GPS技術在工程測量的應用

寧志瑩+楊錕

[摘 要]當前我國正處在全面建設小康社會的關鍵階段，我國各項工程的建設直接關系著經濟的發展和人民生活水平的提高，尤其是基礎設施中道路橋梁的建設以及建筑房屋的建設。確保這些建設工程的質量就需要率先做好一系列的測量工作。隨著技術的發展，我國工程測量中也開始廣泛應用GPS測量技術，以更高的效率來獲取更精確的測量數據。

[關鍵詞]GPS技術 工程測量 應用

中圖分類號：TM76；TM63 文獻標識碼：B 文章編號：1009-914X（2016）25-0355-01

1 在工程測量中GPS定位系統的應用原理以及應用優勢

GPS定位系統作為新型的觀測方法之一，已經在世界范圍內眾多的領域中得到了廣泛的應用，如：交通運輸行業、軍事研究領域、地質勘探領域以及工程建設領域等。就GPS定位技術在工程測量中的應用來說，主要有以下幾個方面的獨特優勢：

第一，GPS技術的定位精度十分高。GPS系統主要由空間衛星、地面監控站及用戶儀器構成。用戶儀器在使用中可以連接多顆衛星，消除了一些系統性的誤差，如衛星軌道誤差，衛星鐘差和大氣折光差等。這些自身特性，保證了GPS系統的高精準性。正是工程測量人員清醒地認識到了GPS定位系統的獨特優勢，進而在工程測量領域對GPS定位系統進行了廣泛的應用，這也正是GPS定位系統自身的優勢所決定的。除此之外，隨著測量范圍的不斷加大，GPS定位系統在數據測量中的精確性以及準確性都會體現得更加明顯。

第二，GPS定位系統的觀測時間相對比較短。在工程測量領域中應用GPS定位系統時，常常會在實際的測量過程中，通常會對GPS定位系統加以有效地應用，從而將工程的測量網點加以合理地布設，并且一般來說，觀測每一個布設的測量網點的時間僅需要30分鐘到40分鐘，因此，在實際的測量與觀測過程中，所需要花費的時間是很短的。與此同時，如果能夠對快速靜態的GPS定位加以有效地應用，會很大程度上縮短測量的時間。

第三，GPS測量技術可以有效地實現自動化操作的目標。正是因為在工程測量中有效應用了GPS定位系統，使得實時自動化測量的目標得以更好地實現。GPS測量技術在實際的操作過程中十分簡單，特別是隨著我國不斷發展和提高的科學技術手段，使得GPS測量技術中的接收器變得更加地小型化，同時，在實際的運用過程中，也變得更加地簡單。而對于工程的觀測人員來說，需要在實際的觀測與測量過程中，先將觀測所需的天線合理放置在相應的位置上，這時，GPS測量技術就不但能對觀測站的平面特性的位置實時定位，更重要的是，還能為用戶將三維的立體坐標及時提供。

2 在工程測量中GPS技術的應用

2.1 測定施工水準點

在工程施工前，必須要測定施工水準點，只有定標確定了施工水準點，才能更好地進行施工。傳統測量方法在測定施工水準點時，一般是檢測線條是否位于同一水平線上，并以此來進行判斷，這種傳統的測定方法比較繁瑣復雜，且精確度也難以保證。應用GPS技術進行測量，能夠實現動態定位，通過利用動態設置，從而能夠實現測量點的相對靜止。通過對衛星導航技術進行有效應用，分析測量對象，從而能夠精準地找出施工水準點的具體位置。此外，還可以將錯誤數據手動刪除，最大程度降低施工水準點測定中的誤差，獲取精確的基線，從而能夠使測量精度得到進一步提高。

2.2 位置確定

應用GPS技術進行工程測量，通過衛星，可以對待測對象進行精準地描繪、正確分析位置，并對相關數據進行更好地分析，從而能夠進行精準地位置確定。在進行工程測量的過程中，GPS技術能夠對相關影響因素進行充分考慮，從而可以減少誤差的出現，并有效提高檢測的精度。通過做出檢測對象的幾何圖形，可以實現對檢測對象的精準分析，有利于提高測量精度。

