GPS测绘技术在工程测绘中的应用

GPS测绘技术在工程测绘中的应用

何召汪

广州市城市规划勘测设计研究院

摘要：工程测绘是指在工程建设中，需要进行的所有测绘工作。在工程中，GPS测量技术都具有较为广泛的应用，该技术可以通过提供精确的位置导航从而提高工程质量，在工程测绘中扮演着重要的角色。

关键词：GPS；工程测绘；应用

引言：

GPS测量技术工程操作应用的过程中，能实现全球范围内的精准定位，为信息的流通创造了良好的技术环境，而由此发展而来的GPS测绘技术在工程测绘上发挥重要作用，并逐渐成为影响工程测绘质量的关键性因素。为此，本文就GPS测绘技术在工程测绘中的应用进行探析。

1、GPS技术的工作原理和特点

1.1GPS技术的工作原理

GPS技术的工作原理是将GPS接收机设置在某一点上，GPS卫星不间断的发送定位信息，再利用计算机对接收到的信息进行数据处理，从而确定接收机所在的三维位置。

利用GPS进行测绘，其坐标系统分为空间固定坐标系统和地固坐标系统两种，这两种坐标系统在运用过程中可以相互转换，并借此判断控制点的具体位置，从而使测量结果更为精确。

1.2GPS测绘技术的特点

1.2.1测绘时间短

GPS技术可以实现在较短时间内进行精确的定位，通常情况下利用GPS系统定位2km范围内的非移动目标，往往只需要不到2min的时间，而RTK实时差分定位测量技术的应用，其不仅可以对非移动目标进行定位，而且可以实现动态测量，并能够将实时测量精度精确到厘米级的程度，定位更加精准，所需时间更短，而且可以随时对其位置进行查看，为各种控制测量带来了新的曙光。

1.2.2定位精度高

随着科技的不断进步，GPS测量精度也在不断的提高，GPS测绘技术的测量精度十分高，在100km以外、500km以内，其测量精度能达到106-107，对于500km的基线范围，其测量精度能达到1-2×106。

1.2.3提供三维坐标

在传统的工程测绘中，需要通过观测、计算得出高程及平面坐标，采用GPS测绘技术能同时获得高程以及平面坐标，直接提供三维坐标。

1.2.4观测站之间不需要通视

GPS不需要各观测站之间通视，能灵活的选用观测点，极大的提高了观测效率。

2、GPS测绘技术在工程测绘中的具体应用

2.1快速GPS测量在图根测量中的应用

GPS快速静态定位的工作原理是通过GPS接收机接收4颗以上通讯卫星信号，解算出卫星到GPS接收机的距离，通过卫星在地心坐标系的位置确定GPS接收机在该坐标系中的位置，从而解算出多个GPS接收机的相对位置，达到相对定位的目的。

在图根控制测量中，图根控制网使用4台以上GPS接收机，采用双参考站，以快速静态定位测量方式进行观测。每一时段同步观测卫星有效颗数均大于4颗，卫星数据采样率为15s，卫星高度角均大于15°，PDOP值小于6，各条观测基线的整周模糊度倍率因子在1.5以上，保证了卫星与接收机之间具有较强的图形强度；流动站观测时间为15min。观测单元间流动站的重合点数为2个。观测前后使用专用GPS量高尺测量仪器高度，取中数作为该站最终站高。

通过数据质量检核，按单基线双差固定解作为最终结果。同步环、异步闭合环、复测基线的长度较差等均满足规范之规定，精度很高，在观测条件较好的情况下，满足E级GPS的精度要求。

2.2GPS定位系统的应用

在工程测绘中，利用GPS系统空间分布的卫星及其地面接受装置，通过将几何和物理学科的一些基本原理的结合，实现测量过程中的多角度定位。即将无线电信号发射台从地面上搬到卫星上，组成卫星导航定位系统，再利用无线电测绘交会的原理，便可利用三个以上控制站交会处卫星的位置，反之利用三颗以上卫星的已知空间位置又可交会出地面未知点。

