浅议GPS在工程测量中的应用

张 磊

中国建筑材料工业地质勘查中心安徽总队 安徽合肥 230600

目前的基础测量技术，以全天候、高精度、无需通视并且还能提供实时的测量定位结果等优点的GPS技术、可以说已经是工程测量人员的首要选择。GPS技术对于测绘技术的革新起到了显著的推动作用，为现阶段的测绘技术发展提供了一个良好的方向。

一、GPS系统的组成

GPS技术，又即全球定位系统，是一种以卫星为基础，用无线电卫星导航定位的广博系统。最早起源于1958年美国军方的一个军用项目。我们现在使用的GPS主要来自1994年经美国国防部牵头，由卫星导航定位联合计划局研发成功的卫星定位系统。GPS系统大体分为三个部分，空间卫星部分、地面监控系统和用户设备，这三个系统合在一起组成了完备的GPS系统。GPS的空间卫星部分是以二十四颗人造卫星所组成，这些人造卫星非常均匀的分布在外太空的六个轨道面上，它们数量众多，能有效保证在全世界的任意时间和任意一个地点都可以接受不少于四颗卫星的信号。在地球上，地面天线、注入站、主控站、监测站等组成了地面监控部分，这套系统主要负责对卫星信息进行采集，并对卫星的星历进行计算，此外还有接收导航的电文，以及对空间卫星注入新信息等等。最后一块的用户设备是由GPS接收机和数据处理软件还有其他配套的设备共同组成，用户设备的主要任务是在于接收来自太空的卫星信号，然后根据这些信号开始进行相应的导航定位功能呢。

二、GPS的技术特点

（一）GPS系统的定位原理

GPS系统具有定位精确的特点，其基本原理是在待定的地方架设相应的GPS接受机，然后将在外太空高速运动的人造卫星的位置作为起算数据，从而测出待定点到已知位置的距离，然后将两点间的距离公式组成一个方程式，通过解算得出待定点的具体坐标。

（二）GPS的技术优点

GPS拥有使用范围广、受外界影响小、观测方便、测量精准度高、成本廉价等优点。由于GPS卫星对全球的分布和覆盖，这保证了在地球上的不管什么地点和什么时间都可以接收到卫星的信号。而相较于过去的测量方式，GPS系统并不受气候环境等外部条件的影响，对于测量数据的采集也能更全面，更精准。此外，GPS系统的观测用时并不长，静态定位大概在半小时左右，动态定位则只需要几秒钟，GPS系统和测站之间也不需要进行互相通视，仅仅只需测站的上空足够开阔，不会对卫星的信号传播造成遮挡即可。GPS系统的定位精度也是其他测量方法望尘莫及的，它的精准度能达到毫米级别，五十千米内的基线上可达到1×10-6，超过一千千米的基线上能达到1×10-8。超过一个小时的平面误差低于一毫米。而尽管有这种种优点，作为新兴技术的GPS技术的应用成本却相当廉价，而且其操作要求并不复杂，自动化程度相当高，上手简单，是一门非常实用的测量技术。

三、GPS技术在工程测量中的应用

（一）建立控制网

控制网的测绘工作是测量工作中极为重要的环节，是工程建设的前提条件，对于整个测量工作的质量有着根本的影响。通常来说，等级越高的控制网要求的点位数目也越多，并且要求且精度高。常规的方法诸如边角法、导线测量、三角网等方法都要求点间通视，对于大范围的测量也极容易出现严重的偏差错误。且过程繁琐，监测麻烦，发现错误还需要进行返工，任务量重，对于人力和时间都是很大的消耗。相比起来，GPS系统可以运用静态差分技术和实时动态定位技术得到更精准的观测数据，测量方法也更加快捷方便，省去了通视的麻烦。对于需要布设控制点的数量能够自由调控，不管是建立工程首级控制网、变形监测控制网和工矿施工控制网，GPS技术都能起到非常良好的作用。

（二）变形测量

测量工作受外部影响很大，施工环境也非常复杂，不确定因素相当多。常规的测量手段会容易被外界因素干扰，对测量结果会有影响。而GPS技术则不存在这些问题，GPS技术不仅具有无需通视的优点，而且还能够进行全天候的的变形监测，仅仅只需在建筑物内部和外部设置好GPS的接收端，便可以实时监控到建筑物的三维坐标情况和发生的变化。当施工有变动出现时，GPS便能把数据传送给管理人员，管理人员便能根据数据给出相应的解决措施，除此之外，将GPS接收机的接口进行连接，使用的专业软件还能够实现数据的采集、处理和分析的全自动化。

（三）碎部测量

和传统的碎部测量方法相比，RTK所需的控制点很少，在空旷区域且具备良好通视条件的地方只需要少量控制点便可以迅速完成碎部测量作业。RTK不需要测站间的通视，只需要一个人就能完成碎部测量的全部工作，对于提高碎部测量的工作效率有很大帮助。

（四）工程放样

和碎部测量一样，用GPS技术进行工程放样同样拥有不需要通视，只需要一个人在手簿中输入之前设计好的点位信息，带好GPS接收机，按手薄屏幕上的箭头指示指导放样人员前后左右移动即可。

四、结语

GPS技术拥有许多超越传统测量技术的地方。合理运用GPS可以显著提高测量的工作效率，同时减小测量作业的工作强度。随着 GPS技术的不断改进，不断进步，它在工程测量的地位也会越来越突出，应用也会越来越广。