GPS技术在工程测量的应用

宁志莹+杨锟

[摘 要]当前我国正处在全面建设小康社会的关键阶段，我国各项工程的建设直接关系着经济的发展和人民生活水平的提高，尤其是基础设施中道路桥梁的建设以及建筑房屋的建设。确保这些建设工程的质量就需要率先做好一系列的测量工作。随着技术的发展，我国工程测量中也开始广泛应用GPS测量技术，以更高的效率来获取更精确的测量数据。

[关键词]GPS技术 工程测量 应用

中图分类号：TM76；TM63 文献标识码：B 文章编号：1009-914X（2016）25-0355-01

1 在工程测量中GPS定位系统的应用原理以及应用优势

GPS定位系统作为新型的观测方法之一，已经在世界范围内众多的领域中得到了广泛的应用，如：交通运输行业、军事研究领域、地质勘探领域以及工程建设领域等。就GPS定位技术在工程测量中的应用来说，主要有以下几个方面的独特优势：

第一，GPS技术的定位精度十分高。GPS系统主要由空间卫星、地面监控站及用户仪器构成。用户仪器在使用中可以连接多颗卫星，消除了一些系统性的误差，如卫星轨道误差，卫星钟差和大气折光差等。这些自身特性，保证了GPS系统的高精准性。正是工程测量人员清醒地认识到了GPS定位系统的独特优势，进而在工程测量领域对GPS定位系统进行了广泛的应用，这也正是GPS定位系统自身的优势所决定的。除此之外，随着测量范围的不断加大，GPS定位系统在数据测量中的精确性以及准确性都会体现得更加明显。

第二，GPS定位系统的观测时间相对比较短。在工程测量领域中应用GPS定位系统时，常常会在实际的测量过程中，通常会对GPS定位系统加以有效地应用，从而将工程的测量网点加以合理地布设，并且一般来说，观测每一个布设的测量网点的时间仅需要30分钟到40分钟，因此，在实际的测量与观测过程中，所需要花费的时间是很短的。与此同时，如果能够对快速静态的GPS定位加以有效地应用，会很大程度上缩短测量的时间。

第三，GPS测量技术可以有效地实现自动化操作的目标。正是因为在工程测量中有效应用了GPS定位系统，使得实时自动化测量的目标得以更好地实现。GPS测量技术在实际的操作过程中十分简单，特别是随着我国不断发展和提高的科学技术手段，使得GPS测量技术中的接收器变得更加地小型化，同时，在实际的运用过程中，也变得更加地简单。而对于工程的观测人员来说，需要在实际的观测与测量过程中，先将观测所需的天线合理放置在相应的位置上，这时，GPS测量技术就不但能对观测站的平面特性的位置实时定位，更重要的是，还能为用户将三维的立体坐标及时提供。

2 在工程测量中GPS技术的应用

2.1 测定施工水准点

在工程施工前，必须要测定施工水准点，只有定标确定了施工水准点，才能更好地进行施工。传统测量方法在测定施工水准点时，一般是检测线条是否位于同一水平线上，并以此来进行判断，这种传统的测定方法比较繁琐复杂，且精确度也难以保证。应用GPS技术进行测量，能够实现动态定位，通过利用动态设置，从而能够实现测量点的相对静止。通过对卫星导航技术进行有效应用，分析测量对象，从而能够精准地找出施工水准点的具体位置。此外，还可以将错误数据手动删除，最大程度降低施工水准点测定中的误差，获取精确的基线，从而能够使测量精度得到进一步提高。

2.2 位置确定

应用GPS技术进行工程测量，通过卫星，可以对待测对象进行精准地描绘、正确分析位置，并对相关数据进行更好地分析，从而能够进行精准地位置确定。在进行工程测量的过程中，GPS技术能够对相关影响因素进行充分考虑，从而可以减少误差的出现，并有效提高检测的精度。通过做出检测对象的几何图形，可以实现对检测对象的精准分析，有利于提高测量精度。

