工程测绘中GPS测量技术应用探析

朱运权 赵家星

（1.四川交通运输厅交通勘察设计研究院，四川 成都 610000；2.四川二滩国际工程咨询有限责任公司，四川 成都 610000）

一、GPS测量技术的基本概况

随着科学技术和工程测绘的不断发展，现代很多电子技术都投入到工程测绘的使用过程中，传统的工程测绘技术已经不能满足当前工程对测量精准化的要求，GPS测量技术具备高精度、高效率、低费用以及操作方便的特点能够很好地适应现代工程测量的需要，现已被广泛应用于各项工程测绘项目中。

如今，GPS几乎已经完全取代了传统的大地控制网，掀起了测绘领域的重大变革。在测绘领域中，GPS网指的是使用GPS卫星定位技术而建立的控制网，它主要分为两类：一是全球性的高精度GPS网，这种网的作用主要是提供全球范围内的高精度坐标框架，能够反映一定范围内的板块运动和地壳变动规律，为从事空间科学研究或地球动力学研究的工作者提供定位服务，其GPS相邻点的距离可以达到几万公里以上；二是区域性的GPS网，这类网包括GPS城市网、GPS矿区网以及GPS工网等，它的作用在于为国民经济建设服务，其GPS相邻点的距离在几十公里以内。

就目前的工程领域而言，GPS测量技术的应用范围非常广泛，例如可以利用GPS测量技术对精密工程进行测量，对机载航空摄影进行测量，对各级的工程控制网进行测量等，除此之外，GPS测量技术还可以应用于地质灾害监测中，通过监测地球板块运动、油田下沉以及地表移动等方面来对地质灾害做出合理的预测。

二、GPS测绘技术的特点

1 功能的全面化

GPS测绘技术最主要的特点在于其功能非常全面，它不仅可以用于测量和导航，还可以运用于测速和测时等环节，在我国很多领域被广泛应用。就测量领域而言，GPS技术在很多测量领域都得到了有效地应用，例如工程测绘领域、大地测绘领域、航空摄影测绘领域以及海洋测绘领域等，具体表现为测量地球板块和地壳的运动变化状态、测量航空航天摄影相继位置的瞬间移动以及测量无地面控制的航测快速成图等等。就导航领域而言，GPS测量技术不仅被运用与海、陆、空的目标导航之中，还被运用于目标报警和救援等方面。

2 定位的精准化和效率化

GPS测量技术定位的精准化是它区别于其他测量技术的显著特征，在GPS测量技术的实际运用过程中，它能够满足各种精度的工程测量需求，并且其测量的非常精准，平均的平面误差小于1mm。尤其是在实行实时动态定位和实时差分定位上，GPS测量技术的定位精读能够达到分米级甚至是厘米级。

另外，GPS测量技术的测量效率也非常之高，具体表现为测量时间很短，进行实时导航定位时，如果进行快速静态定位模式，双频接收机的信息采集时间只需要五分钟左右，如果需要用单频接收机贯彻5颗卫星，其信息采集的时间也只需要15分钟。与其他的测量技术相比，GPS测量技术能够有效地减少测量时间，以提高相关项目的工作效率。

3 操作的简易化

由于GPS测量技术的自动化程度很高，所以这项技术的操作非常简便，可以与傻瓜相机相媲美。在GPS测量技术的使用中，工作人员只需要在测量项目中完成GPS的安装，收集测量地的气象数据，对测量仪器的高度和工作状态进行监测这几项工作，例如卫星捕获、跟踪和观测记录等其他工作都由GPS接收机进行自动完成。当一个项目需要较长的观测作业时间时，GPS可以进行自动化的数据采集和处理工作，将所采集到的数据直接传送至数据处理研究中心，工作人员只需要在结束观测时关闭GPS的电源即可，不需要在观测地进行长时间的留守。随着科学技术的不断发展，GPS采集信息接收机的外形也在不断向轻巧转变，这给研究人员的设备携带带来极大的便利。

4 费用的经济化

大量的GPS测量技术实践证明，使用GPS测量技术建立的大地控制网使用的费用仅仅占原常规大地控制网费用的三分之一，具有很强的经济性。GPS费用经济化的原因主要在两个方面：一方面是由于GPS的定位速度很快，这样就在一定程度上缩短了工程测绘的时间，提高了测量的效率，进而节约了测量的经济成本；另一方面，由于GPS在定位的过程中不对测量站的相互通视作要求，这就不用建立相应的通视视标，不仅缩短了测量过程的工作时间，减少了测量中的人力消耗，还起到了节约测量成本的作用。

