GPS定位技术在工程测量中的应用

张宏宇

摘要：GPS技术在测绘行业深入最早，也是精度最高的应用领域。发展至今，定位技术从载波相位相对测量定位技术到差分定位技术、再到广域差分定位技术，其定位精度已达厘米级甚至毫米级，作业方式也从原来的静态测量到目前的实时动态测量技术，从而大大提高了作业效率。本文论述了GPS定位技术在工程测量中应用的基本原理、优缺点及相关处理。

关键词：GPS;工程测量;优缺点;应用

1 引言

GPS英文全名是“ Global Position System”，意为“全球定位系统”。该系统是以卫星为基础的无线电导航定位系统。GPS空间部分使用了二十四颗卫星组成的星座，卫星高度约20200公里，分布在六条升交点互隔60度的轨道面上，每条轨道上均匀分布四颗卫星，相邻两轨道上的卫星相隔40度，使得地球任何地方至少同时可看到四颗卫星。

目前，在工程测量中，为了保证控制测量和施工放样的精度，满足工程质量要求，GPS定位技术被广泛应用于工程施工测量中。GPS测量通过接收卫星发射的信号并进行数据处理，从而求定测量点的空间位置，它具有全球性、全天侯、连绩性、实时性导航定位和定时功能，能提供精密的三维坐标、速度和时间，而且具有良好的抗干扰性和保密性。现已成功应用于工程测量、大地测量、物探测量、航空摄影测量及各种类型的变形监测等诸多领域。本文主要对GPS定位技术在工程施工测量中的应用做简要论述。

2 工程测量中应用GPS定位技术的基本原理及特点

2.1 GPS定位技术的基本原理

GPS定位的基本原理是根据几何与物理的一些基本原理，利用空间分布的衛星及其与地面点间距离来交会出地面点位置，从测量的角度来说，它与测距后方交会法相似。

2.2 GPS系统的主要特点

2.2.1 定位精度高。事实证明，用载波相位观测量进行静态相对定位在小于50km的基线上可达1ppm;300～1500m工程精密定位中，平面位置误差小于1mm（1h以上观测）;实时动态定位（RTK）可达厘米级的精度。

2.2.2 观测时间短。目前，20km以内静态相对定位的时间仅需15～20min快速静态定位只需2min左右，实时动态定位每站观测1～25s就可完成。

2.2.3 测站间无需通视。这是GPS技术区别于常规测量的最大优点，尤其是布设长大隧道施工控制网时，可省去大量的传算点、过渡点的测量，大大减少测量作业时间和费用，同时也使选点布网变得非常灵活。

2.2.4 操作简便。GPS接收机自动化程度非常高，外业观测时，测量人员的任务只是安置仪器、连接线缆（一体化机则不需要）、量取天线高、开关机及监视仪器工作状态，野外测量工作轻松愉快。

2.2.5 全球全天候测量。目前卫星数已达30颗，正常情祝下随时都可以进行测量定位。除雷电、台风天气不宜观测外，其它如阴天黑夜、起舞下雨均不影响，这一点也是常规测量所无法比拟的。

3 工程测量中应用GPS定位技术的优缺点及相关处理措施

3.1 GPS定位技术应用于工程测量中的优点

相对于常规的测量方法来讲，GPS定位技术应用于工程测量有以下优点：

3.1.1 观测不需要通视，测量时选点灵活。不需要建立瞻标，这样可以大大减少测量观测时间和经费。GPS技术设方格网，比常规方法适应性更强，并且作业不受环境和距离限制，非常适合于地形条件困难地区、局部重点工程地区等。

3.1.2 定位精度高，误差分布均匀。GPS测量中，在精确测定观测站平面位置的同时，可以精确测定观测站的大地高程。一般双频接收机基线解精度为5mm+1ppm，红外仪标称精度为5mm+5ppm实践证明，在小于50km的基线上，其相对定位精度可达12x，而在100～500km的基线上可达～，不仅能够满足规范要求，而且具有较大的精度储备。

3.1.3 观测时间短。GPS方法布设大地控制网，因其图开强度系数高，能够有效地提高点位趋近速度。采用布设控制网时每个测站上的观测时间一般在1～2h左右，其观测时间只需1～2min。

3.1.4 抗干扰能力强，保密性好，可以实现全天候连续测量定位。GPS定位技术性能稳定，可在任何地点进行全天候工作，一般不受天气状祝的影响，大大方便了测量作业

3.1.5 自动化程度高，操作简便。定位系统可具有自动记录数据、自动平差计算、跟踪观测等功能，操作简单，提高了工作效率。

3.1.6 采用GPS-RTK测量法与常规测量法相比，效率可提高一倍以上，并能大幅度降低作业人员的劳动强度。

3.2 GPS定位技术应用于工程测量中的缺点及相关处理措施

GPS定位技术应用于工程测量也存在不足之处，主要缺点和注意事项如下：

3.2.1 GPS测量系统中信号传播，受环境的影响，计算时引入一定的误差。因此，选待测点时一定要保证点位上空视角范围内应尽量避免有障碍物，向上角度≥15°;远离大功率无线电发射源和远离高压输电线路;避开大面积的水域。

3.2.2 在市政工程测量中，GPS测量常出现接收不到信号，或者一直处于浮动状态，出现假固定或者不能固定。因此，GPS在市政工程测量时，为保证工程测量控制点精度满足要求，应进一步使用常规仪器进行水准联测。

3.2.3 不同型号GPS工程测量成果之间存在差异。因此，GPS网在进行平差计算时应注意：归算至大地水准面上、归算到高斯投影面上。

3.2.4 GPS定位技术尚没有统一规范。因此相关部门应进一步完善规范标准，统一的地理信息标准。

4 结语

通过以上结论我们可以看到，GPS定位技术在工程施工测量中有其独特的优越性和适应性，为工程测量质量提供了有利的保障，具有明显的经济和社会效益。随着相关技术软件的不断发展改进，GPS定位系统在工程测量中有着更加广阔的应用前景。

参考文献：

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