTK（實時動態），即實時動態差分法，該方法是根據基于GPS的測量方法。這是一種新的GPS測量方法，與以往的方法是一樣的，以往的方法需要求解得到厘米級的精度后進行快速靜態和動態測量，而RTK是能夠獲得在該領域厘米級定位精度的實時測量，它使用動態實時載波相位差分方法，這是在GPS應用一個顯著的里程碑，它在工程放樣，地形測圖中得到了廣泛的應用，給各種控制測量帶來了新的曙光，為行業大大提高了運行效率。

3.1 在城市規劃測繪中的應用

為了滿足城市建成區和規劃區測繪的需要，城市控制網具有控制面積，精度高，和其他常用的功能，城市Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ級線材，大多在地面上，由于城市建設的飛速發展，這些問題經常遭到破壞，影響了工程的進度。如何快速，準確地提供了一個控制點，可以影響工作效率，這是目前急需解決的一個問題。傳統的控制措施，如點線之間通過測量，并按要求來分配時間和勞動。GPS的視線點，雖然沒有高精度的靜態測量，但有著長期的數據采集時間，在對數據進行處理之后，便可以知道實時結果，作為行業發現精度不符合要求必須返工。RTK技術將在準確性和運作效率方面具有明顯的優勢，將會得到廣泛的工作應用。

3.2 在大地控制的應用

GPS定位技術以其精度高，速度快，費用省，操作方便等優良特性，廣泛應用于大地控制測量。今天，我們可以說， GPS技術已經完全取代了傳統的建立角度測量，脫離了測量單元大地控制網。我們通常會使用GPS衛星定位技術，建立所謂的GPS網絡的控制網絡。大致可以總結出GPS網絡將分為兩類：一類是全球或國家高精度GPS網，這些GPS網絡相鄰點的距離大約在幾千公里到一萬公里左右，其主要任務是為全球的空間科學科研服務，或研究區域板塊運動或完成變形規律等問題。另一種是區域性的GPS網，這樣的網絡中相鄰點的距離，包括問幾公里到幾十公里的城市或礦區GPS控制網，其主要任務是直接為國家經濟建設服務。目前，開發和GPS技術的實際應用，有美國的天寶導航公司，瑞士徠卡公司，日本拓普康公司等國際知名廠商，國內廠商主要有南方測繪，海達，中國測試，科力達等。

3.3在地界和房地產工程測繪中的應用

地籍和房地產可以應用GPS技術測定每幅土地的大小，包括測量正確的邊界點、地籍測繪和房地產地圖以及一些相關特征點的位置，能滿足厘米級精度的實時要求。將GPS數據經過處理后輸入GIS系統，可以及時、準確地獲得地界和房地產的圖像顯示。但在接收的GPS衛星信號被屏蔽的區域，可以通過全站儀，測距儀，經緯儀等其他測量工具進行測量，通過解析法或圖解法等別的方法來進行詳細的調查。

在建設部門進行地質調查測量時，GPS技術可隨時隨地的測量界樁位置，確定土地使用的大小和范圍，計算土地面積。利用GPS技術勘測定界是直接放樣坐標的面積來進行測量地質調查，建設部門實際的計算方法是利用GPS軟件功能，直接計算面積和清單，避免了傳統的分析方法放樣的復雜性，簡化了地勘行業確定的小型建筑工作程序。在土地利用動態檢測過程中也可以使用GPS技術。傳統動力場試驗是通過簡單的儀器和補充法來檢測到，如直角測量坐標的測量方法，對使用范圍更廣的小工作區使用平板儀補測。這種方法速度較慢，效率較低，而通過GPS技術的應用進行動態檢測，可提高檢測速度和精密度，節省了時間和勞力，實現了土地使用的實時動態監控，確保了調查的準確性。

四、小結

與以往傳統的工程測繪方法，GPS技術更具有現代的意義，而它的精確定位，成本低，無需點之間傳遞，更重要的是，是不是受自然天氣因素影響，除了設備的比較本身重量輕，操作簡便科學而且簡單。經過二十多年的努力證明，GPS定位系統是一個高精度，精確的全球全天候智能無線電導航，在工程測量中已被廣泛應用。