浅析GPS测量技术在工程测量中的应用

摘要：随着测量技术的发展，传统的测量技术已经逐步被淘汰，新的测量技术GPS逐渐取代传统的经纬仪、测距仪，GPS测量技术越来越起到至关重要的作用，测量精度得到了大幅度的提高，为工程建设提供了重要的参考。

关键词：GPS;测量技术;工程;应用

一、 GPS测量技术在工程测量的应用及发展

随着科技的发展，GPS测量技术的发展给工程测量的作业方法带来了历史性的变革。GPS测量是经过接收卫星发射的信号数据，然后数据处理，分析，从而得到被测量点的空间位置。GPS具有精密的三维导航和定位功能，能够全能性、不受干扰地完成测量，不受天气气候影响，能够连续实时地将数据反馈，已经广泛应用于工程测量，并得到了较快的发展。

二、 GPS测量设备组成

GPS主要由空间卫星星座、地面监控站及用户设备三部分构成。

21颗工作卫星和3颗在轨备用卫星组成了GPS空间卫星星座。6个轨道平面内均匀分布在24颗卫星，轨道平面呈55°倾角，卫星的平均高度为20200km，运行周期为11h58min。卫星可以不间断地传播导航定位信号，由两个L波段的无线电载波传播，卫星的位置信息被包含在导航定位信号中，卫星是一个已知点，动态运行。在地球的任何地点、任何时刻，在高度角15°以上，平均可同时观测到6～9颗卫星。

全球的一个主控站、三个注入站和五个监测站组成了GPS地面监控站。主控站根据各监测站的GPS卫星的观测数据来计算各卫星的轨道参数、钟差参数等，并将数据编制成导航电文输送到注入站，再由注入站将主控站发来的导航电文存储在相应卫星的存储器中。

GPS接收机、数据处理软件及其终端设备组成了GPS用户设备。待测卫星的信号捕获到固定卫星高度的截止角，通过跟踪卫星，信号经过交换放大处理后，经过计算机的计算软件解出基线和网平差，从而得到了GPS接收机中心（测站点）的三维坐标。

三、 GPS测量技术在工程测量中的应用

（一） GPS测量适应性强

GPS技术测设方格网在适应性上强于常规方法，网形构造简单，点的疏密和边的长短灵活性强，不受局限，可以连接较远的已知控制点，实现对控制网的定位和定向，不受点位之间无法通视的影响，点位选取灵活，高标可以不用选择，不受外界天气的影响。

GPS卫星的数目较多，均匀分布在地球周围，全球地面连续覆盖，使得地球上任何地方的用户在任意时段内可以同时观测到4颗以上的GPS卫星，可以在任意时间和地点连续观测。测设大型（长边）方格网和通视条件有困难时，GPS卫星体现出其优越性。GPS不受限于通视条件，小范围测量时工程成本较高，根据工程的实际情况，必要时选用投入少的仪器，常用的仪器有全站仪、经纬仪和水准仪，点和点之间可以实现相互通视，布设控制网时必须要达到通视的条件，否则会给工程测量工作带来很大的麻烦和困难，尤其在大型桥梁的控制网中表现尤为突出，将使强度和精度大打折扣，影响到桥梁工程的质量。

（二） GPS测量精度高

GPS方格网点位具有精度高的优点，误差分布较为均匀，符合规范要求，进行测量作业时受环境和距离的影响较小，即使是在地形差、局部重點工程中也可以全方位地完成测量工作，可以精确地完成目标的定位，确定其三维位置，并且可以测量运动中的速度，60s可以将精度保持在±0.1m距离，体现了其定位精度高的优势，对于载波相位的相对定位也会在20min以内完成定位，精度可以达到±5mm，若采用实时差分定位，可以将精度达到厘米级。在对方格网测量精度指标时，使用点位中误差比使用相对中误差来表示精度更为合理。

（三） GPS方法布设大地控制网在工程测量中的应用

在使用GPS方法布设大地控制网时，具有图形强度系数高的优点，可以显著提高点位趋近速度。在网形优化方面也便利。目前，常规测距、测角手段的大地控制网方法已逐渐淘汰，GPS测量技术控制网在我国20世纪90年代已开始，它利用GPS定位技术重新测量我国基础控制网。由于全国性的大地控制网点之间相距数千至上万公里之间，一般的测量工具远远不能满足高精度控制点的测量要求，不仅仅效率低，而且消耗人力，劳动强度大，并且得不到准确的结果，而采用GPS控制网，可以将相距几十公里的测量点测量出来，并且测量出来的数据具有精度高、面积大、使用频的优势特点，这是传统测量方法远远不能够完成的，由于其测量精度均匀性差，效率低，存在费时费工的缺点，一些控制点经常性地被破坏去掉，GPS测量可以很好地完成这些难题，在工程测量中得到了广泛应用，取得突破性发展。若采用GPS-RTK测设建筑方格网，比常规测量法提高一倍以上的效率，还能大幅度降低作业人员的劳动强度，提高了数据的准确性。一个参考站可有多台流动站作业，流动站不需基准站指挥，单人即可独立作业，可以及时将数据反馈给基站，完成测量工作。

四、 结论

在工程测量领域中，由于GPS定位技术自身独特而强大的功能，充分显示了它在该领域实际测量工作中比常规控制测量具有更大的优越性和适应性。随着该技术的飞速发展和普及，以及相关技术的应用，GPS定位技术将在城市建设及工程测量中得到更加广泛的应用和发展。

参考文献：

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[2]赖继文.GPS测量技术及其在工程测量中的应用[J].地矿测绘，2006（3）.

[3]胡春华.工程测绘中GPS测量技术的应用分析[J].中国标准化，2017（18）.

作者简介：

郭天虎，河南省洛阳市，洛阳理工学院。