GPS测量技术在工程测绘中的应用

蔡瑞斌

浙江省第一测绘院，浙江杭州 310000

在信息技术飞速发展过程中，工程测绘工作中不断有新的技术出现，以更好地满足工程项目建设需要。工程测绘有着非常强的综合性，在技术方面要求十分严格。以往的测绘方法和技术已经无法满足当前工程项目建设实际需要，数字信息化测绘技术在工程测绘中应用越来越广泛。在新的测绘技术中，GPS测量技术应用效果最为显著，有着定位精度高、实时定位、观测时间短、观测站视通要求低、功能多、操作简单等特点，不仅能够保证工程测绘的顺利有效开展，同时还能够借助卫星系统展开实时监控，组建一个系统性、集约型测量测绘处理机制，在提高工程测绘工作效率的同时保证工程测绘工作质量，本文就此展开了研究分析。

1 GPS测量技术的特点

1.1 定位精度高

大量实践研究表明，在50km以内基线，利用载波相位观测技术展开静态相对定位，相对定位精度可以控制在1×10-6～2×10-6，在100～500km基线，静态相对定位的定位精度可以达到10-6～10-7。随着测量技术的改进和优化，观测数据处理水平有了明显提高，即使在超过基线1000km的距离，观测的定位数据精度能够控制在10-8。GPS测量技术发发展过程中定位精度的提高，能够更好地满足各项工程测量工作需要。

1.2 能够实时定位

GPS测量技术最为明显的特点就是能够实现实时定位，可以是任何静止或者运动目标，并清楚显示目标运动的速度和经纬度信息。将GPS测量技术应用在导航中，能够保证物体按照预设的路线运动。正是因为GPS技术全天候精确定位特点，当前在各个领域的应用越来越广泛，发挥重要价值和作用。

1.3 观测时间短

以观测20km以内基线为例，未使用GPS测量技术，利用传统的静态相对定位模式展开位置测量，整个测量需要15min左右时间，GPS测量技术的应用，可以将观测时间控制在5min以内，有时候甚至只需要几秒中就可以完成整个测量工作。GPS测量技术的应用，使观测时间明显缩短，整个测绘作业的效率得到极大提高。

1.4 观测站之间不需要较高通视条件

以往测量技术在应用过程中对观测站的图形结构和通视条件有着非常严格要求，如果观测站不具备良好的通视条件，或者测量控制网图形结构相对较差，会导致测量结果出现极大误差。GPS测量技术的应用，在15°以上空间观测方面开阔性极高，即使观测站之间不具备良好视通条件，只要保持与卫星的有效视通，就可以顺利完成测量。以往工程测量工作的开展需要花费30%左右成本用来选择测量点，GPS测量技术的应用可以灵活选择测量点，能够在提高测量效率的同时实现对测量成本的有效控制。

1.5 功能多用途广

GPS测量技术的应用不仅能够展开精确导航，同时还能在极短的时间内高效完成各项测量工作，测量精度能够得到保证，测速精度可以达到0.1m/s，测时精度可达毫微秒级。正是因为这一特性，GPS测量技术被大量应用在测速和测时工作中。

1.6 操作简便

GPS测量技术在实际应用中可展开智能化测量，以期设备能够自动进行跟踪观察以及卫星捕捉，不需要人员的参与，实现测量定位目的。工程测量工作中，如果需要对某个观测站展开长时间的测量和观察，还可以应用无人数据采集技术等，利用网络集中各项观测数据，统一处理，数据处理效率高，能够实现对工作内容的简化。另外，GPS测量技术应用在用户接收机方面，不仅能够简化操作程序，同时外观小巧，方便携带。

2 GPS技术原理

根据空间位置布置，可以将GPS划分为三个不同层次，分别是用户信号接收装置、地面接收控制点以及卫星轨道。一定数量卫星彼此之间形成一个完整的系统，全面覆盖用户测量区域，如果用户有测量需要，可以利用空间卫星发射相应的定位导航信号，地面接收控制点接收卫星信号，用户只需要打开GPS接收终端设备，就能够获取所需要的位置信息，通过这种方式满足位置测量以及导航定位等方面需要。

