GPS測量技術在土木工程施工領域中的應用

謝冬冬（江西省中旭國土勘測規劃有限責任公司）

GPS測量技術在土木工程施工領域中的應用

謝冬冬
（江西省中旭國土勘測規劃有限責任公司）

隨著我國測量技術的不斷發展，GPS測量技術在現代的土木工程施工中使用的越來越多。尤其是對于一些視野開闊和衛星信號較強的大部分地區，GPS應用更加廣泛。因此，研究GP在測量技術中的應用具有非常重大的意義。本文介紹了GPS測量的優點，闡述了GPS測量的基本原理，分析了GPS測量的操作要點，最后提出了GPS測量的一些控制措施。

GPS；全站儀；測量放線技術

引言

隨著GPS技術的快速發展，尤其是GPS差分技術的廣泛應用，促進了我國地形測量技術的進一步發展。由于應用GPS技術不僅可以進行平面位置的精確定位，還能用來進行圖根點的加密及施工放樣的實時確定。同時，GPS技術具有單人單機布設圖、操作靈活和點位誤差不會累積等優點。GPS測量技術可以準確地定位到平面和高程坐標，從而達到實時和高速地采集地形點三維數據的效果，大大提高了地形測量工作效率。因此，GPS技術的應用顯得至關重要。

1　GPS測量的優點

1.1作業效率高

GPS測量需要的控制點比較少，因而不需要進行遷站，一般情況下，一個基準站數據鏈可以控制十幾千米的測程距離。同時，GPS測量投入的人力比較少，尤其是在山嶺建設區高速公路的測量應用中，路基路面工程更能發揮其優勢。因此，GPS測量的首要優點就是作業效率高。利用GPS進行測量，可以大大節省人力物力，從而提高測量工作效率。

1.2定位精度高

在線路測量工作中采用GPS技術，可以保證各次測量的點位誤差各自獨立而互不影響，而且已經產生的誤差，也不會累積和疊加。同時，在使用GPS測量技術時，測量的精度可以達到厘米級別。因此，GPS具有定位精度的優點。

1.3測站點間無須通視

GPS測量技術在測站之間的應用時不需要進行通視，只需要采用電磁波等設備就可以進行測量。同時，由于GPS測量受到自然環境的影響一般較小，使得其測站選點更加靈活方便，從而提高工作效率。

1.4自動化程度高

目前，GPS設備朝著小型化和輕便化的方向發展，因而進行測量的工作人員只需要進行天線對中和整平處理。測量儀器一般可以自動進行觀測，當利用數據處理軟件對獲取的數據進行處理后，就能求得測點的三維坐標，大大減少了工作量。

2　GPS測量的基本原理

GPS測量一般包括動態測量和靜態測量兩種測量模式。①動態測量。動態測量技術是指以載波相位觀測量為依據的實時差分測量技術，一般是由于基準站接收機，流動站和數據傳輸鏈路三個部分組成的。同時，基準站接收機一般是架設在已知坐標的參考點上，通過連續接收所有GPS衛星信號，然后進行定位計算，就可以顯示出流動站所處位置的三維坐標。為了判斷出測量是否滿足要求，也可以顯示出測量的精度。通過系統內差分處理求解載波相位整周模糊度，實時求算出流動站的平面坐標和高程。②靜態測量。動態測量技術是指將多臺GPS接收機同步進行觀測，然后對觀測值進行處理，利用GPS控制器的實時處理軟件進行參數的轉化和求解，從而確定測點的坐標。

3　GPS測量的操作要點

3.1控制網點

GPS測量技術一般需要結合路線的地形特點等進行施工放樣，從而保證施工放樣的精度，同時還需要進行加密控制點的設置。加密的控制點的布設方案如下：以路線走向布設一級加密點，每隔400m左右布設一點。同時，采用多臺GPS接收機進行觀測，加強對網點的控制。當然，每個網點交接出都要進行聯測，以滿足一級測量點的設計要求。GPS測量技術對于平面控制和高程控制也有一定的要求，從而保證測量的準確度。

