GPS技術在工程測量中的應用及精度分析

趙旭升

摘要：近年來，隨著我國城市化進程的加快，原有的傳統工程測量方式已經不能適應時代發展要求，在現代化高新技術的創新發展中，在實際工程測量中應用到了各種科技手段，特別是GPS技術在工程測量中的廣泛應用。文章針對工程測量中GPS技術的應用以及如何控制其精度進行了論述。

關鍵詞：工程測量；GPS技術；測量精度；公路測量；礦山測量；水利工程 文獻標識碼：A

中圖分類號：P228 文章編號：1009-2374（2015）36-0042-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.36.020

GPS是全球定位系統的簡稱，是一種新型的定位系統，借助于衛星來實行定位，GPS技術擁有很多獨特的特點，比如自動化程度高、全天候導航和定位等，正是GPS的優越性能，使得它具有非常廣泛的應用范圍，現今已經應用到了工程測量領域，通過GPS技術的應用，工程測量的結果準確性得到了有效的提高，因此，在進行工程測量時，人們越來越依賴于GPS技術。

1 GPS技術的組成

GPS技術是基于全球定位系統，通過空間衛星群和地面的包括主控站、地面接收天線和監測等監控系統共同完成的，人們通過對衛星導航地質信息進行相應的定位處理，實現對某一地區地理位置和有關情況進行了解，空間衛星群能為保障GPS系統衛星信號暢通，在工程測量中能實現隨時隨地地接收到空間衛星信號，在高精準度定位中實現高質量的工程地質測量。隨著科學技術的不斷發展，GPS技術的組成和應用也越來越成熟。

2 工程測量中GPS技術的應用

2.1 在公路測量中的應用

近年來，我國的公路建設得到了快速的發展，隨著人們對公路使用要求的提高，勘測設計也面臨了更加嚴峻的挑戰。當前，公路設計已經實現了CAD化，而且在一些功能強大的軟件的支持下，可以實現地面數字化測繪，在公路勘測設計的過程中，逐步實現了內外業一體化，這在很大程度上促進了公路設計的發展，然而，在社會不斷變化發展的今天，卻也成為了公路設計向更好方向發展的阻礙。在公路設計常規的測量方法中，測量的工作量非常大，而且測量的效率也不高，使得設計周期延長了許多。但是在應用了GPS技術之后，通過靜態或快速靜態方法，在公路的沿線建立起總體控制測量，為勘測階段打下堅實的基礎。在公路建設施工階段，利用GPS技術建立起施工控網，從而有效地提高橋梁、隧道的施工質量。在進行公路建設時，應用GPS技術可以有效地提高建設的效率，同時，工程測量的經濟效益也得到了保證。

2.2 在礦山測量中的應用

當前，我國可利用的土地資源相對來說較為短缺，尤其是一些靠近海域的城市在其發展的歷程中想要拓展城市的規模，就需要對城市進行大范圍的圍墾建設。圍墾建設不靠近海岸，但是會有在水上進行施工的作業或者在受到潮汐影響的地點施工，這就導致以往的測量技術沒有辦法進行，這時候，GPS就發揮了它的作用。在對礦區控制點進行加密的過程中，地形測量以及鉆孔剖面點、取樣鉆孔、探井、探槽、地質點、坑口、近井點、坑口位置點的坐標放樣與求測，工程施工的調配等，GPS-RTK在這些方面都有著非常關鍵的意義。

2.3 在水利工程中的應用

水利項目建設中準確確認水下地形的數據是非常關鍵的，一般來說，純銅的測量措施都是使用全站儀、三桿分度儀、六分儀與測深儀配合測量。但是，由于水下的地形比較復雜，肉眼又無法看清，施測作業難度大等條件所限，致使測量的范圍有局限性而且結果不精確，這樣就會給整個項目的建設帶來不必要的難題，從而使工作效率降低。即使在天氣條件差和傳統的手法無法施展的狀況下，也可以使用GPS-RTK測量技術，進行測量大面積的水下地形的標準，需要首先得到最精準的測量情況，最主要的就是得到地形的數據。通過利用這個技術得到準確數據，通過處理之后，內業會得到數據，并且將作為水利工程施工的依據，這些可以得出的數字化的地下地形的準確形狀圖像可以為水利工程帶來非常方便的作用，不僅將測量中的精確程度提升上去，并且對節省人力、物力、財力方面有幫助。

2.4 虛擬現實技術的廣泛應用

不是所有的工程測量都需要進行現場的技術測量，在施工環境繁雜的情況下，發生安全事故是不能避免的，但是通過GPS系統的虛擬現實技術就可以針對不同的測量環境做到很好的規避工作。運用計算機網絡系統模擬現場工程測量環境，將相關數據用清晰和仿真的三維立體圖像進行及時反映，并有效合理地制定出工程測量措施和流程，將工程測量工作的難度降低指的就是虛擬現實技術。另外，GPS系統的虛擬現實技術還可以制定安全、可靠的測量方案，對保障測量數據、結果的準確性，并在此基礎上提升工作效率。

