GPS技术在测量中的应用

摘要：GPS技术具有精度高、观测时间短、测站间不需要通视和操作简单等特点，不仅能应用于航天、航海等领域，在工程测量时也可用于建立工程测量控制网、变形监测、RTK下的碎部测量与放样以及区域差分系统下碎部测量与放样等，为工程建设提供了有效的数据保障。

关键词：GPS技术；工程测量；应用

摘要：GPS技术具有精度高、观测时间短、测站间不需要通视和操作简单等特点，不仅能应用于航天、航海等领域，在工程测量时也可用于建立工程测量控制网、变形监测、RTK下的碎部测量与放样以及区域差分系统下碎部测量与放样等，为工程建设提供了有效的数据保障。

关键词：GPS技术；工程测量；应用

GPS技术因具有选点方便的独特优势，在现代测量中有着广泛的应用。与其他测量技术要求测量点通视的特点相比，GPS更加方便、简洁，能够为测量部门节省大量的造标费用。通视GPS具有可以全天观测的点，观测的过程需要的时间更短，二数据梳理的速度却更快，数据的准确性和精确度相当高。GPS技术的全面建成和应用，对测绘行业具有深刻的意义。

一、GPS基本概念和工作原理GPS（全球定位系统）是美国第二代卫星导航系统，美国从20世纪70年代开始研制，到1994年实现了通过导航测量时间和距离，同时实现了在海、陆、空进行全方位的定位能力。GPS定位系统由卫星星座、地面监控系统和接收机三部分组成，被人们认为是登月和航天飞机之后的第三大航天工程。目前，随着世界经济和科技的迅速发展，GPS被广泛应用于世界各国，成为目前全球精密导航的领头军。

GPS技术的定位，根据测量中的距离交会点原理实现。假如已知空间GPS卫星的瞬时位置，若仅仅确定测站点的三维则GPS接收机只要接收到3颗GPS卫星发射的信号，即可测得卫星到站点的几何距离，从而根据后方交会原理，测定测站点的三维坐标。

二、GPS测量的特点相对于常规的测量方法，GPS测量有以下特点：1、测站之间不必通视。测站间的相互通视一直以来都是测量学发展的一大难题，而GPS测量则不需要进行测站之间的相互通视，使得选点更加方便、灵活。但要求测站上空必须开阔，以使接收GPS卫星信号不受干扰。

2、观测时间短。采用GPS布设控制网时，每个测站上的观测时间一般为30-40分钟随着GPS技术的不断完善，观测的时间将随着技术的发展逐渐缩短。如使用Timble4800GPS接收机的RTK法，5秒钟内便能得出测点的坐标。

3、定位精确度高。一般双频GPS接收机的基线解精度为5mm+Ippm，而红外仪标称精度为5mm+5ppm.也就是说GPS测量精度与红外仪相当，大量实验证明，随着距离的增长，GPS测量优越性更加突出。当距离小于50公里时，其相对定位精度可达12X10-6，而在100～500公里的基线上可达到10-6～10-7之间。

4、提供三维坐标。GPS技术除了能精确测定观测站的平面位置，还能精确测定观测站的大地高程。

5、操作简单。GPS测量技术具有很高的自动化，目前使用的GPS 接收机已趋向小型化和智能化。观测人员只需要将天线对中、整平、量取天线高，之后打开电源即可进行自动观测，利用数据处理软件对数据进行处理便能求得测点三维坐标。而类似卫星的捕获、跟踪观测等其他工作均由仪器自动完成。

6、全天候作业。目前，国内GPS 卫星数目众多，分布均匀，能够保证在任何时间、任意地点进行连续观测，一般不受天气状况等自然条件的影响。

三、GPS在工程中的应用1、建立工程控制网工程控制网的建立与工程项目的性质和规模密切相关，尤其是网型和精度方面要求相当严格。一般情况下，工程控制网覆盖面小，定位密度大，精度要求高。传统的测量方法多选用边角网，采用GPS测量技术建设工程控制网，可以减少对测量位置的局限性，缩短作业时间，提高测量精确度，减少费用。可将其应用于建立工程首级控制网、施工控制网、变形监测控制网、工程勘探、施工控制网、隧道灯地下控制网等。应用GPS技术建立控制网，通常采用载波相位静态差分技术，以保证达到毫米级精度。

用GPS技术建立道路勘探、施工控制网具有明显的优势，道路勘测工程的勘测目标狭长，采用传统的测量方案，往往需要分段测量，加大测量难度不说，而且难以保证测量数据的精确性。使用GPS技术，不需要测量点之间的通视就能够通过GPS建立很多的测量点，利用测量点的均衡分布，在下场的测量工程也能保证测量目标的一致性，确保测量数据的准确性和真实性。

2、变形监测变形监测主要是检测高层大楼、大桥、水库水坝等建筑物、构筑物的地基沉降、位移及整体倾斜等情况。监测物体的几何尺寸巨大、检测环境复杂、对检测技术的要求颇高是监测工作的特点。一般的监测技术是应用三角测量的方法监测地基位移和整体的倾斜；应用水准测量的方法，检测地基沉降。GPS技术在该领域应用广泛，如为监测大坝和边坡的形变，可在距离大坝和边坡较远的位置以及形变区选准若干基准点，在基准点和监测点分别安置GPS接收机，进行连续自动观测，并采用适当的数据传输技术，将监控数据实时自动地传输到数据中心，用于分析、处理和显示。

3、带RTK的碎部测量与放样RTK技术是实时处理两个测站载波相位观测量的差分方法。系统分两个部分：基准站（坐标已知）和移动站（用户接收机）。它的基本原理是将基准站采集的载波相位发送给用户，用户根据基准站的差分信息进行求差解算用户位置坐标。RTK技术可应用于测绘地形图、地籍图，测绘房地产的界址点、平面位置的施工放样等。

4、区域差分网下的碎部测量与放样。

区域性GPS差分系统下的碎部测量与放样，是基于区域GPS差分网进行的。区域差分与RTK单基点载波相位差分的原理相似，区别在于区域差分的基准站往往不止1个，多基准站组成基准网，基准网提供各个基准站的差分信息，用户接收机根据自己的位置确定各基准站差分信息的权，按非等权平差后形成自己的差分改正数，实现差分定位。

四、小结GPS技术的精度高、观测时间短、测站间不需要通视和操作简单等特点，使三维坐标的测定变得简单。因此，不仅能应用于航天、航海等领域，在工程测量时也可用于建立工程测量控制网、变形监测、RTK下的碎部测量与放样以及区域差分系统下碎部测量与放样等，为工程建设提供了有效的数据保障。

参考文献：[1] 胡伟。 浅析土地测量工作中GPS技术的应用[J]. 中国房地产业， 2011（6）：407 [2] 赵永华。 GPS技术在工程测量中的应用[J]. 煤炭技术， 2004，23（3）：88-89 [3] 张莉。 GPS技术在工程测量中的应用探讨[J]. 科协论坛：下半月， 2011（9）：64-65