目前国内外工程测绘中主要利用的是静态相对低位和实时动态相对定位两种模式。前者的操作流程相对后者而言较简便，需要多台地面接收装置排成一条或数条基线，同步观测时间一般为45分钟，测量数据需要专业的技术人员进行处理。后者则是利用载波相对观测量为依据，需选取较为精确的控制点作为控制站，并通过在地面安装一台或多台接收装置连续观测不同角度的实时动态测量信息。

正常情况下，GPS定位卫星系统有24颗同时环绕地球运动，一个GPS接收机至少应同时接收4颗卫星才能进行三维定位，同时接收卫星的数目越多，那么测量时的精确度也就越高。

2.3GPS虚拟现实技术在测绘工作中的应用

GPS虚拟现实技术指的是利用计算机三维成像软件，将工程测绘的工作过程在计算机上以三维图像的形式表现出来，分析出测绘的重点部位，指导实际的工程测绘工作。

GPS虚拟现实技术具有直观形象的优点，能极其真实立体地体现复杂的工程的外观状况，通过测量前的图像模型，为实际测量方案的选择可供了很好的指示作用，提高了测绘的可行性与安全性。

2.4GPS在工程变形情况测量中的应用

由于在工程建设过程中会涉及到较多的问题，通常情况下会由于一些人力因素及地质运动等原因所导致建筑物发生变形或是整体位移，一旦这种情况发生，则会带来严重的后果，使企业的经济效益和社会效益受到较大的影响。

目前利用GPS技术和工程变形监测技术的有效结合，通过三维定位技术及时发现建筑中微小的变化，通过对建筑各种变化数据的分析，能够准确的分析和评估出工程变形的可能性及可能带来的影响，从而及时采取预防性的措施，降低工程的风险。

3、工程测绘中GPS技术测量的实施过程

3.1测量点的选择及测量标志的建立

GPS技术测量点选择，并不难，主要得益于GPS测量站内部无需通视及灵活的网行结构体系，相比于常规的测量选点，更加便捷高效。

在工程测绘工程中，只要在设备易于安装、开阔的位置设置测量点位即可，尽量避免信号覆盖不到的区域，避免各种电磁信号的干扰。测量点位选择好后，可以简单地做一些标志，如埋置标石等，方便后续工作的展开。最后，绘制相应的图纸，完成选点工作。

3.2外业观测

外业观测，依据外空间卫星导航系统，利用卫星采集而来的信号，对测量工作进行观测，最终对安装天线实施精准的定位。在实施外业观测过程中，要遵循相关的技术规范，有步骤地实施各项流程，提高整个观测的质量。

3.3数据的处理和测量结果的检验

对收集而来的数据可利用计算机进行科学有效的分析处理，另外，针对观测成果还要实施必要的检验工作，常见的检验手段主要是外业检验。

外业检验是保障最终测量质量以及精准度的重要一环，在整个测量工作当中是必不可少的。

4、GPS测绘技术在工程测绘中应用的前景分析

与传统测绘技术相比，GPS技术具有高效率、高精度、多功能、易于操作等优势。

GPS测绘技术在工程测绘领域的应用相当于是一次技术革命，其在充分利用已有测量理论的同时，又能够突破传统测量方法的局限，从而在现代工程测绘工作中被广泛应用，从现阶段的应用情况来看，随着GPS技术的不断改进和进步，在今后的工程测绘中，该技术一定会朝智能化、全面化的方向发展，势必会有更强大的应用空间和良好的发展前景。

5、结束语

现如今，越来越多的先进技术应用在工程测绘中，GPS技术是现代科学技术中，发展起来的一种先进的卫星系统定位技术，和传统的测绘技术相比较，GPS测绘技术具有多功能、高精度、观测时间短、提供三维坐标等优点，将其应用在工程测绘中，能极大的提高工程测绘的准确性。

参考文献：

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[2]钟飞.GPS在工程测绘中的应用[J].科技资讯，2011，（12）.

[3]陈文相.刍议GPS技术在测绘工程的应用[J].中华民居，2012，（04）.