工程測量GPS測量技術應用探討

季鋒 趙波

摘要：近年來，科學技術迅猛發展，GPS測量技術已經成了工程測量中的重要工具，為工程測量技術的發展提供了新方法與新技術，提升了工程測量的效率和可靠性。一般來說，GPS測量技術不但測量時間短，而且技術含量和精確度都非常高，然而GPS在工程測量實踐中依然存在一些亟待解決的問題。因此，本文首先概述了GPS測量技術，然后分析了GPS的工作原理，最后探討了GPS測量技術在工程測量中的應用。

關鍵詞：GPS；測量技術；工程測量

前言

目前，GPS技術是世界上最實用的一種全球導航、指揮和調度系統，且應用十分廣泛。在我國，交通和建筑事業的發展十分迅速，從而對工程測量技術的要求也越來越高，基于高速度、高效率、高精度的測量優勢，GPS 技術在我國工程測量中的應用不斷擴大。對于GPS技術而言，它主要由接收裝置和環球通訊衛星組合而成，屬于一種無線電導航定位系統，可以為用戶提供十分精確的時間信息、導航及三維坐標。因此，伴隨著數字化進程的不斷加劇，GPS測量技術的應用是不言而喻的，它將成為工程測量中不可缺少的重要技術，對于工程測量事業的持續發展有著深遠的積極影響。

1 概述GPS測量技術

GPS定位技術的精準度高，自動化程度高，且潛力很大，這種優點使得它倍受各國測量人士的無比青睞。一般來說，GPS定位只具備靜態相對定位的作業模式，伴隨著研究的深入，快速靜態定位開始成了一種新的短基線測量作業，從而提高了GPS的測量效率。實踐證明，在<10千米的短邊范圍之內，兩組GPS測量系統（雙頻）對4―5顆衛星正常接收5min所獲取的基線解精度能夠達到5―10mm+1*10-6D，此數據比靜態定位的結果更精確。為此，GPS全站儀（RTK或者RTK GPS）應運而生，GPS測量技術的主要特點包括：測站間無需通視；定位精確度高；觀測時間較短；提供三維坐標；操作相當簡便；全天候作業等等。

當然，在發展過程中，GPS測量設備和測量理論知識不斷成熟，逐步提升著GPS測量技術的應用水平。也就是說，GPS測量功能在逐步完善，測量范圍在逐步擴展，測量設備低廉又好用，所以GPS測量的自動化和實用化程度將會越來越高。自從1980年開始，GPS定位技術在不斷完善的過程中，進一步變革著測繪定位技術，為現代化工程測量提供了許多先進的技術手段，GPS測量技術正在取代傳統定位技術，特別是靜態定位方法也在朝動態定位方向發展，同時將大大拓展其定位的服務范圍。

2 關于GPS的工作原理

當前，在工程測量過程中，GPS測量技術的應用較為普遍，這就對測繪工作者提出了更高要求，而了解GPS的工作原理則是至關重要的。通常來講，GPS測量技術定位的實現，主要根據測量中的距離交會定點原理。首先，假設在待測點Q處，設置一個GPS 接收機，然后于某一時刻，同時接了三顆或三顆以上衛星所發出的信號，其次，通過計算和處理數據，就可以知道此時接收機天線的中心到衛星之間的距離。

3 GPS測量技術在工程測量中的應用

3.1 GPS定位技術應用

關于GPS定位技術在工程測量中的應用，其應用原理突出體現為：將物理和幾何學科的相關基本原理進行有效結合，利于GPS系統的地面接收裝置和空間衛星，多角度地定位測量對象。至今為止，在工程測量的實踐中，GPS定位技術主要包括兩個方面：一種是實時動態相對定位；另一種是靜態相對定位。具體地講，靜態相對定位主要由多臺地面接收裝置排列而成一條基線，同步觀測目標對象，整個觀測時間大約持續45分鐘，最后由專業技術人員來統計和處理測量結果。具體地講，靜態相對定位的操作流程比較簡單，實時動態相對定位則要根據載波相對觀測量，然后選取比較精確的控制點位，以此作為工程測量的控制基站，安裝地面的連續接收裝置，連續觀測不同角度所傳送的實時動態信息。

