GPS技术在工程测量中的应用

李忠伟 刘鑫 穆宝泽

摘 要：随着科学技术的不断进步，GPS技术越来越受到人们的广泛关注，基于GPS技术高精度、高效率及灵活性强的优点被应用于工程测量中，成为工程测量的重要方法之一。本文对GPS系统概述，GPS的组成，GPS技术的优点，GPS技术在工程测量中的应用这四方面进行了简单的论述。

关键词：GPS技术；工程测量；应用

随着经济和科学技术的不断发展，人们对工程测量的要求越来越高，对测量的准确性和精确度也更加重视。GPS测量技术相比传统测量技术有着十分明显的优势，因此，在现代化的工程测量中得到了广泛的应用。

一、GPS系统概述

GPS中文简称“球位系”汉译为“全球定位系统”或者“卫星实时测距导航”。该系统于20世纪70年代由美国陆海空三军联合组织研制。耗时历经20年，耗资将近300亿美元，于20世纪90年代初期建成，主要为军事导航定位服务。GPS通过卫星发射在全球范围内无线电信号进行定位导航，全球覆盖率高达98%，它的建成对美国重大航天技术的建成具有重要意义，标志着美国导航技术的时代性进步。GPS不但可以运用到国家军事国防建设服务领域中，同时在民用上也被广泛应用，而GPS定位技术的逐步成熟，也促使测绘技术掀起新的科学技术革命，推动了测绘领域的应用发展。

二、GPS的组成

GPS（GlobalPositioningSystem）即全球定位系统以全天候、高精度、自动化、高效益等特点成功的应用于各个学科领域里为各个学科的发展提供了坚实的基础。GPS计划始于1973年已于1994年进入完全运行状态（FOC1）GPS的整个系统由空间部分、地面控制部分和用户部分所组成。

（一）空间部分。GPS的空间部分是由24颗GPS工作卫星所组成。这些GPS工作卫星共同组成GPS卫星星座，其中21颗为可用于导航的卫星，3颗为活动的备用卫星，这24颗卫星分布在6个倾角为55°的轨道上绕地球运行。卫星的运行周期约为12恒星时，每颗GPS工作卫星都发出用于导航定位的信号，GPS用户正是利用这些信号来进行工作的。

（二）控制部分。GPS控制部分由分布在全球的若干个跟踪站组成的监控系统所构成。根据其作用的不同这些跟踪站又被分为主控站、监控站和注入站。主控站的作用是根据各监控站对GPS的观测数据计算出卫星的星历和卫星钟的改正参数等，并将这些数据通过注入站注入到卫星中去，同时它还对卫星进行控制向卫星发布指令，当工作卫星出现故障时，调度备用卫星替代失效的卫星工作，另外主控站也具有监控站的功能。

（三）用户部分。GPS的用户部分由GPS接收机数据处理软件及相应的用户设备如计算机气象仪器等所组成。它的作用是接收GPS卫星所发出的信号利用这些信号进行导航定位等工作。

三、GPS技术的优点

（一）较高的测量精度，适用性强。传统的测量方法会受到外界因素的影响，难以做到全天候的测量活动，而GPS技术不受环境因素的影响，可以不间断地进行测量活动，极大提升了工作的效率。在测量工作期间，GPS能在各种条件与环境中进行工作。因此，它具有很强的适用性。此外，使用GPS进行测量工作的时候，范围定点非常的重要，能够保证检测位置的准确胜，因此，具有很强的精准度。

（二）较高的灵活性、观测时间较短。传统的测量方法缺少了测量站点之间的通视活动，而GPS技术的应用有效地解决了这些问题，在进行测量工作以前保持测量站点之间的空间是开阔的，没有高大建筑物等的阻碍与干扰，便可以进行测量站点的选址活动，保持站点之间的通视。同时GPS技术还可以减少观测的时间，有些工程工期长，如果前期的观测时间过长，就会影响到整体的施工进度，而GPS技术的应用解决了这样的难题。

（三）高效率。与传统的测量技术相比，GPS技术改善了工作的环境与条件，节省了人力、物力与财力，并能够快速完成测量工作。使用自动化、智能化的测量设备，只需要进行简单的操作便可以获取到有效的数据信息，提高观测的效率，降低工作人员的劳动强度。

四、GPS技术在工程测量中的应用

RTK（Real-timekinematic），即实时动态差分法是GPS技术在工程测量中应用最广的测量方法。这是一种新的常用的GPS测量方法，以前的静态、快速静态、动态测量都需要事后进行解算才能获得厘米级的精度，而RTK是能够在野外实时得到厘米级定位精度的测量方法，它采用了载波相位动态实时差分方法。RTK技术可以说是GPS发展历程中的一大突破，应用RTK技术，可以在野外进行外业测量时，在不到一秒钟内，实时得到精度在厘米级的定位数据，这在地形勘测、工程放样上都有重大意义。

在城市建设和大型工程建设的过程中，控制网的面积大，要求的精度高，而且测量数据随着工程的进度在不断变化，需要高频率的测量。传统测量的定位点通常是位于地面的，随着工程的建设，这些点中大部分会被不断破坏，测量的进度也就被影响了。RTK技术则不然，应用这一技术，可以实时知道测量数据和测量精度，在精度达到之后，就可以停止测量了，不需要再计算出数据，然后发现达不到要求之后返工，还可实时地判定解算结果是否成功，以减少冗余观测，缩短观测时间，大大减少了人力的投入，节省了开销。

在施工放样的过程中，传统的测量方式，例如经纬仪交会放样，全站仪的边角放样等，通常需要先人为的设计好点位，再实地标识出来，至少需要2人—3人共同操作，来回的去移动目标，如果碰上困难，还需要想其他很多方法才能成功的放样，这样做不仅费时而且费力。但是，采用RTK技术，只需要一人操作，把放样点的坐标输入终端，按照提示走到放样点即可，而且这种放样形式，不需要点间通信，直接通过坐标放样，大大提升了放样均度。

五、结束语

总而言之，GPS测量技术的发展与应用，给当前测量手段带来了日新月異的变化，为工程测量工作带来了极大的便捷，不仅提高了测量工作的效率，而且使测量结果更加精准，因而受到各界的广泛重视，促进了工程测量行业的快速持续发展。

参考文献：

[1]刘叶明.GPS技术在工程测量中的应用[J].科技风，2010，07：259-260.

[2]原涛.浅谈GPS技术在工程测量中的应用[J].江西测绘，2013，04：53.

[3]王小燕.GPS技术在工程测量中的应用[J].江西建材，2012，06：229-230.