GPS技术在工程测量中的应用及精度分析

赵旭升

摘要：近年来，随着我国城市化进程的加快，原有的传统工程测量方式已经不能适应时代发展要求，在现代化高新技术的创新发展中，在实际工程测量中应用到了各种科技手段，特别是GPS技术在工程测量中的广泛应用。文章针对工程测量中GPS技术的应用以及如何控制其精度进行了论述。

关键词：工程测量；GPS技术；测量精度；公路测量；矿山测量；水利工程 文献标识码：A

中图分类号：P228 文章编号：1009-2374（2015）36-0042-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.36.020

GPS是全球定位系统的简称，是一种新型的定位系统，借助于卫星来实行定位，GPS技术拥有很多独特的特点，比如自动化程度高、全天候导航和定位等，正是GPS的优越性能，使得它具有非常广泛的应用范围，现今已经应用到了工程测量领域，通过GPS技术的应用，工程测量的结果准确性得到了有效的提高，因此，在进行工程测量时，人们越来越依赖于GPS技术。

1 GPS技术的组成

GPS技术是基于全球定位系统，通过空间卫星群和地面的包括主控站、地面接收天线和监测等监控系统共同完成的，人们通过对卫星导航地质信息进行相应的定位处理，实现对某一地区地理位置和有关情况进行了解，空间卫星群能为保障GPS系统卫星信号畅通，在工程测量中能实现随时随地地接收到空间卫星信号，在高精准度定位中实现高质量的工程地质测量。随着科学技术的不断发展，GPS技术的组成和应用也越来越成熟。

2 工程测量中GPS技术的应用

2.1 在公路测量中的应用

近年来，我国的公路建设得到了快速的发展，随着人们对公路使用要求的提高，勘测设计也面临了更加严峻的挑战。当前，公路设计已经实现了CAD化，而且在一些功能强大的软件的支持下，可以实现地面数字化测绘，在公路勘测设计的过程中，逐步实现了内外业一体化，这在很大程度上促进了公路设计的发展，然而，在社会不断变化发展的今天，却也成为了公路设计向更好方向发展的阻碍。在公路设计常规的测量方法中，测量的工作量非常大，而且测量的效率也不高，使得设计周期延长了许多。但是在应用了GPS技术之后，通过静态或快速静态方法，在公路的沿线建立起总体控制测量，为勘测阶段打下坚实的基础。在公路建设施工阶段，利用GPS技术建立起施工控网，从而有效地提高桥梁、隧道的施工质量。在进行公路建设时，应用GPS技术可以有效地提高建设的效率，同时，工程测量的经济效益也得到了保证。

2.2 在矿山测量中的应用

当前，我国可利用的土地资源相对来说较为短缺，尤其是一些靠近海域的城市在其发展的历程中想要拓展城市的规模，就需要对城市进行大范围的围垦建设。围垦建设不靠近海岸，但是会有在水上进行施工的作业或者在受到潮汐影响的地点施工，这就导致以往的测量技术没有办法进行，这时候，GPS就发挥了它的作用。在对矿区控制点进行加密的过程中，地形测量以及钻孔剖面点、取样钻孔、探井、探槽、地质点、坑口、近井点、坑口位置点的坐标放样与求测，工程施工的调配等，GPS-RTK在这些方面都有着非常关键的意义。

2.3 在水利工程中的应用

水利项目建设中准确确认水下地形的数据是非常关键的，一般来说，纯铜的测量措施都是使用全站仪、三杆分度仪、六分仪与测深仪配合测量。但是，由于水下的地形比较复杂，肉眼又无法看清，施测作业难度大等条件所限，致使测量的范围有局限性而且结果不精确，这样就会给整个项目的建设带来不必要的难题，从而使工作效率降低。即使在天气条件差和传统的手法无法施展的状况下，也可以使用GPS-RTK测量技术，进行测量大面积的水下地形的标准，需要首先得到最精准的测量情况，最主要的就是得到地形的数据。通过利用这个技术得到准确数据，通过处理之后，内业会得到数据，并且将作为水利工程施工的依据，这些可以得出的数字化的地下地形的准确形状图像可以为水利工程带来非常方便的作用，不仅将测量中的精确程度提升上去，并且对节省人力、物力、财力方面有帮助。

2.4 虚拟现实技术的广泛应用

不是所有的工程测量都需要进行现场的技术测量，在施工环境繁杂的情况下，发生安全事故是不能避免的，但是通过GPS系统的虚拟现实技术就可以针对不同的测量环境做到很好的规避工作。运用计算机网络系统模拟现场工程测量环境，将相关数据用清晰和仿真的三维立体图像进行及时反映，并有效合理地制定出工程测量措施和流程，将工程测量工作的难度降低指的就是虚拟现实技术。另外，GPS系统的虚拟现实技术还可以制定安全、可靠的测量方案，对保障测量数据、结果的准确性，并在此基础上提升工作效率。

