GPS测量技术在工程测量中的应用

李媛丽

摘    要：要想不断提高GPS测绘技术在测绘工程中的应用水平，为工程质量提供保障，就要不断完善GPS测绘技术，掌握GPS测绘技术在测绘工程中的应用现状，找出应用过程中存在的问题并进行解决，最终才能提高GPS测绘技术在工程测绘中的应用水平，最终才能促进工程测绘效率、质量的不断提高。

关键词：GPS测量技术;工程测量;应用

1  引言

GPS测绘技术打破了传统测绘技术操作复杂、耗费时间长、效率低下、精确度低等缺点，凭借着高效率、高精确度、操作简单、耗时短等特点在测绘工程中得到了大力应用，未来的发展前景也十分广阔。

2  GPS定位的基本原理

GPS系统测量卫星到接收机的距离是根据卫星向地面发射的电磁波信号传播然后反射回卫星的时间计算得到的。电磁波信号内加载有钡」距码，这种方法由于测距码存在不足，距离测量的精度不高，对于一些对测量精度高的领域还是无法直接应用。因此后面就把测量的信号直接变为载波，载波有自身的很多优点，最主要的还是波长短，测量得到的距离精度高。

GPS定位的基本原始是利用空间后方距离交会的方法测定待定点的坐标，具体是在同一时间同时有至少4颗卫星对待测点发射载波信号，根据载波信号反射回卫星的时间t计算出当前时刻卫星距待测点的距离S=c*t/2，卫星某一时刻的具体位置三维坐标可由卫星导航电文获取，此时，可以根据4颗卫星距待测点的距离交会出待测点的位置。

根据测量类型的不同，GPS定位分为好几种，分别为绝对定位、静态相对定位和动态相对定位，每种定位方法的用途也不一样。

（1）绝对定位也是所谓的单点定位，通过待测点直接测量，接收卫星的信号从而得到距离，直接可以测到该点的绝对地心坐标，数据的形式主要为大地经纬度，在工程测量中应用较少。

（2）静态相对定位是指利用至少两台接收机测量，采用差分的方法得到待测点的坐标，该方法在工程测量中应用普遍，测量精度高，点位精度在毫米级

（3）动态相对定位即所谓的GPS-RTK测量，该方法主要是要设置一台基准站和一台移动站，基准站和移动站同时接收卫星数据，通过站间差分和星间差分求二次差的形式得到移动站的数据，该方法使用简单，测量效率高，但精度较低，仅能达到厘米级别。

3  工程测量中的GPS测量技术

3.1  外业测量

外业测量是工程测量工作中的一项重要测量工作，合理进行外业测量会提高工程的质量。在应用GPS测量技术进行外业测量时首先要制定合理的外业测量计划，制定计划时首先要确定GPS卫星在测定区域的可见程度，规划好详细的测量区域，然后对卫星的观测分辨率和图形强度进行分析，最后要保证良好的观测时间，将可见度最大的时间段作为观测时间段。进行GPS测量的外业观测时要严格按照操作标准进行接受天线的安装和方向等工作，观测要进行详细的数据记录并进行当场的仔细核对。观测工作全部完成之后要进行误差处理工作，对系统误差和偶然误差进行分别分析，并运用统计学方法进行误差处理。

3.2  工程变形程度测量

工程会出现变形的情况，如果变形程度过大的话则很容易会出现危险，而大部分工程一般都是靠近居民住宅点的，如果工程出现了危险则会对人民的生命安全造成严重的威胁。通过传统测量工作较为费时费力，而将GPS技术应用其中可以通过自动化的测量手段来进行实时测量，并且测量的精度和准确度都可以得到稳定的保证。通过GPS技术进行测量可以对不同日期不同时间段内的工程形变进行规律测量，从而得出工程的变形数据规律。

3.3  数据分析

GPS测量系统内置数据筛选函数和计算函数，将数据输入之后可以进行初步的数据筛选等自动处理，并且可以进行精确的平差计算，还可以便捷地将GPS测量的数据网和工程实际应用的坐标系统进行双向转换，更容易获得工程需要的各种数据。但是要注意在应用GPS系统进行数据分析时要数量掌握各种函数的应用和对误差的理解，这样才能使效益最大化。

3.4  GPS网平差

即便是GPS网构建过程中也需要一定基准。GPS网基准主要是由位置、方向以及尺度基准三方面构成的。最后，通过对GPS网整体平差的计算确定出GPS网基准。通常所见的GPS网都是二维约束的网平差，即就是按照基线计算出的数据根据与特定参照系转换的特点间换算，从而得出指定点的坐标。在进行网平差前需要特别注意，要将方位、边长二者的起算点融入在计算过程中。并且在网平差后，对最终转换结果进行校验。

4  GPS在大型桥梁测量控制中的应用

4.1  工程介绍

本次GPS技术应用测量的桥梁总长为8206m。其主塔高度及长度分别为306m及580m。主孔跨度达到1088m，为大型桥梁工程。此桥梁所处地势以及桥梁周边自然条件复杂，由于该桥梁所处位置大风现象出现频繁且持续时间较长，因此常规的边角测量法无法完成此次桥梁测量，因此，在此次测量控制中主要采用GPS技术来实现。

4.2  选点布网

GPS网构建过程中，选点是影响着整个布网的重要关键点。由于GPS技术中不需要做到点与点之间的互通，因此只需要结合实际工程的需求进行选点布网。从而与传统技术相比，减少了对传算点、过渡点等的测量工作，更加节省了测量时间。在选点过程中最重要的就是要确保所选点能够满足工程要求，同时能够方便接收机的安装及操作，保证后期施工的正常开展。

4.3  外业观测

在本次工程中，根据GPS技术以及工程需求，主要设定了18个点，并相应建立共22座观测墩。为了对桥梁数据进行有效采集，此次数据观测是通过8台GPS接收机来完成的。为了确保最终采集数据的准确性，因此需要观测满足一定的观测条件，每隔15s进行一次数据采集，并且将采集数据中满足以下条件的数据进行处理。即就是，采集过程中，有效卫星的数量在6颗以上，且高度截止角度数不小于15°。

4.4  数据平差计算

通过三维无约束平差计算，最终基线向量X、Y、Z三个维度的改正数低于标准差3倍数值，可以确定此次外业观测整体质量较好。此后通过二维约束平差计算，可以发现基线向量改正数以及其二维无约束平差结果基线改正数与其而被标准差相比，结果偏小。

4.5  精度指标的分析

在对GPS网进行坐标分析时，将WUHNGPS跟踪点作为GPS网的固定点，其次通过对基线的计算来确定最终的结果以及坐标。其中根据跟踪点所建立的地心坐标系统中X、Y、Z三个向量的坐标分别为2267749.3365m、5009154.2898m以及3221290.6629m。进行网平差后，其点位误差仅为±0.64cm。

5  结语

水利水电工程必须保证测量的准确性，这项工作直接关系到工程的稳定性和完成效率，因此要通过GPS测量技术等先进技术来对水利水电工程测量工作进行优化。GPS测量技术拥有观测周期短、精度高、处理的智能化和自动化程度高的优点，因此对整个工程有着极大的促進作用。本文对GPS技术的进行了概述，并对其应用优点和具体应用方式进行了分析，希望能对读者有所启发。

参考文献：

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