GPS技术以定位为核心，根据不同的定位方式，可以分为相对定位和绝对定位两种，选择不同的定位方式，会有不同的应用产生，其特点也有明显差异。相对定位主要是应用几何空间理论，提前明确三个卫星的距离以及所需要测量的目标，利用数学知识理论，推断实际测量位置信息；绝对定位主要是利用海拔以及经纬度等信息确定测量位置的空间坐标，相对定位和绝对定位测量精度都非常高，在具体应用中，结合设计测量需要科学合理选择。

3 工程测绘中GPS测量技术的应用

3.1 工程测绘中虚拟现实技术的应用

工程测绘工作的开展多在户外进行，工作过程中可能会遇到复杂天气状况或者地形状况，很大程度上提高了测绘工作难度，对测量数据信息精确性有严重影响，甚至测量工作中还会出现有严重安全事故。GPS虚拟现实技术的应用，能够实现对这一问题的有效解决，GPS虚拟现实技术具有交互作用和逼真特点，在地形较为复杂区域，能够利用GPS虚拟现实技术建立区域三维图像，通过三维图像观察区域的各个细节。另外，三维图像中不仅会显示所需要测量的项目，同时还会提示测量过程中可能会出现的各类安全问题。通过虚拟图像显示方式，能够帮助测量人员直观把握各项重点测量项目，提前预测可能会出现的各项安全事故，给予针对性的处理措施，降低各类事故发生率，减轻事故的影响和损失。另外，测量前通过建立三维模型方式还能明显提高测量方案的可操作性，更好地保证其安全性和技术性。GPS虚拟现实技术的应用，能够找到测量方案中存在的各类问题，及时纠正和处理，提高测绘方案的可行性和完整性。

3.2 工程测绘中GPS定位技术的应用

GPS定位技术应用在工程测绘中，可以将物理学原理与几何学原理有效结合，利用空间中分布的卫星展开遥感测量，测量数据发送至接收设备，通过接收设备进行数据处理，通过这种方式，能够从不同角度定位和测量数据。当前工程测绘中GPS测量技术的应用有两个方面内容，一种是静态相定位，这种定位方式主要是在地面安装多台接收设备，按照一定的规律将其排列为一条或多条基线进行观测；另一种是实时动态相定位，这种方式主要是利用载波相对观测量，选择未知精确的控制点作为控制基站，之后利用地面接收装置从不同角度实现对实时动态数据的有效接收。一般三维定位需要每台接收装置同时接收超过4颗卫星数据，在保证地面接收装置周围不存在过多障碍物情况下，接收到越多的卫星信号，实时定位精度也就越高。在地面接收装置周边存在较多障碍物情况下，想要保证定位准确性，还可以与惯性导航技术配合使用。

3.3 临时水准点相关问题的处理

以往工程测绘中，如果未能严格按照规范进行预算，水准测量以及实地考察过程中水准点距离大于一般距离。GPS测量技术的应用能够有效避免这一问题，利用GPS装置接受卫星信号，以此为基础，测量和确定水准点位置。外业测量过程中，提前制定详细的测量计划，之后测量工作中严格按照相关技术标准进行，能够在提高工作效率的同时保证测量结果准确性。

3.4 工程变形情况的测量

建筑工程项目建设涉及面广，工程项目建设中容易受到地质运动以及人为因素等影响导致建筑出现变形或位移，这种情况的出现会产生严重后果和影响。常见的工程变形类型有建筑物沉降、大坝变形等，如果能够及时发现变形，给予针对性的评价和处理，可以提高变形破坏控制有效性。将GPS测量技术应用在工程变形监测中，利用高精度三维定位技术，能够及时发现建筑物产生的微小变化，提高工程变形防范水平。

4 结语

在GPS技术发展过程中，GPS测量技术不断优化和完善，在工程测绘中的应用越来越广泛。工程测量中GPS测量技术的应用优势非常明显，与传统的概念工程测绘方法相比，GPS测绘技术定位准确、测绘成本低、对通视要求不是十分严格、测量过程不受天气等因素影响、设备简单便于携带，未来GPS测量技术在工程测量方面还将发挥出更大的优势和价值，在提高工程测量效率的同时更好地保证工程测量质量。