试析工程测绘中GPS测绘技术的应用

侯建光+李思亮

摘 要：GPS测绘技术在工程测绘中非常的常见，可以有效的提高工程测绘的准确性以及工作的效率，文章就GPS测绘技术的特点进行简单的介绍，结合工程实例，重点分析该技术在工程测绘中的实践应用问题。

关键词：GPS测绘技术；工程测绘；实践应用

長期以来工程测绘中都是采用常规的测距、测角、测水准的地面定位技术，随着科学技术的不断发展，GPS测绘技术蓬勃兴起，它具有定位精度高、测绘速度快等优点，在工程测绘中应用十分普遍，为测绘工作的开展提供了新的技术手段。

1 GPS技术特点

GPS是美国国防部最初为了军事需用颜值出来的一种全球卫星导航定位系统，GPS技术主要的工作原理是将GPS接收机设置在某一个位置，将GPS卫星看做飞行控制点，通过测量星站距离，利用空间距离后交会的方法，就可以确定接收机所处的空间位置。GPS技术具有高精度、全天候、自动化等优点。工程测绘中，将GPS技术与其他的测绘技术结合起来，能够有效的提高工程测绘的自动化及集成化成都，简化工程测绘操作过程，近年来，随着有关科学技术的迅速发展，GPS技术已经广泛的应用于矿山工程测绘、建筑工程测绘、地质资源勘探等领域之中，文章结合某地区地下水资源普查工程就GPS测绘技术在工程测绘中的实践应用问题进行简要的分析概述。

2 GPS技术在工程测绘中的应用

1.1 工程概况

某镇的水资源普查项目中，一共设置D级控制点8个，工程点测量86个，工作区与外界交通比较方便。就地形地貌条件来说，整个工作区的标高在850～1200m之间，整体地势南高北低、东高西低，中部为冲积平原，标高在850～910m左右，总体来说地势比较平坦，坡降在2.5‰～3.0‰左右。整个工作区位于中纬度内陆地区，属于半干旱大陆气候及中温带干旱气候，年平均气温比较低，降水量在1769.0mm左右，大多集中在6～8月份。整个区域内有一条较大的内陆河，全场在150km左右，整个河流呈现蛇曲状，切割深度在1～3左右，河床底部为松散的砂层，部分地区河床已经干涸，河流转化为地下水。其余地区零星分布有几个面积在1km2以下的湖泊。

1.2 控制测量布网方案

（1）平面及高程控制

整个测区的首级平面控制采用D级GPS网，布设是采用线形锁形式，GPS接收机选择南方9600单频GPS接收机，整个控制网布设过程中要保证图形几何结构比较强，具有良好的约束力及自检能力。控制网平面采用的是1954年北京坐标系，高程采用的是国家高层基准。平面及高程控制起算点选择国家二等以上三角点，联测点的个数要超过3个。

（2）选点

利用GPS技术进行测绘时，观测站站点之间不需要相互通视，对于观测网图形结构要求不太严格，与常规控制测量方式相比，选点更加的简便。点位的选择直接影响着后续测绘工作，选点工作之前，测绘人员需要详细的了解整个测区的地理地形情况，原有的测量控制点分布情况等，点位选择时要注意以下问题：点位应选择在视野开阔，方便安装接收设备的位置；点位目标要尽可能显著，以免卫星信号被障碍物吸收或者遮挡；为了避免卫星信号被干扰，点位要远离高压输电线、微波无线电传送绶道、大功率无线电发射源等；大面积水域会干扰到卫星信号的接收；地面基础要比较稳定，要方便点位保存。本次测绘工作共选择了7个GPS测点，为了能够精确的标志点位，需要在各点位埋设具有中心标志的标石。

（3）观测作业

外业观测工作中，需要详细记录测量有关的信息资料。接收机启动前以及观测过程中，观测者要随时填写观测时发生的一些重要的问题，包括问题出现时间、处理方法等。利用接收机进行静态作业时要注意，卫星截止高度角应控制在15°左右，有效观测的卫星个数应在4个以上，采样时段长度应超过45min，采样间隔时间控制在5s左右，整个GPS控制网如图1所示。

图中GPS1～7指的是覆盖测区的GPS控制点，三角标志位置的五个点则指的是国家二等三角点，GLHH四等点主要用于检核数据。

1.3 GPS数据处理

卫星星历、接收天线到卫星的伪距等有关的数据信息被接收机接收之后还需要经过一定的数据处理之后才能够得到对应的测量定位成果。GPS数据处理主要可以分为数据采集、数据传输、数据预处理、基线解算以及GPS网平差几个步骤。接收机记录的数据信息传输到计算机之后，在计算机上完成数据的预处理以及基线解算工作。

接收机采集的数据信息全部记录在接收机内存模块中，数据分流与数据传输同时进行，会生成四种数据文件，分别是星历参数文件、载波相位和伪距观测值文件、测站信息文件以及UTC参数和电离层参数文件。这四种数据文件中三个为二进制数据文件，除了测站信息文件，为了方便数据的预处理，需要将这些数据文件进行标准化处理，解释成直接识别文件。

基线向量结算工作其实就是一个计算平差的过程，比较复杂，实际的操作过程中需要及时剔除观测数据粗差、要考虑到观测过程中信号中断的问题以及星座变化导致的整周未知参数增加的问题。基线处理完成之后还需要完成观测值残差分析、基线向量环闭合差计算校核、外业数据校核等工作。观测值残差分析时，首先假设观测值存着偶然误差，理论上来说。载波相位对L1波段信号观测误差为2mm，一旦偶然误差值达到1cm左右，就可以确定观测值存在系统误差。本次测绘选用的是单频接收机，这种接收机的基线长度标称精度一般是5±1ppm.D（km），当短基线长度小于20km时，为了消除电离层对数据的影响，保证定位结果更加精准，需要对单频数据进行差分处理。计算及校核基线向量环闭合差的时候，同时段或者的基线向量会组成同步环或者异步环，如果基线向量环闭合差值小于对应等级的限差值，说明闭合差满足精度要求。基线向量校核合格后，可以计算基线向量网的平差，然后计算各GPS之间的相对坐标差值，结合基准点坐标可以计算出各GPS点的坐标。

3 结束语

文章受篇幅所限仅仅介绍了工程测绘过程中GPS控制网布网方案的建设规划方法，实际上GPS测绘技术并不仅仅局限于这部分内容，RTK测量技术是根据GPS相对定位理论发展起来的一种实时差分GPS技术，在工程测绘中应用十分的普遍，本文不再详细论述。

参考文献

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[2] 黄珏靖.GPS测绘技术在工程测绘中的应用分析[J].科技创新与应用.2014（11）

[3] 叶俊杰.探讨基于GPS测绘技术的工程测绘[J].科技创新与应用.2017（14）endprint