通常情況下，對于一個GPS接收機而言，需要準確的三維定位，且要同時接收四顆或四顆以上的衛星信號。不過，如果將定位精度設在厘米級，這時就需要接收五顆及五顆以上的衛星信號。大體上講，一般GPS系統都擁有24顆環繞地球運動的衛星（如圖1所示），而且在十度以上的水平角觀測點時，可以接收到7顆衛星信號。然而，如果接收站附近存在遮擋物時，接收裝置觀測到的衛星就會變少，這時的接收機很難定位。因此，在必要的條件下，GPS定位技術結合慣性導航技術，這樣有利于實現更好的測量效果。

3.2 施工水準點的測定

GPS測量技術在工程測量中的應用，關于施工水準點的測定。一般來說，用傳統技術進行工程水準測量時，設計單位幾乎都沒有進行實地考察和嚴密預算，以至于水準點的距離普遍較大，比如：設計單位會給出距離在500-100m范圍內的水準點，因距離偏大，所以不便于施工。而利用GPS接受機收集衛星信號，進而測量和確定臨時的水準點，可以更加地協調工程觀測的進程，確保測量結果的精確度，而且能夠提高工程測量的工作效率，大致的作業步驟表現為：安置天線――操作接收機――觀測記錄。進行測量時，需要嚴格按照技術設計制定的觀測計劃來觀測，比如在大型公路項目中，進行實地測量時，可以采用GPS測量技術，然后觀察衛星同步圖片，全面分析路基高度，再根據地貌和地形，沿公路線每隔200m左右，設置一個施工臨時水準點。實際上，臨時水準點可以設置于附近的機井臺、房基等，這些地方一定要堅固；埋設過程中，需要詳細記錄每一個加密的臨時水準點位置。

3.3 虛擬現實技術應用

在工程測量中，關于虛擬現實技術的應用。對于傳統的工程測量而言，需要工作人員進行實地測量，一旦遇到較差的地質條件，極容易發生安全事故；而利于GPS虛擬現實技術測量時，可以有效解決這一問題，它能夠測繪地質條件相對復雜的地區，由GPS虛擬現實技術創建的測繪環境，常常具有交互作用、逼真等優點。同時，在GPS系統中，不只是虛擬現實技術，還有計算機繪圖技術，都可以高效率地描繪出清晰的三維圖像，從而建立科學的工程測繪流程，準確地指出重點測量項目，以及需要注意的安全事項。除此以外，采用工程測繪合理地分析模擬流程，可以有效地解決傳統測繪技術應用效率低的問題，而且可以增強測量方案的安全性、技術性和可操作性。比如：現階段，在我國礦井工程測繪工作中，應用較廣泛測量技術就是GPS系統虛擬現實技術，通過運用GPS虛擬現實技術，可以及時地監測出測繪方案中存在的問題與弊端，以便盡快組織相關人員進行修改與完善，最大限度地確保工程測繪中GPS測量技術的合理運用。

4 結束語

綜上所述，在現代工程測量中，研究GPS技術至關重要，它與傳統測量技術截然不同，不但提高了工程測量的效率和可靠性，而且降低了作業強度。不過，應用GPS測量技術時，同樣避免不了錯誤，且難以察覺，這就要求從事工程測量的技術人員不斷摸索和總結GPS技術的運用方法，從而充分發揮GPS測量技術的應用價值。毫無疑問，通過上文探討GPS測量技術及其應用，足以發現GPS測量技術在工程測量中的重要作用，甚至在工程測量領域內有著一定的發展前景。

參考文獻

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（1.作者身份證號碼：210624198912112435；2.作者身份證號碼：210623197105171892）