2.5 铁路施工中动态定位模式测量

在对铁路工程进行测量的时候，动态测量也是常用的测量方式，有时动态测量优势不在于对精度准确性的控制，而在于测量的效率比静态测量的效率高，仅仅需要2～4秒，并且测量的精确度能够达到1～3cm，而且整个测量的过程中，均不采用通视的情况，相对于全站仪来说，动态测量存在较大的优越性。工程测量的过程中，采用GPS动态测量的方式，能够有效地完成地形图和中桩方面的测量，保障横断面测量的质量。针对动基站通过手机就可以按照预定的采样间隔时间对控制点进行观察与采样，并且可以与基准站的数据进行同步，这样就可以保障对位置坐标进行及时的采点。

2.6 变形监测中的应用

在面对项目建设施工中引发的构筑物以及周围环境变化的情况，尤其是在对构筑物地基下沉和位移进行了解的时候，为了保证项目的安全性以及稳定性，就要采用变形检测技术。一般来说，巨大的建筑物都是使用变形监测技术，而且对于测量的结果要求很大的精确度，在检测过程中还会出现各种不同的测量环境，使测量难度加大。然而，使用GPS-RTK技术就可以科学有效地实行变形监测，还可以加大测量的效率，保证测量结果的精确度和科学性。此外，GPS-RTK技术通常是在形变的地区设置测量点，并以几个基准点来测量，然后使用GPS来接收基准点和测量点的数据，这样可以实现监测的自动化技术，运用科学的传输技术来发送信息到处理中心，然后再分析数据并进行处理，这样可以随时控制变形的endprint

情况。

3 工程测量中GPS技术精度分析

3.1 卫星对GPS测绘的影响

同样的，GPS土地测绘会受到卫星的影响。在GPS定位系统中配置有一种原子钟，会与现实的标准时间产生一定的误差，就会出现卫星钟差的作用，影响到测绘的精确度。另外，由于地面测量相位中心与GPS卫星发射天线的相位有一定的偏差，GPS测绘的准确性还会受到发射天线相位中心偏向的影响。此外，GPS测绘还会受到星历误差的影响，使用者对某一时间的卫星运行轨道进行参数提供就是星历。反映到现实中测绘地点的卫星星历信息有偏差的，会导致GPS测绘数据也存在偏差，进而影响到测绘的精准性。

3.2 信号传播途径方面的因素

卫星信号的传播依附于电磁波的传送，而电磁波在进行卫星信号传播的过程中会产生电磁波效应，电磁波效应会被电离层折射，影响电磁波的频率和电子的总含量，导致电磁波传送到地面的卫星信号与原来的卫星信号存在误差。在进行卫星信号的传播过程中，要经过对流层，而对流层中的折射会对信号的传播速度产生很直接的影响，除此之外，信号传播经过对流层时，信号传播本身也会有传播的温度、湿度与气压的不同，在不同的温度、湿度与气压条件下，卫星信号传播的速度会随之产生不一样的变化，从而影响GPS的定位速度。整个大气层的传播条件以及地面的接受环境都是在不断变化的，地面接收机在对卫星信号进行接受的时候，也会因为周围环境的变化而产生一定的误差，降低土地测绘的精确度。

3.3 信号接收机的影响

信号接收机对GPS测绘的影响主要有以下三方面：第一，GPS定位过程中采用的相对观测值，在实际的测量过程中，1～5周的内容容易被忽略，进而影响测量坐标的精确度；第二，接收机天线的相对中心与测站标识的中心位置也可能存在一定程度的偏差，对土地测绘的精确度产生影响；第三，接收机设备及软件有时候出现故障问题同样会影响到GPS土地测绘的精确度。

4 GPS的发展前景

在GPS技术中，汇集了许多当前先进的技术，比如空间技术、通信技术、微电子技术等，在利用GPS技术进行定位时，定位的精度非常高，而且还可以实现全天候定位。回顾GPS技术的历史可以发现，国外的GPS技术出现得很早，早在1994年就已经完成了GPS的建设工作，同时，还利用GPS导航卫星进行测试和测距工作。随着GPS技术的发展，其功能变得越来越完善，而且应用的范围也越来越广泛。据此可以发现，在工程测量等测绘领域中，已经充分地应用了GPS技术，此外，在很多其他的领域中，比如军事、交通、资源、管理等领域，此项技术的应用也已比较成熟。对于工程测量工作来说，在应用了GPS这种非常先进的技术之后，测量的手段和方法都发生了相应的变化，从而使测量工作的效率及质量都得到了有效的提高。不过，GPS技术的应用对工程测量工作也提出了新的要求，尤其是测量工具方面，传统的测量工具无法适应GPS技术的要求，需要进行优化及改变。通过这种情况也可以得知，随着GPS技术的发展，其发展前景将会变得更加广阔。

5 结语

随着工程项目的增多，工程测量工作变得越来越重要，传统的工程测量方法不但使测量工作的效率降低，同时具有较大的工作量，而且工序比较复杂，不过在应用了GPS技术之后，工程测量工作的效率得到了有效的提高，而且还有效地提升了测量结果的准确性。基于GPS技术的优越性能，GPS将会具有更为广阔的发展前景。

参考文献

[1] 吉星升，董军，卢秀山.GPS技术在工程测量中应用现状及其局限性[J].山东科技大学学报（自然科学版），2001，（4）.

[2] 董文忠，陈德胜，王晓明.GPSRTK技术在土地测绘中的应用——以宁波市江北区为例[J].浙江国土资源，2005，（10）.

（责任编辑：陈 洁）endprint