工程测量中GPS技术的应用探究

任星 刘小花

摘要： 随着科学技术的快速发展，数字技术被广泛应用到工程建设中。GPS技术是一种新型的工程测量技术，它可以实现对观测目标的全天候和实时的定位，并且也不会受到自然气候的限制，并且其观测的范围可以从广阔的范围精确到很小的区域，因此观测的数据比较准确。而且操作简单，价格低廉，在目前的工程测量领域应用十分广泛。

关键词： 工程测量； GPS技术； 工作原理； 操作思路； 具体应用

一、G PS定位系统及其工作原理简述

GPS全球定位系统由空间卫星、地面监控站和GPS用户设备三部分组成。空间卫星由21颗在轨运作卫星和3颗备用卫星组成；地面监控站由分布于全球的1个主控站、5个监测站和3个注入站组成；GPS用户设备则由GPS接收机、终端设备和数据处理软件等组成。GPS接收机接受卫星的传输信号，并对信号进行交换、放大和处理，解算出接收机中心的三维坐标。

二、工程测量中GPS技术的应用

1、控制测量

在工程建设与管理的过程中，需要做好控制测量作业，这是工程建设的基础性工作。要根据工程自身的实际要求，选择相应的控制网，并选择合适的测量精度。GPS RTK 具有精度高和速度快的特点，能够确保工程测量的效率与质量。在应用的过程中，首先需要选定测量区域，并设置好基准站，之后再用流动站对控制点进行测量，掌握这些控制点的高程与平面坐标。如果控制点不容设置站点，还需要运用交会法等间接测量方法，确保控制测量的顺利进行。

2、碎部测量

与传统的碎部测量工作相比，利用 GPS RTK 技术可以简化测量工作程序，不必布设控制点，仅需一位测量人员进行特征编码的输入，就可以完成碎部测量作业。之后 GPS RTK 技术会利用测图软件，快速绘制出相应的地形图，工作人员仅需输入相应的坐标与属性信息，就可以完成数据采集的工作，并且还能够保证测量质量。

3、变形监测

利用变形监测技术可以掌握工程施工引起的构筑物及周边环境形变状况，特别是了解建筑物位移和地基沉降的情况，确保工程的安全性与可靠性。变形监测需要监测巨大的建筑物，对测量的准确度要求非常高，并且还可能会遇到各种各样的监测环境，监测难度较大。但利用 GPS RTK 技术进行变形监测可以有效提高监测的效率，并且可以确保监测数据的准确性与可靠性。另外，GPS RTK 技术主要是利用若干个基准点进行变形监测，并在形变位置设置好基准点，之后利用 GPS 接收装置掌握基准点与监测点的不同信息，实现变形监测的自动化，并通过先进的信息传输技术将信息及时传输到处理中心，以便开展数据分析与处理，及时掌握建筑物的形变状况。

4、施工放样

采用GPS-RTK测量技术进行施工放样时，为了获取精确且完整的测量数据，要结合天气情况选择最佳的观测时间段。对于空间卫星的分布状况，可根据Planning软件提供的多项预测指标，合理的安排测量任务。施工放样的具体步骤为：设置基准站→设置流动站→RTK放样→内业处理。在野外进行测量作业时，可以将基准站设置在预选的控制点处，也可以将控制点设置于未知点后再进行校正。校正的参数包括电台通道、仪器高、坐标系等；流动站的设置主要包括两种方法，其一是输入七参数或四参数后再进行转换，其二是在已知的控制点进行观测，再对测得的参数进行求解并校正。这两种设置方法都是在基准站没有发生位置变化，利用单点和先前测量数据校正再进行坐标的转换，无需再重新到控制点进行坐标转换；在进行RTK放样前，要确定所选频率与基准站的电台频率相匹配，并检查电台接收指示灯，确定接受的卫星数量大于4颗。