3.2外業實施

外業實施主要包括以下兩個方面：①觀測。在多個不同的位置安裝多臺GPS接收機。操作步驟主要包括以下幾點：a.架站。提前認真架好儀器，同時對其進行對中和整平處理。b.量測天線高度。GPS天線高的量測一般測量的都是其斜高，而不能改為垂直高度，并且需要進行多次測量，然后取其平均值。c.觀測過程。在進行觀測時，首先需要關掉儀器的開關，GPS就可以自動進行觀測。同時，工作人員需要做好記錄，要求觀測時段長度要對每個測站點至少觀測1h以上。d.觀測結束。當觀測結束后，應該立即關掉開關，同時還需要測量天線高，以判斷觀測儀器的位置。②數據處理。在采用GPS測量技術測量完成后，需要將數據傳輸到電腦中，然后采用GPS軟件進行處理。通過平差法處理后，可以減小網點中的誤差，平均誤差可以保持很小。但是，如果采用常規的測量方法，進行測量的時間會更長，并且測量的精確度不高。

4　GPS測量在土木工程中的控制措施

4.1觀測衛星的圖形強度要高

GPS測量后還需要進行坐標解算，這時所采用的衛星數量越多，并且分布越廣，使得測量的精確性和可靠性越高。同時，測量時進行初始化的時間也更短。因此，觀測衛星的圖形強度很高，一般需要進行嚴格控制，才能進行GPS測量，從而更好地保證測量的精度。

4.2作業人員的責任心要強

GPS測量不僅要求工作人員具有較高的專業測量技術，還要求測量人員具有較高的責任心。由于測量人員的專業水平、經驗和責任心等會直接影響測量的結果。在進行測量時，首先需要將GPS接收機進行對中和整平處理，防止輸入的已知點坐標、坐標參數轉換和天線高等數據出現誤差，這些環節出現誤差都會影響GPS測量的精度。因此，測量工作人員應該具有極強的責任心，嚴格按照規范進行測量等操作過程。同時，測量人員還需要對儀器基座和測桿上的水準器等必須定期嚴格校正，以避免系統誤差的影響。

4.3觀測成果要進行復核

GPS測量具有實時和快捷等顯著的優點，但是，GPS測量的初始化置信度通常也較高，并且在測量的過程中缺乏檢核條件，造成個別控制點出現測量誤差。因此，為了更好地保證GPS測量的精度和可靠性，必須要對觀測成果要進行復核。成果的復核一般分為作業前復核和作業中復核兩個組成部分：①作業前復核是指在進行GPS測量之前進行的操作，提前在已知控制點上進行檢測，然后將新的控制點與已知的控制點進行對比，只有當新的控制點滿足一定的要求后，才能進行GPS測量。②作業中復核。作業中復核是指在測量過程中，采用GPS測量技術對其進行檢測，以保證測量的精度。

5　總結

總而言之，通過GPS測量技術能夠保證一定的測量精度，因而可以為全站儀測量下的數據結果提供參考。通過對比動態測量和靜態測量兩種測量模式，可以發現GPS測量技術不會存在誤差積累等問題，可以從大量的測量數據中分析出測量控制點的精度，從而保證測量的精度能夠滿足施測控制和碎部測量的要求。但是，當滿足一級測量的精度后，由于高程精度不是太穩定，因而還需要采取相應的措施提高測量的精度。然而，全站儀施測過程中則不會產生這樣的情況。所以，通過分析可以認為GPS測量技術的測量結果是可信的。雖然GPS測量技術具有測量速度慢的缺點，但是測量精度準確。同時，從測量結果來看，GPS測量技術對控制點的測量精度可以達到毫米級，從而可以滿足工程測量的需要。因此，現階段研究GPS在測量技術中的應用具有非常重大的現實意義。

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TU198

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2015-12-10