GPS在工程测量中的实践应用

刘文平

【摘 要】阐述了GPS 系统的组成及测量特点，从控制测量、地形测图、地籍测量等方面论述了GPS 在工程测量中的实践应用。

【关键词】GPS 全球定位系统；控制测量；地形测量

GPS全球定位系统是建立在载波相位观测值基础上的实时动态定位系统。由于GPS 全球定位系统可以高精度并快速地测定坐标，GPS（后文称静态GPS）在工程测量领域已得到广泛应用，特别是RTK（后文称动态GPS）新产品的出现，可以更快速、更方便、更简捷、高精度地测定坐标。随着现代科学技术的发展，体积小、重量轻便于携带的GPS 定位装置和高精度的技术指标为工程测量带来了极大的方便。

一、GPS 系统的组成与测量特点

GPS 全球定位系统是由空间卫星群和地面监控系统两大部分组成，除此之外，测量用户还应有卫星接收设备。GPS 全球定位系统的测量有以下特点：

（一）测站之间无需通视。测站间相互通视一直是测量学的难题。GPS 这一特点，使得选点更加灵活方便。但测站上空必须开阔，以使接收GPS 卫星信号不受干扰。

（二）定位精度高。一般双频GPS 接收机基线解精度为5mm+1×10-6，而红外仪标称精度为5mm+5×10-6，GPS 测量精度与红外仪相当，但随着距离的增长，GPS 测量优越性愈加突出。实验证明，在小于50km的基线上，其相对定位精度可达12×10-6，而在100～500km的基线上可达10-6～10-7。

（三）观测时间短。在采用GPS 布设控制网时，每个测站上的观测时间一般在30～40min 之间，观测时间很短；采用快速静态定位方法时，观测时间更短。如，使用Timble4800GPS 接收机的RTK 法可在 5s 以内求得测点坐标。

（四）提供三维坐标。GPS 测量在精确测定观测站平面位置的同时，可以精确地测定观测站的大地高程。

（五）操作简便。GPS 测量的自动化程度很高。目前GPS 接收机已趋于小型化和操作“智能”化，观测人员只需将天线对中、整平，量取天线高打开电源即可进行自动观测，利用数据处理软件对数据进行处理即求得测点三维坐标。而其他观测工作如卫星的捕获、跟踪观测等均由仪器自动完成。

（六）全天候作业。GPS 观测可在任何地点、任何时间连续地进行，一般不受天气变化的影响。

二、GPS 系统在工程测量中的实践应用

（一）控制测量中的应用。常规控制测量如三角测量、导线测量，通常是先布设控制网点，在国家高等级控制网点的基础上加密次级控制网点，以往是利用全站仪及棱镜等实施，而在这一过程中要求点间必须通视，而且外业中不能及时知道测量成果的精度，耗力费时。GPS 静态相对定位系统测量时，无需点间通视，就能高精度地进行测定，还可以高精度快速地测定各等级控制点的坐标。但是GPS 静态相对定位系统只需要时间进行数据处理，而不能实时定位并知道定位精度，内业处理后，如果发现精度不符合要求，必须返工测量。随着RTK 技术的出现，控制测量既能实时知道定位结果，又能实时知道定位精度，这样大大提高了作业效率。

（二）RTK 在地形测图中的应用。由于RTK 技术可进行实时定位以达到厘米级的精度，因此，RTK 技术可用于控制测量、地形测图、地籍等测量中。地形测图一般是用全站仪采集地形、地物碎部点，利用测图软件电脑成图。其要求是不仅测站点与被测的地物、地貌碎部点之间通视，而且还需要2～3 人同时进行操作。采用RTK 技术进行测图时，一人在基准站架好仪器，另一人背着仪器到每个碎部点立杆并通过电子手簿输入特征编码记录数据，一般取3 s 作为一个记录单元，在记录数据时，要求测量人员立点要准确，尽量稳住对中杆，同时画出草图，以便内业整图时提供参考。

（三）RTK 在地籍测量中的应用。地籍测量中应用RTK 技术测定每一宗土地的权属界址点以及测绘地籍图，同上述测绘地形图一样，能实时测定有关界址点及一些地物点的位置并能达到要求的厘米级精度。将GPS 获得的数据处理后直接录入GPS 系统，可及时、精确地获得地籍图。但在影响GPS 卫星信号接收的遮蔽地带，应采用全站仪、测距仪、经纬仪等测量工具，采用解析法或图解法进行细部测量。在建设用地勘测定界测量中，RTK 技术可以实时地测定界桩位置，确定土地使用界限范围、计算用地面积。利用RTK 技术进行勘测定界放样是坐标的直接放样，建设用地勘测定界中的面积量算，实际上由GPS 软件中的面积计算功能直接计算并进性检核，避免了常规的解析法放样的复杂性，简化了建设用地勘测定界的工作程序。

三、结语

通过上述对GPS 测量的探讨，可以看出GPS在工程测量上具有很大的发展前景：

GPS 作业有着极高的精度。它的作业不受环境和距离限制，非常适合于地形条件较差的地区、局部重点工程地区等。

GPS 测量可极大地提高工作效率。它不受人为因素的影响，整个作业过程全由微电子技术、计算机技术控制，自动记录、自动数据预处理，自动平差计算。

RTK 技术将彻底改变了传统测量模式。RTK 能实时地测出所在位置的空间三维坐标。它可以直接进行实地实时放样、中桩测量、点位测量等。

GPS 测量可极大地降低劳动作业强度，减少野外砍伐工作量，提高作业效率。GPS 测量作业效率为常规测量方法的3 倍。

GPS 高精度高程测量同高精度的平面测量一样，都是GPS 测量应用的重要域。

参考文献

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[2] 姚刚，张希黔.GPS技术在土木工程施工领域的应用现状与展望[J].施工技术，2002.

[3] 李雷.GPS定位技术在工程测量中的應用[J].金属矿山， 2003.