工程測量GPS測量技術應用探討

宋奎石

摘要：伴隨著科學技術的迅速發展以及工程測繪工作的實踐需求，逐漸呈現出數字化、信息化、集約化的趨勢導向，一些具備先進智能的測量技術也適時地被引入工程測繪作業機制之中，其中尤以GPS測量技術應用最為廣泛、實效最為理想。本文作者介紹了GPS測量技術原理及特點，闡述了工程測量GPS技術應用的方法。

關鍵詞：工程測量;GPS測量技術;應用;探討

工程測試是一項具備技術性、專業化、銜接式的綜合型流程作業，該測量技術通過衛星系統定位作業的實時運轉、地面主控中心微機網絡的即時監控以及配套自動化識別系統的協同處理，有機地組建構筑成一整套組件式、系統化、集約型的測量測繪處理機制，快速有效地提高了工程測繪工作的作業效率與整體質量。

一、GPS測量技術原理及特點

1、原理

GPS是Global Poaitioning System的簡稱――即全球定位系統，20世紀70年代，由美國開始研究開發，歷時20年，耗資200億美元，終于在1994年全面建成，該系統可以對海陸空進行全方位的實時三維導航與定位，是新型衛星導航與定位系統。全球定位系統擁有的優勢特點是：全天候、精度高、操作簡便、高效益，因此受到了眾多測繪工作者的信賴。GPS系統是一種采用距離交會法的衛星導航定位系統。在需要的位置點架設GPS接收機，在某一時刻同時接收了三顆以上的GPS衛星所發出的導航電文，通過一系列數據處理和計算可求得該時刻GPS接收機至GPS衛星的距離，同樣通過接收衛星星歷可獲得該時刻這些衛星在空間的位置（三維坐標）。

2、特點

2.1、測站之間無需通視。GPS工程測量對各個測站間的要求很簡單，相互之間不需要通視，僅要注意測站的上部空間需開闊，以保障GPS系統在接收衛星的信號時不被干擾。也正是由于這個特點為測量工程節省了大量的造標費用。因為各個測站無需通視，點位的選擇就很靈活、方便，可以根據具體工程的需要來選擇位置，省去了大地網測量中的過渡點、傳算點的測量工作;

2.2、定位精度高。一般的雙頻GPS接收機基線解精度為5mm+1ppm，紅外儀的精度則為5mm+5ppm，GPS測量出的精度相當于紅外儀的精度，但距離越長，GPS測量的精度優勢就越明顯。在各種應用實踐中證明，GPS相對定位精度在50km以內時，可以達到10-6，GPS相對定位精度在100km～500km時，可以達到10-7，GPS相對定位精度在1000km時，可以達到10-9。而在300m～1500m的工程精密定位測量過程中，1小時以上觀測的解，其平面位置誤差小于1mm，與ME-5000電磁波測距儀測定的邊長比較，其邊長較差最大為0.5mm，校差中誤差為0.3mm;

2.3、觀測時間短。在布設GPS控制網時，各個測站的觀測時間大概是30min～40min，如果應用快速靜態定位方法，其觀測的時間會更短。若是應用實時動態差分法（RTK-Real-time kinematic）能在5s內求得測點坐標;

2.4、操作簡便。GPS測量系統接收機也在不斷的改進、完善，其自動化的程度也在逐步提高：接收機的體積越來越小，重量越來越輕，這在很大程度上減輕了外業測量人員的工作緊張程度和勞動強度。而今GPS接收機已趨向于小型化和操作簡便化，測量工作人員只需將天線對中、整平，量取天線高、打開電源即可進行自動觀測，對獲取的數據，利用各種數據處理軟件進行處理即求得測點三維坐標。另外，GPS觀測工作在一天之中的任一時間都可以進行，各種惡劣天氣、氣候情況對它的影響不是很大。

二、關于工程測繪中GPS測量技術的具體應用分析

1、GPS測量技術在精密工程方面的應用

現階段，在工程測量的各個過程中，都會用到GPS測量技術。工程測量是一個大范圍的概念，我們經常所說的過程測量主要包括工程勘察設計、施工以及驗收工作等，同時它還包含有工程測量過程中所用設備的安裝以及測量工作。GPS操作簡單而且測量精度高，除了一般的工程測量之外，它還可以應用于一些精密設備工程，例如：安裝工程、隧道以及管道工程，橋梁工程等。同時，實踐也證明，GPS在這些工程應用方面發揮著很大的作用。傳統的測量方法，在進行控制點之間的測量工作時，必須是通視。

2、GPS測量技術在工程變形監測方面的應用

因為人為因素造成建筑物變形或者是位移，以及地殼的變形，通常被稱為工程變形，在工程建設中屬于比較普遍的問題。而GPS測量技術憑借自己三維定位精度高的技術優勢被經常應用于工程變形監測。在工程建設的過程中，工程變形可以分為以下幾類：海上建筑物沉陷、大壩變形以及陸地建筑物變形等。在進行大壩變形監測時，首先要在特定的位置設立一個基準站和幾個監測點，然后分別安置GPS接收機，利用GPS監測技術進行連續的自動化監測，進行數據傳輸和分析。

3、GPS測量技術在網形設計方面的應用

在工程測量中，網形設計是十分重要的一個步驟。然而GPS測量技術因為不需要進行點與點之間的通視，增強了圖形設計的靈活性。但是，利用GPS測量技術進行網形設計時，仍需注意以下幾點：第一，因為GPS測量技術采用無線定位，易受外界環境的影響，因此，在進行圖形設計的時候，要增加檢核條件，提升數據的可靠性和網的可靠性。第二，關于GPS網坐標參數以及地面控制網坐標參數之間的轉換，在進行網形設計的時候，必須有三個或者以上的控制網點重合。第三，關于GPS點的選擇，必須遠離高壓線變壓所等干擾源，選擇信號接收好的地方。

隨著工程測量精度要求的提高，GPS技術的應用也日益廣泛，在傳統測量儀器的弊端逐漸顯現的今天，GPS所具有的優勢愈加明顯。我國無論是大型的橋梁工程，還是誤差精確的高級公路工程，GPS都能夠在很短的時間內，作出精確的測量來進行準確定位。隨著GPS靜態以及動態相對定位技術的日益成熟，相信未來的工程測量領域，GPS技術必然是主導測量手段。

參考文獻：

[1]全球定位系統城市測量技術規程[S].北京：中國建筑工業出版社，2016.

[2]王東青.GPS測量原理及應用[M].武漢測繪科技大學出版社，2017.