2.5 鐵路施工中動態定位模式測量

在對鐵路工程進行測量的時候，動態測量也是常用的測量方式，有時動態測量優勢不在于對精度準確性的控制，而在于測量的效率比靜態測量的效率高，僅僅需要2～4秒，并且測量的精確度能夠達到1～3cm，而且整個測量的過程中，均不采用通視的情況，相對于全站儀來說，動態測量存在較大的優越性。工程測量的過程中，采用GPS動態測量的方式，能夠有效地完成地形圖和中樁方面的測量，保障橫斷面測量的質量。針對動基站通過手機就可以按照預定的采樣間隔時間對控制點進行觀察與采樣，并且可以與基準站的數據進行同步，這樣就可以保障對位置坐標進行及時的采點。

2.6 變形監測中的應用

在面對項目建設施工中引發的構筑物以及周圍環境變化的情況，尤其是在對構筑物地基下沉和位移進行了解的時候，為了保證項目的安全性以及穩定性，就要采用變形檢測技術。一般來說，巨大的建筑物都是使用變形監測技術，而且對于測量的結果要求很大的精確度，在檢測過程中還會出現各種不同的測量環境，使測量難度加大。然而，使用GPS-RTK技術就可以科學有效地實行變形監測，還可以加大測量的效率，保證測量結果的精確度和科學性。此外，GPS-RTK技術通常是在形變的地區設置測量點，并以幾個基準點來測量，然后使用GPS來接收基準點和測量點的數據，這樣可以實現監測的自動化技術，運用科學的傳輸技術來發送信息到處理中心，然后再分析數據并進行處理，這樣可以隨時控制變形的endprint

情況。

3 工程測量中GPS技術精度分析

3.1 衛星對GPS測繪的影響

同樣的，GPS土地測繪會受到衛星的影響。在GPS定位系統中配置有一種原子鐘，會與現實的標準時間產生一定的誤差，就會出現衛星鐘差的作用，影響到測繪的精確度。另外，由于地面測量相位中心與GPS衛星發射天線的相位有一定的偏差，GPS測繪的準確性還會受到發射天線相位中心偏向的影響。此外，GPS測繪還會受到星歷誤差的影響，使用者對某一時間的衛星運行軌道進行參數提供就是星歷。反映到現實中測繪地點的衛星星歷信息有偏差的，會導致GPS測繪數據也存在偏差，進而影響到測繪的精準性。

3.2 信號傳播途徑方面的因素

衛星信號的傳播依附于電磁波的傳送，而電磁波在進行衛星信號傳播的過程中會產生電磁波效應，電磁波效應會被電離層折射，影響電磁波的頻率和電子的總含量，導致電磁波傳送到地面的衛星信號與原來的衛星信號存在誤差。在進行衛星信號的傳播過程中，要經過對流層，而對流層中的折射會對信號的傳播速度產生很直接的影響，除此之外，信號傳播經過對流層時，信號傳播本身也會有傳播的溫度、濕度與氣壓的不同，在不同的溫度、濕度與氣壓條件下，衛星信號傳播的速度會隨之產生不一樣的變化，從而影響GPS的定位速度。整個大氣層的傳播條件以及地面的接受環境都是在不斷變化的，地面接收機在對衛星信號進行接受的時候，也會因為周圍環境的變化而產生一定的誤差，降低土地測繪的精確度。

3.3 信號接收機的影響

信號接收機對GPS測繪的影響主要有以下三方面：第一，GPS定位過程中采用的相對觀測值，在實際的測量過程中，1～5周的內容容易被忽略，進而影響測量坐標的精確度；第二，接收機天線的相對中心與測站標識的中心位置也可能存在一定程度的偏差，對土地測繪的精確度產生影響；第三，接收機設備及軟件有時候出現故障問題同樣會影響到GPS土地測繪的精確度。

4 GPS的發展前景

在GPS技術中，匯集了許多當前先進的技術，比如空間技術、通信技術、微電子技術等，在利用GPS技術進行定位時，定位的精度非常高，而且還可以實現全天候定位。回顧GPS技術的歷史可以發現，國外的GPS技術出現得很早，早在1994年就已經完成了GPS的建設工作，同時，還利用GPS導航衛星進行測試和測距工作。隨著GPS技術的發展，其功能變得越來越完善，而且應用的范圍也越來越廣泛。據此可以發現，在工程測量等測繪領域中，已經充分地應用了GPS技術，此外，在很多其他的領域中，比如軍事、交通、資源、管理等領域，此項技術的應用也已比較成熟。對于工程測量工作來說，在應用了GPS這種非常先進的技術之后，測量的手段和方法都發生了相應的變化，從而使測量工作的效率及質量都得到了有效的提高。不過，GPS技術的應用對工程測量工作也提出了新的要求，尤其是測量工具方面，傳統的測量工具無法適應GPS技術的要求，需要進行優化及改變。通過這種情況也可以得知，隨著GPS技術的發展，其發展前景將會變得更加廣闊。

5 結語

隨著工程項目的增多，工程測量工作變得越來越重要，傳統的工程測量方法不但使測量工作的效率降低，同時具有較大的工作量，而且工序比較復雜，不過在應用了GPS技術之后，工程測量工作的效率得到了有效的提高，而且還有效地提升了測量結果的準確性。基于GPS技術的優越性能，GPS將會具有更為廣闊的發展前景。

參考文獻

[1] 吉星升，董軍，盧秀山.GPS技術在工程測量中應用現狀及其局限性[J].山東科技大學學報（自然科學版），2001，（4）.

[2] 董文忠，陳德勝，王曉明.GPSRTK技術在土地測繪中的應用——以寧波市江北區為例[J].浙江國土資源，2005，（10）.

（責任編輯：陳 潔）endprint