2.3 圖像虛擬現實繪制

在工程測量中應用GPS技術，可以對工程測量對象進行圖像虛擬現實繪制，不僅有利于對測量對象的分析與處理，還有利于減少測量人員的工作量與工作強度，尤其是在地質惡劣的環境下，利用GPS技術進行測量，能夠將工程測量對象生動地描繪出來，有利于更好地進行后續操作。

3 工程測量中GPS技術精度分析

3.1 GPS衛星對測量精度的影響

GPS測量技術主要就是基于GPS衛星的定位功能來進行測量，所以GPS測量技術其測量精度直接受到GPS衛星定位精準度的影響。但是現階段所采取的單點定位方式會使得衛星星歷提供的的測量結果和衛星實際所處位置存在差異，進而引起誤差。該誤差的存在通常會直接影響GPS測量精度，所以需要通過區域性的GPS跟蹤網來跟蹤確定GPS衛星軌道。因為單點定位具有較低的精度，無法獲得GPS測量需要的高精度要求，所以應該不再考慮衛星軌道誤差，而應該直接以導航電文所得到的衛星軌道作為基準，此外還應該保持跟蹤站地心坐標精度，衛星在運行過程中外界攝動力都會影響其運行，由此產生多余復雜的衛星軌道，同時要通過加權約束基準獲得5cm以上的相對坐標值。通過這樣的方式就只需要針對跟蹤基站實施數據分析就可以對軌道誤差進行修正，將精密的星歷傳送給客戶，進而提升GPS測量精度。

3.2 接收設備對GPS測量精確度的影響

信號被接受設備接收的時候，信號的輸入強度和輸入方向變化都會影響相位中心位置，導致理想相位中心位置與實際相位中心位置之間出現差異，進而影響GPS測量精確度。所以在正式實施GPS測量之前首先需要對接收設備天線的穩定性和相位中心進行檢查，滿足要求之后才可以開始測量，只有這樣才可以確保最終的測量精度。還要對接收設備野外作業性能進行檢查，保證接收設備可以完全適應野外實地測量具體環境。另外，如果測程不同其精度通常也會出變化，一臺設備在不同的時間或者不同的地點進行測量時，由于所處的環境無法確保完全一樣，所以其精度也會不一樣。甚至還需要考慮到頻標穩定性對于結果精度的影響。這就要求充分了解并掌握接收設備的各項參數指標，在此基礎上制定較為合理完善的GPS測量計劃，在確保GPS測量任務的同時還可以保證測量精度。

3.3 衛星信號傳播對GPS測量精度的影響

衛星信號在傳播的過程中會受到多方面因素的影響，如大氣層的彌散特性會對信號產生折射、測站附近聚集很多反射物同樣會引起折射等，直接導致傳播路徑出現偏差，傳播速度出現改變，最終影響到GPS測量精度。所以需要采取有效措施減小電離層或者實現多路徑的形式來降低誤差，進而提升精度。①修正GPS測量的重要手段就是電離層模型。通過導航電文給出的電離層模型能夠有效修正單頻GPS接收機；②GPS精度的提升還可以通過同步觀測值求差法來實現。因為衛星信號抵達各個觀測站的時候具備路徑相近或者介質狀況相似的特征，可以通過兩臺接收機實施同步觀測并取其差，這樣可以顯著降低電離層折射。③可通過雙頻觀測實現對兩個偽距的測量，根據電離層折射和信號頻率特性，基于測量結果獲得電離層改正數，以提升GPS測量精度。此外，在布置站點的時候需要綜合考慮，比如，盡量避免將站點設置在山谷、盆地以及山坡等位置，最好是設置在距離大面積平靜水面較遠的位置。

4 結語

當前工程建設發展中產生對工程測量較為高標準的技術要求，形成了高精度、高效率工程測量方式的需求。應對這一技術發展需求，必須有針對性地研究適應當前技術應用環境和技術標準要求的GPS測量技術。

參考文獻：

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