GPS技术在工程测量中的应用研究

彭镜源

摘 要：在工程建设施工中，工程测量工作是工程建设的有效保障，是工程建设的重中之重。随着科学技术的不断发展，工程测量方式也在不断变化。目前，运用最广泛的就是GPS技术。简要介绍了GPS技术，客观地描述了GPS技术在现代工程测量中的优势。

关键词：建筑；GPS技术；工程测量；测绘网

中图分类号：P228.49 文献标识码：A 文章编号：2095-6835（2014）19-0146-02

在21世纪的今天，各式新型建筑拔地而起，传统的工程测量方式已经不能满足现代化建设的需要，因此，将GPS技术应用在工程测量中，让其完美地代替了传统的工程测量方式。GPS测量方式相对于传统的工程测量方式而言，更加先进、科学，因为传统的工程测量方式不仅会消耗大量的人力、物力和财力，而且实时性、可靠性和准确性都得不到保证。但是，GPS测量方式可以很好地弥补这些不足，所以，应将GPS工程测量法在全国的工程建设中推广。基于实际勘察和自身的工作经验，简要分析了GPS工程测量的优势。

1 GPS技术介绍

为军方提供定位帮助是GPS技术开发的初衷。在军事领域中，GPS开发商看到了该技术巨大的应用前景，所以，把GPS技术投放到社会各领域中试点。在使用了GPS技术的领域，该技术取得了惊人的使用效果，从此，它不再是军方的专用技术了。GPS技术从军事领域走向民间，最终被广泛应用于工程测量领域。GPS的工作原理是太空卫星工作系统、地面控制系统和用户端系统三者的结合。

1.1 太空卫星工作系统

在太空中工作的卫星是GPS的工作系统，它们在接收信息的同时也在传递信息，采用的是双向工作原理。在太空中工作的GPS卫星一共有24颗，它们围绕着地球的不同轨道运行。在不同的平面轨道上，卫星都要与地球平面保持60°的夹角，与赤道保持55°的夹角。这些轨道都在距离地球20 000 km的高空，每个轨道上都均匀地分布着3颗或者更多的卫星，这样的分布有效地保证了卫星接收到的地球信息的准确性和实时性。

1.2 地面控制系统

地面控制系统是GPS中最关键的点，主控站、注入站和监测站是组成GPS地面控制系统的3个关键要素。地面控制系统存在的目的就是为了保证GPS运行的流畅性。当GPS出现问题时，地面控制系统就可以针对系统出现的问题进行分析，并作出合理的调整，然后汇总GPS出现问题前最后的运行参数，对比卫星系统反馈的信息，以此确定GPS的问题所在，确保GPS定位是科学、准确的。

1.3 用户端系统

用户端系统对GPS而言就是地面接收端，GPS接收来自卫星上的信息，为用户提供授时、定位服务。换一种说法，GPS就是用户端、卫星接收器，主机、天线和电源是接收器的3个主要部件。其中，主机是最关键的部分，它能够有效地接收卫星发来的信息，并处理和分析接收的信息，然后按照设置为用户显示信息。与此同时，主机还起到了监管接收设备的作用，如果接收设备出现故障，主机将会全面分析出现的问题，并发出故障警报。

2 工程测量中GPS的运用

2.1 工程测绘控制网中的运用

工程测绘控制网是工程施工的基础工作之一，测绘控制网的准确性将直接影响工程测绘工作的进度。测绘网的精度不是统一的，不同的测绘网需要对应相应的工程施工。在测绘网中，精度要求比较高的叫作一级测绘网。一级测绘网是测绘的参照点，所以，这种高精度测绘网的坐标位置不能出现一丝偏差。

边角法是传统工程测绘网的技术手法，它主要是使用测绘仪器控制导线。传统的测绘网方法只能应用于小规模的测绘工作中。在现代工程建设中，小规模的测绘工作逐渐减少，传统的边角法测绘已经不能满足时代发展的需要，它不再适用于现代工程施工中。与传统的边角法相比，GPS技术很好地弥补了这个缺点，它不仅在小范围测绘工作中表现良好，在大范围的测绘工作中也能做到技术上的超越，具有很强的工作性能。GPS测绘网的主要优势有3个，即控制点选择受限小、定位精度高和成本相对较低。在工程测绘中，选择的GPS技术通常都具备载波相位静态差分技术，该技术可以将精度精确到毫米，是科技含量很高的测绘技术之一。与传统的测量技术相比，GPS定位技术不仅有效地解决了用户端与地面观测中心的信息通视问题，还让测绘工作的选点更加灵活、便捷，大大地提高了测量精度，减少了测绘工作的相关费用。

2.2 GPS技术中的变形监测

结合参考文献中的相关内容和作者的实际工作经验，探讨GPS技术在现代大型建筑中的变形监测。体积大、建筑周围环境复杂、质量要求较高是现代大型建筑的主要特点，这些特点增加了变形监测的难度，这对变形监测技术也提出了更多的要求。大型建筑的变形主要包括地基沉降、变形和建筑物倾斜度等，一定要全面监控建筑物的这些改变，防止发生突发事件。地基沉降、变形的传统监控方式是水准测量法，而建筑倾斜度的监控通常采用三角测量法。与以上两种监测方法相比，采用GPS技术的变形监测相对更加简单、便捷，具有明显的优势。举例说明，要对一个大型建筑进行变形方面的监测，在大型建筑内部和外部布设GPS接收端，就能够实时监控大型建筑的内部和外部的变形情况。此外，还可以使用远程传输技术获取建筑的最新信息，以实现远程监测建筑物的变形情况。

2.3 图根测量中的应用

GPS中的定位测量技术是GPS在测量图根中主要运用的技术。图根测量主要是利用GPS接收器接收来自卫星的信号，一般接收的是4颗以上卫星的信号。通过接收多颗卫星的信号，GPS能够算出卫星与接收机之间的距离，最后利用卫星的坐标系分析、确认接收机的坐标系，找出接收机之间的距离和位置，从而实现GPS定位测量。在进行图根测量时，应该使用4台或4台以上的接收机，并且采用双参考站的方式测量。在此过程中，同一时间段观测的卫星颗数不能少于4颗，每隔15 s收集1次卫星传送数据，对正在观测的卫星高度角不小于16°，POOP应该≥5，每条观测基线的模糊倍率不能低于1.5，观测人员每隔15 min就要观测一次流动站，用最精确的参数保证图根的准确性。

3 结束语

从上面的技术讨论中可以看出，工程测量技术对工程施工是非常重要的。不管从什么方面看，GPS测量技术都远远超过了传统的测量技术。成熟的定位技术和便捷的测量技术都是工程测量中急需的，GPS测量技术在未来的工程建筑中必定成为主流测量方式，因为它不仅能够保障工程质量和进度，还能进一步加快我国社会主义建设的步伐。因此，分析和研究了GPS测量技术在工程测量中的作用是很有意义的，并且可以推动GPS技术的进一步发展。

参考文献

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[2]范洪.GPS在工程测量中的应用研究[J].城市建设理论研究（电子版），2014（3）.

[3]戈晓娜.对GPS技术在公路工程控制测量中的应用研究[J].交通世界，2011（12）.

[4]张蕊，黄敬.GPS在市政工程测量中的应用研究[J].世界家苑，2014（8）.

〔编辑：白洁〕