探讨工程测量GPS测量技术应用

刘鲲

【摘要】GPS测量技术由于其独特的优势和特点，被广泛应用于工程测量当中。但是很多单位由于对其工作原理和高科技的技术应用不是很了解，仍然采用传统的测量方式，在工作效率和费用方面都有较大的浪费。因此介绍工程测量中GPS技术的应用，对提高测量单位的工作效率和精准度、提升经济效益，具有重要的意义。它具有较高的测量精度和高效的测量效率，被广泛应用与工程测量当中。本文介绍了GPS测量技术特点，探讨了工程测量中GPS测量技术的应用。

【关键词】工程测量；GPS测量技术；应用

1. GPS测量技术简介

GPS是通过全球定位系统，为地球各个区域提供准确的定位、工程地形测量、速度测量等应用。具体的测量技术是卫星定位将信号传输到测量仪器中，形成各种数据，对其进行处理和分析后形成的地形图。

2. GPS测量技术特点

2.1 具有较高的精度

传统的测量仪器主要是水準仪、全站仪和测距仪等，由于是人工操作和读数，具有较大的人工个人因素影响，并且随着外界环境变化（如风速、光线等）读数会产生较大的偏差，从而影响测量的精确度。

GPS测量技术中，通过卫星传输信号，直接精准的该点进行定位，并在仪器中明确显示出所在的坐标点和高程值。减少人为读数的影响，精确度可以达到0.1mm。

2.2 具有较高的效率

传统的工程测量，需要由不同的仪器组成，至少需要全站仪和反光镜等。在测量过程中，仪器需要不断的移动，并且调平、对准等工作，需要花费大量的时间。

而GPS测量技术中，只需要将接受仪防止在需要的位置，就可以接受到卫星定位信号，直接显示在仪表上，可以节约很大一部分调整仪器的时间，加快了工作的效率。

2.3 节省人工

传统的工程测量工作，至少需要2人来完成，在大型土地测量中甚至需要多人来完成。而GPS测量中，只需要一个人就可以完成测量工作，并且效率和精确度更高。不论从工作完成情况还是人工费用节省方面，都有较大的优势。

2.4 可以有效解决视线的不透视问题

在很多工程测量中，特别是初期阶段的土地地形测量，会经常遇到高大树木或其他构筑物阻挡视线，或者地形中有较大的高差而无法看到对面的情况，影响测量的正常进行。

而在GPS测量中，是通过卫星从高空传递信号，不需要通过光学反射等进行测量，因此可以有效避免这一视线阻挡测量工程进行的情况。

3. GPS 在工程测量中的应用

3.1 常规静态测量

这种模式采用两台（或两台以上）GPS 接收机，分别安置在一条或数条基线的两端，同步观测4 颗以上卫星，每时段根据基线长度和测量等级观测45 分钟以上的时间。这种模式一般可以达到5mm+1ppm的相对定位精度。常规静态测量常用于建立全球性或国家级大地控制网，建立地壳运动监测网、建立长距离检校基线、进行岛屿与大陆联测、钻井定位及精密工程控制网建立等。

3.2快速静态测量

这种模式是在一个已知测站上安置一台GPS 接收机作为基准站，连续跟踪所有可见卫星。移动站接收机依次到各待测测站，每测站观测数分钟。这种模式常用于控制网的建立及其加密、工程测量、地籍测量等。需要注意的是这种方法要求在观测时段内确保有5 颗以上卫星可供观测；流动点与基准点相距应不超过20km。

3.3 准动态测量

这种模式是在一个已知测站上安置一台GPS 接收机作为基准站，连续跟踪所有可见卫星。移动站接收机在进行初始化后依次到各待测测站，每测站观测几个历元数据。这种方法不同于快速静态，除了观测时间不一样外，它要求移动站在搬站过程中不能失锁，并且需要先在已知点或用其它方式进行初始化。这种模式可用于开阔地区的加密控制测量、工程定位及碎部测量、剖面测量及线路测量等。需要注意的是这种方法要求在观测时段内确保有5 颗以上卫星可供观测；流动点与基准点相距应不超过20km。另外，有一种连续动态测量，也属于这种模式。这种测量是在一个基准点安置接收机连续跟踪所有可见卫星。流动接收机在初始化后开始连续运动，并按指定的时间间隔自动记录数据。这种方法常用于精密测定运动目标的轨迹、测定道路的中心线、剖面测量、航道测量等。

3.4实时动态测量

实时动态测量则是实时得到高精度的测量结果。这种模式具体方法是：在一个已知测站上架设GPS 基准站接收机和数据链，连续跟踪所有可见卫星，并通过数据链向移动站发送数据。移动站接收机通过移动站数据链接收基准站发射来的数据，并在机进行处理，从而实时得到移动站的高精度位置。DGPS 通常叫做实时差分测量，精度为亚米级到米级，这种方式是基准站将基准站上测量得到的RTCM 数据通过数据链传输到移动站，移动站接收到RTCM 数据后，自动进行解算，得到经差分改正以后的坐标。RTK 则是以载波相位观测量为根据的实时差分GPS 测量，它是GPS 测量技术发展中的一个新突破。它的工作思路与DGPS 相似，只不过是基准站将观测数据发送到移动站（而不是发射RTCM 数据）， 移动站接收机再采用更先进的在机处理方法进行处理，从而得到精度比DGPS 高得多的实时测量结果。这种方法的精度一般为2 厘米左右。

4. GPS测量技术在工程测量中的应用方法

4.1 GPS测量的外业实施

4.1.1 选点。点位应选择在易于安置接收设备、视野开阔的位置。选点时应着重考虑：（1）每点最好与某一点通视，方便在后续的测量工作中继续使用；（2）视野周围高度角15°以上不应有障碍物，以免信号被遮挡或吸收；（3）点位附近不应有大功率无线电发射源（如电视台、微波站等），距离不应小于200m，距离高压电线不得小于50m等，避免电磁场对信号的干扰，减弱多路径效应的影响；（4）点位应选在交通便利、地面基础稳定、易于保存、有利于其他观测手段扩展与联系的地方，以便观测和日后使用；（5）选点结束后，按要求埋设标石，标石要求必须坚固、稳定，并填写点之记。

4.1.2 观测。外业观测主要包括以下内容：天线安置、开机观测、气象参数测定、观测记录。并及时将数据转移至存储设备上，观测者填写观测手簿。

4.2 GPS测量的数据处理

GPS数据处理主要流程如下：

将GPS接收机记录的观测数据传输到存储设备之后，就需要对数据进行分流，即从原始记录中，通过解码将各种数据分类整理，剔除无效观测值和冗余信息，形成各种数据文件，如星历文件、观测文件和测站信息文件等。统一数据文件格式，将不同类型接收机的数据记录格式、项目和采样密度和观测值数据单位统一为标准化的文件格式，以便统一处理。采用多项式拟合法，平滑GPS卫星每小时发送的轨道参数，使观测时段的卫星轨道标准化。探测周跳、修复载波相位观测值。对观测值进行必要修改，在GPS观测值中加入对流层改正，单频接收的观测值中加入电离层改正。预处理的主要目的是净化观测值，提高观测值的精度。一般的数据处理软件都采用站星双差观测值。

参考文献：

[1]蔡宏祥.GPS在工程测量中应用研究.武汉测绘科技大学出版社

[2] 李兵.浅谈新技术在工程测量中的应用[J].科学之友，2013（2）