浅析工程测量中GPS技术的应用

文/杨雯、路振国 大连三维测绘有限公司 辽宁大连 116000

根据GPS卫星无线电导航系统,它不仅具有全能性,全球性、全天候、连续、实时的精确导航和定位功能,而且还具有良好的抗干扰和保密。因此,GPS技术在大地测量、工程测量、航空摄影测量、海洋调查、城市测量等领域的应用,在军事、交通、通信、资源、管理等领域展开了研究,得到了广泛的应用。

1、GPS定位原理

GPS是一种采用交会法的卫星导航定位系统。对点的位置设置GPS接收机，在某种程度上也获得了超过4的GPS卫星，导航消息发布的时刻可以通过一系列数据处理、GPS接收机和GPS卫星的距离计算得到的，通过接收卫星可获得同一时刻在空间卫星的位置的三维坐标。用距离交会法求出该点的三维坐标。GPS测量中通常采用两种坐标系，一种是固定在空间坐标系中的，另一种是与大地水准面的固定坐标系称地固坐标系统，我们在工程测量中常用地固坐标系统。

2、GPS系统的主要特点

（1）与常规测量相比，GPS测量具有以下特点：①GPS观测的精度明显高于一般常规测量，其相对定位精度可达1×10-8在基线小于50km。②测站之间无需通视，GPS测量不需要互相看，但可以根据实际需要来确定，使其更灵活。③观测时间短。随着GPS测量技术的出现和不断的更新软件、不断的完善，GPS测量的静态定位仅20min左右各站，和动态相对定位只需几秒。④仪器操作方便。GPS接收机自动化程度越来越高，智能化操作，观察到，水准仪，高测量天线和开机后设置参数，接收机可以自动观察和记录。⑤全天候作战。GPS卫星数量大，分布均匀，可保证在任何时间和地点连续观测，一般不受天气条件影响。⑥提供三维坐标。GPS测量可以精确测量场地的三维坐标，其高程精度可以满足四级测量的要求。

（2）劳动强度大大降低了。首先，如何保持良好的通用条件，保证测控网络的良好结构，一直是实践中的难题之一。GPS测量不需要通视，可以节约常规测量的成本。其次，GPS观测需要通过测量天线的底部观测和简单记录高引导、关机，同样，水准测量也不需要连续观测站到另一个站，只是在站内简单操作即可。

（3）测量精度高。GPS技术可以为用户提供连续的、实时的三维位置、三维速度和精确的时间，而不受天气的影响和全天候工作。采用差分定位，测量精度可达到毫米级。现有的GPSRTK(实时运动学)技术能够保证在动态计算位置精度等级cm的情况下，完全能满足水下地形点平面定位精度的要求。

（4）多功能性和多功能性。GPS是一个军民两用系统，其应用范围极其广泛，在军事上，GPS会自动指挥系统，在民用可广泛应用于农业、林业、水利、交通、航空、测绘、安全、军事、电力、电信、城市地区，特别是在地面移动目标监控在GPS中最具代表性和前瞻性的应用。

3、有关 GPS 在工程测量中应用的问题及解决措施

3.1 GPS 接收信号稳定性问题

尤其是RTK GPS技术将出现在实际测量瞬态信号不稳定的现象，或在测量精度低的地区，主要是由于几个原因：复杂的施工场地条件对GPS信号和筛选构成重大干扰，降低了卫星观测的数量，几何因子变小，这卫星信号；多径效应也是导致GPS定位精度降低的主要因素。由于GPS基站距离较远，有些涵洞和桥梁在深沟中较多，这使得GPS测量难以确定，精度较低。改进措施包括：一是选择GPS点，尽量选择地形高度，保护树木少点导线控制点。第二，使用RTK - GPS测量放样时，避免远离GPS基站。选择一个GPS基站控制点，以接近需要释放的内容。

3.2 测量时段对GPS 测量精度的影响

在使用GPS测量仪器的过程中，我们经常发现GPS接收到的卫星数据高达7～9，在一定的时间内精度系数低，测量精度高。有时只有三颗卫星数据，接收测量不明显。因此，在测量GPS外业测量的过程中，要仔细地计算和汇总卫星的数目，并尽量选择卫星的数目和高精度。目前，从根本上改善GPS卫星不稳定的问题，只有增加国家卫星测量的数量，加快“北斗”测量系统的建设，才能全面提高GPS的精度。

3.3 GPS在测量中的存在的误差

随着社会的不断发展，工程质量不断提高，工程测量要求的准确性也不断提高。虽然GPS技术通常具有很高的精度，但在特殊情况下，当遇到影响卫星信号的障碍时，会产生误差。特别是在工程测量过程中，种种原因导致实际误差比理论分析误差大。

3.4 相关测量人员技能不足

与传统的测量技术相比，GPS技术在测量中使用时间较短，许多测量技术人员未能充分掌握其操作技能。因此，GPS不能发挥其各种优势，造成测量效率低甚至测量误差严重，严重影响了施工的顺利进行。

结语：

总之，GPS在工程测量中基础建设进行得如火如茶，在大型工程项目中，工程测量更为必要。而传统的工程测量技术越来越不能满足当前工程精度的要求，但GPS测量具有精度高、效率高等优点，在工程测量中得到了广泛的应用。在测绘领域，随着全站仪的普及，传统的经纬仪和测距仪逐渐被取代。近年来，随着GPS测量技术的发展，工程测量方法发生了历史性的变化。GPS测量和数据处理是通过接收卫星信号，从而测量空间位置，具有全能、全局、全天候、连续实时精确的三维导航定位功能，具有良好的抗干扰性和保密性。它已成功地应用于工程测量、航空摄影测量、工程变形测量和资源调查等领域。

GPS技术是一门应用十分广泛的技术，它被广泛应用于自身的发展和完善，GPS技术被广泛应用于各类测绘工程中，对测绘事业的进步和发展有着极其重要的意义。经济的快速发展，使各类建设投资规模的增加，也从单一到复杂的使用功能，更对建筑设计的要求越来越高，GPS技术在解决这些问题中的应用起到了良好的作用，有效地提高产品质量和工程建设效率。

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