三、工程测绘中GPS测量技术的应用

工程测绘指的是对工程设计的勘测、工程施工过程的验收以及与设备安装相关的应用型测量工作等，GPS测量技术在工程测绘中应用的非常广泛。在工程测绘中，与其他传统的测量技术相比，GPS测量技术的优越性体现在定位速度快、不受天气影响以及设备轻巧操作简便等方面，它已成为工程测绘领域中的高质量、多模式、层次化高新技术。

1 GPS定位技术的应用

在工程测绘中，GPS测量技术的应用原理在与将GPS定位技术和一些基本的几何原理和物理原理相结合，通过GPS系统空间分布卫星和地面接收装置相作用，对测量的物体进行多角度的定位。GPS测量技术在工程测绘中的运用形式是动态相对定位模式。动态相对定位模式指的是在工程定位过程中，以载波相对观测量为记着呢的定位依据，在控制基站的选择上一般要选取点位精确的控制点，这样能够保证测量数据的准确性。另外，还要安装多台地面接收装置对信息进行连续的接收，从不同的观测角度传输信息，实现信息的动态化和全面化。

在GPS定位技术的应用中，一台GPS接收机只有同时接收四颗卫星时，才能进行三维定位，当进行实时厘米级定位精读标准时，要同时接收五颗卫星的信息传递。在GPS系统中，一共有二十四颗卫星环绕地球进行运动，在水平角为10度以上的情况下，一般能够观测到七颗卫星，但是如果碰到附近有高山、建筑物等遮挡物的阻挡时，是很难保证可见卫星的颗数的，这时候，就需要将GPS定位技术和惯性导航技术相结合来完成工程测绘项目。

2 GPS虚拟现实技术的应用

在传统的工程测绘技术中，很多测量过程都需要工作人员来进行，在一些地质条件较为恶劣的地方实行工程测绘时，由于工程测绘工作具有一定的风险，会导致一定的人员伤亡，而利用GPS虚拟现实技术，就能够很好地避免这种情况。

在GPS虚拟现实技术中，采用GPS虚拟现实技术创造的工程测绘环境具有仿真性和交互性的特点，在GPS系统中应用计算机绘图以及虚拟现实技术可以有效地将一系列三维图像呈现在计算机屏幕上，这一系列的三维图像就构成了工程测绘的整体流程，还包括工程测绘过程中的重难点测量相互以及工程测绘过程中应注意的安全项目。

为保证工程测绘中测量技术使用的良好性，就需要在工程测量之前进行工程测量的流程模拟分析，这样能够保证工程测量技术的可行性和安全性，还能够减少测量技术使用不当带来的经济损失。在我国的很多矿井工程项目中，其测量技术主要使用的是GPS模拟现实技术，这种方法能够很好地找出测量方案中存在的不足，并对不足进行修改和完善，以保证测量技术在工程测绘过程中发挥良好的效果。

3 GPS水准测量的应用

水准测量是工程测绘中一项常见的测量项目，在过去的测量过程中，由于测量单位在测量设计的过程中没有对测量地进行实地考察，导致传统的测量方法测出的水准点普遍距离较远。使用GPS水准测量是通过使用GPS接收机获得GPS导航卫星信号，并根据贯彻记录进行测定。在外业观测时要严格按照测量计划进行，保证外业观测的进程，从而确保测量结果的准确性。

以大型公路工程项目测量为例，测量过程中测量人员应利用GPS测量技术观看卫星同步图片，并结合当地的地质地貌对公路陆地的高度进行全面的分析，在沿路地区每隔200米左右的地方设置一个施工用水准点，尽量将水准点设置在房基或井台等比较坚固的地方，之后对设置好的施工用水准点进行详细的记录。

结语

GPS测量技术应用于工程测绘中的实践证明，GPS测量技术凭借其高精度、高效率、低费用以及操作方便的特点能够很好地适应现代工程测量的需要。在工程测绘中，GPS测量技术不仅能够增强工程测绘数据的可靠性、提高工程测绘的工作效率，还能够极大程度上解决工程测绘中的人力消耗问题，保证工程测绘结果能够更好地服务于项目建设。

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