GPS測量技術在測量工程中應用優勢探討

摘要：隨著科學技術的不斷發展，GPS測量技術已發展成為包含靜態測量、快速靜態測量、實時動態測量（RTK）、連續運行參考站（CORS系統）等多種作業模式的定位技術，這使得GPS測量能夠滿足各種不同精度的測量要求，并在工程測量的各個方面得到廣泛應用。本文通過實例，對GPS測量技術的優點及具體應用特點進行相關闡述。

關鍵詞：GPS測量技術；多模式作業；工程測量

一、GPS測量技術的優點

GPS測量技術與傳統的測量方法相比具有的優勢：

①GPS測量的各測站間無須通視，從而使得測站的布設更加自由、方便，省去了不必要的過渡點，能夠有效節約觀測費用、減少必要的觀測時間；②GPS測量技術可以同時提供點位的三維坐標（GPS測量在測定點位的平面位置同時，也能夠提供點位的大地高）；③GPS測量能夠全天時、全天候作業；④GPS測量速度快（E級GPS靜態測量單一測站的觀測時間一般為40～60min，等級越高，觀測時間越長；GPS實時動態測量（RTK）技術、連續運行參考站（CORS系統）測量技術，在移動站完成基站連接并達到固定解后，幾秒鐘便能夠實現點位定位）；⑤GPS測量技術能夠提供從外業測量數據采集、存儲、傳輸到內業數據處理的一站式服務，可實現觀測的自動化。

二、GPS測量技術在工程測量中的應用實例分析

GPS測量技術與全站儀測量技術在實際工作中都得到了廣泛的應用，且各具優勢：全站儀測量精度高、速度快，但各點位間需相互通視；GPS測量不要求通視，但需要保證接收機能夠接收到足夠數量、質量足夠好的衛星信號，對點位的環境要求高。

全站儀測量技術應用時間長，經歷幾十年的發展、優化與改良，該技術已臻于成熟、完善；而GPS測量技術起步相對晚，從軍用到民用各領域中的技術應用正蓬勃發展，且仍處在不斷地優化、完善中。雖然，上述兩種測量技術在工程實際中均得到廣泛應用，但在滿足相關規范及工程需要的前提下，兩者的測量成果在精度等方面存在些許差別。本文以下部分，將通過工程實例中不同作業模式下的GPS測量成果與常規的全站儀測量成果間的對比，對兩種技術進行實例分析。

（一）GPS靜態測量（四等）與全站儀測量的成果對比分析

GPS靜態測量模式主要用于控制點的測量上，為與全站儀測量技術形成有效對比，本文對采用兩種測量方式下獲取的某辦公樓的竣工測量的控制測量成果數據進行對比分析（見表1）。

表1 某辦公樓竣工控制測量成果對比

點號坐標（m）較差

（mm）

軸系GPS靜態測量全站儀測量

A1N311713.998311713.9944

E515684.098515684.0953

高程27.81827.8126

A2N311465.977311465.982-5

E515552.087515552.0870

高程28.99628.9879

A3N310352.509310352.5054

E518655.245518655.251-6

高程27.57427.5704

A4N310556.944310556.9440

E518639.601518639.5983

高程25.53025.5237

從表1中數據可以看出，實例中的各控制點點位的GPS靜態測量（四等）成果和全站儀測量成果的平面較差和高程較差能有效控制在10mm以內，兩種測量技術均能夠滿足四等及以下的導線測量和水準測量（GPS高程擬合時需要額外的已知水準點數據）的要求。

GPS靜態定位技術相比于全站儀測量有很多優勢（詳情見第一節中內容）——它定位快速、高效、無需通視、節省人力、物力、作業范圍大，所以在滿足工程需要的前提下，GPS靜態測量技術的經濟效益較突出，在市場競爭激烈的大環境下具有廣闊的市場前景。

（二）GPS實時動態測量（RTK）與全站儀測量的成果對比分析

GPS實時動態測量（RTK）操作方便，測量速度快，但定位精度相對較低，一般用于勘察定位、地形測量等對精度要求較低的工程測量項目中。本文對兩種測量方式下獲取的某客運專線勘察定位項目的測量成果進行對比分析（見表2）。

表 2 某客運專線勘察鉆孔定位測量成果對比

點號坐標（m）較差

（mm）

軸系GPS動態測量（RTK）全站儀

3700N4449036.8234449036.81013

E421627.440421627.42119

高程9.5839.603-20

3730N4449111.4074449111.427-20

E421664.187421664.206-19

高程9.5629.600-38

3736N4449257.4804449257.520-40

E421736.406421736.457-51

高程5.5375.580-43

3739N4449287.1564449287.14115

E421751.235421751.16273

高程6.4096.38029

從表2中數據可以看出，GPS實時動態測量（RTK）和全站儀測量成果的平面較差能有效的控制在0.25m之內，且點位高程較差均小于50mm。由此可知，GPS實時動態測量（RTK）成果能夠滿足工程勘察中初勘平面允許誤差0.50m，高程允許誤差50mm，及詳勘平面允許誤差0.25m，高程允許誤差50mm的要求。

由于，GPS實時動態測量（RTK）作業時，無需頻繁地移動基準站、具有較大的作業半徑，且避免了全站儀測量時需要通視的要求和分級布設控制網的復雜過程，故該測量技術能夠大幅節約人力和時間，提高測量效率。實際工程中，我們需視各工程的具體技術要求，對GPS測量模式進行合理地選擇。

三、GPS測量技術工程實際中的優化思路

上述兩個工程實例對GPS測量優勢和多種模式下的測量精度等做出了直觀說明，實際中我們可以根據工程的實際情況和技術要求，在保證工程質量的前提下，對GPS測量技術的各種作業模式的進行必要地優化組合，必要時加入其他測量技術（例如導線測量技術等）來綜合制定具體的施工方案，以實現節約生產成本、提高項目經濟效益的目的。

四、結束語

GPS測量的內部符合精度高、無需通視、測量時間短、能夠長距離、全天候作業等特點使得其在工程測量中具有明顯的優勢；GPS測量對點位的環境要求高的特點，需要我們在點位踏勘時考慮得更為周全，比如，測站布設時要選擇空曠且無信號干擾的地方等；GPS測量時為得到高精度解，作業前首先要做好測區的星歷分析，選擇最佳的觀測時段來保證外業測量成果的精度和可靠性，內業解算時可參考精密星歷數據進行基線解算；GPS實時動態測量（RTK）、連續運行參考站（CORS系統）等動態模式作業時，移動端需在完成初始化并取得固定解后，再進行現場作業。在實際工程中，我們除利用能多模式作業的GPS測量技術外，可根據工程的實際需要，適當地結合全站儀測量等傳統測繪技術，對工程項目進行優化設計，以達到高效、低成本完成工程目標的目的。

目前，昂貴的設備采購成本（特別是高精度的雙頻接收機）、不完善的基礎設施建設（例如CORS基站等）、難以建立高精度的高程異常改正模型等成為了GPS測量技術推廣、利用的限制條件，今后，價格低廉的高精度GPS信號接收設備的研發、單機多天線作業模式信號接收設備及配套軟件的研發、高精度高程異常改正模型的建立等將成為未來GPS測量技術發展、推廣的新方向。