三、GPS 技术在各类工程测量中的应用

1、城市测量中 GPS 技术的应用

随着中国城市化进程的不断加快，城市规模的不断扩大，城市工程测量也得到了发展。由于城市工程测量自身所具有的与地形、地籍与房地产测量所不同的特点，在进行城市工程测量中，必须先进行大地测量。城市测绘工作所需要的与之相关的高等级控制点以及基础资料都需要进行大地测量才能获得。之后将这些资料与 GPS 测量相结合，对城市规划及建设管理的工程测量成果、成图进行测量，就能建立城市控制网和工程控制网。不过在采用 GPS技术进行城市工程测量时要严格根据《全球定位系统测量规范》及相关的设计技术来进行并结合卫星运转到该城市上空的具体时间来制定城市测量计划。一般要求每天在两个小时进行数量在六颗及以上的卫星跟踪并确保位置精度强弱度在 6 或 6以下，同时每个观测点设站不少于 2 次，观测时长在30 ～60min，观测时间要尽量设在白天。由此可见GPS 技术虽具有高精度、高效率、低成本和数据安全可靠的优势，但也有着一定条件的限制。

2、 地形、地籍与房地产测量中 GPS 技术的应用

由于城市、矿区等项目工程的规划及建设管理需要不同的比例尺地图，就必须进行地形测量。而地籍房地产测量则是用于对土地权属界址点位置的精确测定，以及为土地和房产管理提供比例尺较大的平面图，并对房屋面积进行量算。在对地形、地籍和房地产进行测量时，GPS 测量技术的最大优势是提高了对各个待测点的三维坐标进行测定的速度，并且应用 GPS 技术测量出来的数据结果具有高精度性，这样工程测量人员就能掌握高质量的数据信息，方便其对工程的分析与判断。另外由于近几年兴起和发展了一项名为 RTK 即实时动态差分法的测量技术，此项测量技术完成所需的条件限制较少，它不对基准控制点的数量做出任何要求，即使可用的基准控制点极少，它也可以完成测量。在对界址点、地形点、及地物点的坐标进行观测时，不用布置任何級别的控制点就能进行得快速又精确。与之前在地形、地籍与房地产工程测量中使用的应用的静态、快速静态、动态测量相比，RTK 技术无需等到事后进行解算才能获得厘米级的精度，在野外实时就能得到高精度的结果。RTK 技术是 GPS 技术发展的一大突破。

3、矿山测量中的 GPS 技术的应用

目前我国土地资源比较紧张，特别是许多沿海城市发展过程中要扩大城市规模，进行城市建设，就要进行大规模的围垦建设。由于围垦工程远离岸边在受潮汐影响严重的施工点进行施工且多数施工项目需水上作业完成，传统的测量技术无法进行，但是GPS 可以。故而在工程测量中 GPS 不受自然环境的影响。在矿山测量中 GPS 可以起到重要的作用。在进行矿区控制点加密，地形测量以及钻孔剖面点、探槽、探井、坑口、取样钻孔、地质点、近井点、坑口位置点的坐标放样与求测，工程作业调度，地质填图等方面 GPS - RTK 发挥了重要的作用。

4、 路线、桥、隧勘察中的 GPS 技术的应用

GPS 技术在现代工程测量中发展出来 GPS测量技术，这项测量技术彻底的改变了公路测量的模式。它不仅具有 GPS 测量技术的精准性、高效性、易操作的特点，还能对所在空间位置的三维坐标进行实时测量，及时得出所需得测量结果，可以直接的进行实地实时放样、中桩测量、点位测量等，非常适合路线、桥、隧的勘察。

结束语

随着科技以及建筑事业的快速发展，传统的工程测量技术在测量精度、操作难度等方面已无法彻底满足现代工程建设的需求。而GPS定位系统的研发与应用则在本质上改变了这一状态，也将工程建设的测绘精度提升了一个新的层次。

参考文献

[1] 黄声享，郭英起，易庆林.GPS 在测量工程中的应用[M].北京： 中国测绘出版社. 2013.

[2]李向东，马新生.计算机工程制图与测绘[M].北京：中圆电力出版社. 2010.