2.3 图像虚拟现实绘制

在工程测量中应用GPS技术，可以对工程测量对象进行图像虚拟现实绘制，不仅有利于对测量对象的分析与处理，还有利于减少测量人员的工作量与工作强度，尤其是在地质恶劣的环境下，利用GPS技术进行测量，能够将工程测量对象生动地描绘出来，有利于更好地进行后续操作。

3 工程测量中GPS技术精度分析

3.1 GPS卫星对测量精度的影响

GPS测量技术主要就是基于GPS卫星的定位功能来进行测量，所以GPS测量技术其测量精度直接受到GPS卫星定位精准度的影响。但是现阶段所采取的单点定位方式会使得卫星星历提供的的测量结果和卫星实际所处位置存在差异，进而引起误差。该误差的存在通常会直接影响GPS测量精度，所以需要通过区域性的GPS跟踪网来跟踪确定GPS卫星轨道。因为单点定位具有较低的精度，无法获得GPS测量需要的高精度要求，所以应该不再考虑卫星轨道误差，而应该直接以导航电文所得到的卫星轨道作为基准，此外还应该保持跟踪站地心坐标精度，卫星在运行过程中外界摄动力都会影响其运行，由此产生多余复杂的卫星轨道，同时要通过加权约束基准获得5cm以上的相对坐标值。通过这样的方式就只需要针对跟踪基站实施数据分析就可以对轨道误差进行修正，将精密的星历传送给客户，进而提升GPS测量精度。

3.2 接收设备对GPS测量精确度的影响

信号被接受设备接收的时候，信号的输入强度和输入方向变化都会影响相位中心位置，导致理想相位中心位置与实际相位中心位置之间出现差异，进而影响GPS测量精确度。所以在正式实施GPS测量之前首先需要对接收设备天线的稳定性和相位中心进行检查，满足要求之后才可以开始测量，只有这样才可以确保最终的测量精度。还要对接收设备野外作业性能进行检查，保证接收设备可以完全适应野外实地测量具体环境。另外，如果测程不同其精度通常也会出变化，一台设备在不同的时间或者不同的地点进行测量时，由于所处的环境无法确保完全一样，所以其精度也会不一样。甚至还需要考虑到频标稳定性对于结果精度的影响。这就要求充分了解并掌握接收设备的各项参数指标，在此基础上制定较为合理完善的GPS测量计划，在确保GPS测量任务的同时还可以保证测量精度。

3.3 卫星信号传播对GPS测量精度的影响

卫星信号在传播的过程中会受到多方面因素的影响，如大气层的弥散特性会对信号产生折射、测站附近聚集很多反射物同样会引起折射等，直接导致传播路径出现偏差，传播速度出现改变，最终影响到GPS测量精度。所以需要采取有效措施减小电离层或者实现多路径的形式来降低误差，进而提升精度。①修正GPS测量的重要手段就是电离层模型。通过导航电文给出的电离层模型能够有效修正单频GPS接收机；②GPS精度的提升还可以通过同步观测值求差法来实现。因为卫星信号抵达各个观测站的时候具备路径相近或者介质状况相似的特征，可以通过两台接收机实施同步观测并取其差，这样可以显著降低电离层折射。③可通过双频观测实现对两个伪距的测量，根据电离层折射和信号频率特性，基于测量结果获得电离层改正数，以提升GPS测量精度。此外，在布置站点的时候需要综合考虑，比如，尽量避免将站点设置在山谷、盆地以及山坡等位置，最好是设置在距离大面积平静水面较远的位置。

4 结语

当前工程建设发展中产生对工程测量较为高标准的技术要求，形成了高精度、高效率工程测量方式的需求。应对这一技术发展需求，必须有针对性地研究适应当前技术应用环境和技术标准要求的GPS测量技术。

参考文献：

[1]刘叶明.GPS技术在工程测量中的应用[J].科技风，2010，07：259-260.

[2]原涛.浅谈GPS技术在工程测量中的应用[J].江西测绘，2013，04：53-55.

[3]王小燕.GPS技术在工程测量中的应用[J].江西建材，2012，06：229-230.