GPS测量技术在工程测量中的运用

李童

摘 要：GPS定位系统的研究起源于美国，主要应用于军事研究，而后新一代的定位系统建成，功能更加全面，主要涉及的领域是地形图的测量。GPS定位系统是基于无线传输系统，借助卫星导航仪开展的地形图测量工作，其在应用过程中具有速度快、自动化能力、地理测量坐标准确等特点，因此其在各个领域中得到应用。

关键词：GPS;测量技术;工程测量

1 GPS测量技术的特点

1.1 测量速度快

以往的GPS定位作业模式比较单一，只有静态相对定位，其速度和精度也存在一定的局限性。GPS测量技术是对以前定位技术的创新和完善，其快速静态定位方法和方式都得到了明显的提高，GPS测量劳动生产率也得到了进一步的提高，新的GPS测量技术具有测量速度快的特点。

如果所要观测的范围是20km以内的基线，利用单频接收机对其进行测量时一般需要1h，利用双频接收机需要15～20min。但是，如果在此过程中利用GPS技术建立相应的动态实时定位模式，其流动站的初始化观测仅需要1～5min就可以进行定位了。因此，建立在GPS技术控制网基础上的测量，能缩短观测时间，提高观测效率。

1.2 功能齐全

相关的技术研究表明，GPS技术除了具有测量速度快的优势，还具有功能齐全等多种优势，可以利用连续性的动态三维位置获取工程中的相关信息并进行測量，合理应用三维速度和时间信息对其进行有效观测。这种特点还可以用于测绘工作和导航工作中，从而不断提高速度测试工作的有效性。

1.3 具备自动化功能

GPS测量技术与以前的GPS技术相比，其自动化功能有了明显的提高，主要采用了智能型接收机对相关的仪器进行有效设置，在观测的时候，测量人员只需要将仪器电源打开就可以观察仪器运行状况。此外，GPS会自动完成捕获和记录等工作。观测完以后，还需要关闭电源，从而为相关设备的有效运行提供保障。

2 GPS测量技术的应用原理

在对GPS定位技术进行分析时发现，其中融入了物理与化学的相关知识，其涵盖的学科范围和基本原理都是非常广的，将其有效应用到工程测量实践中，可以通过GPS系统接收地面信息，再多角度对工程中的具体信息进行整合测量。

在目前的工程测量中，所应用的GPS定位技术主要有静态相对定位和动态相对定位。其中，静态相对定位技术可以通过同步观测目标对多台地面接收装置进行合理应用，然后按照相关要求进行排列，发挥具体设备在工程测量中的作用。静态相对定位技术的观测时间需要维持在45min左右。测量完成后，需要将结果交由专业人员进行统计，并对其中的数据信息进行处理。与动态相对定位相比，静态相对定位技术操作流程简单，但是动态相对定位技术可以对工程测量中的一些位置进行精确控制，保障测量信息的准确性。

一般情况下，GPS接收器在对其观测对象进行定位时，主要通过二维定位系统对其进行有效定位，在此过程中，操作人员应结合具体的要求设置水平角度和观测点，将其角度控制在10°以上。但是，如果在此过程中存在一些建筑物，或是其他的遮挡物阻碍了接收器，则会严重影响工程测量的有效性。因此，在科学技术不断发展的背景下，不仅需要对GPS系统进行有效应用，发挥虚拟现实技术在其中的作用，还要结合工程测量中的不足，对实际的测量方案进行调整，从而为GPS测量技术在工程测量实践中的科学应用提供条件。

3GPS技术在工程测量中的应用

3.1 外业测量

在外业测量环节，不同GPS作业模式的操作要点不同，工作人员应注意以下事项：（1）在采取经典静态定位方式时，需要同时在基线两端部位设置信号接收机，同步对4颗及以上的GPS卫星进行跟踪观测，要求将1km范围内的相对定位误差控制在5mm以下。随后，对基线观测封闭图形进行平差处理，减小测量误差。（2）在采取快速静态定位方式时，在测区内设置1处基准站、1处流动站，各站点内均安装信号接收机，基准站负责对GPS卫星进行持续跟踪。流动站负责依次在各点位对GPS卫星开展，观测作业。这项技术主要适用于建立工程控制网，需要将基准站与流动站间距控制在20km以下，将GPS卫星数量稳定控制在5颗及以上。（3）在采取准动态定位方式时，提前在测区设置1处基准点，安装信号接收机持续对GPS信号进行跟踪观测。同时，将一处流动信号接收机依次在各站开展短时间观测作业，对卫星信号进行连续跟踪，避免出现信号失锁问题。当出现失锁问题时，需要将失锁流动点的观测时间延长2min。

3.2 数据采集及处理

（1）数据采集环节。工作人员首先对测量数据备份处理，开展一系列预处理操作，最大程度上减小人为、环境等因素对测量精度造成的影响，消除测量误差，然后结合三维坐标、已知高程点数量等信息，准确评估所采集测量数据的质量与精确度，最后将测量数据导入相关软件中。

（2）数据处理环节。根据测量需求，工作人员灵活运用网平差结算法与基线解算法开展数据处理操作。与传统数据处理技术相比，可以辅助或替代人工进行自动化计算，提高数据处理效率，减小人为因素对数据精确度造成的影响。同时，能够减小计算误差、降低计算错误等问题的出现概率。可选择组合采取静态测量、快速静态测量技术，当两项技术所获取测量值相似、测量精度符合相关标准时，则表明数据准确度得到保障，直接对GPS信号进行解译处理即可。如果二者测量值偏差较大，那么表明测量精度受到点位位置影响，需要对测量数据进行优化处理，适当调整观测时段，以此减小数据处理误差。

3.3建立工程控制网

为满足建筑工程测量要求，必须根据项目情况合理选择工程控制网的网型、明确控制网精度要求。在测量项目中，工程控制网起到基础保护作用，可为工程测量、安全监测等活动的开展提供基础条件与准确参照。在建立工程控制网时，需要遵循分级布网、逐级控制原则，要求工程控制网具有良好精度、充足密度。因此，工作人员在应用GPS技术时，应做好选位与埋石作业，在适当位置埋设若干数量标石，应用载波相位静态差分技术，按预定方案完成观测作业，对观测数据进行概算处理、控制网平差处理，将精度控制在毫米级。

3.4 工程突发状况的应急处理

进行过测绘实训的人都知道，在作业过程中，需要面对十分复杂的环境，各个方面都要很好的配合才能完成整个测绘工作，其中如果某一方面出现问题，就有可能导致十分棘手的突发情况出现，所以在建筑测绘工程当中，如果遇到突发情况，我们要知道如何应对，因此测绘信息和数据的重要性不言而喻，是整个测绘工程中最核心所在。在应急处理上，一般都会有几种应对方法，首先是在获取数据信息上，依靠GPS系统的准确性，分析数据并整合出编码系统，减少失真情况的出现;其次，要对测绘所得的数据进行保护，依据GPS测绘技术自身的调节功能，实时制定出数据标准，保证精确性，减少人员操作失误的发生。

4提高GPS测量精确度的基本方法

首先，对于城市空旷区域，对在建的建筑工程进行大比例尺地形图的测量过程中，对于能够充分的满足GPS接收机数据采集要求的相关区域，利用GPS技术进行快速的完成碎步测量控制作业;但是在建筑物相对密集的区域，或者樹林密集的区域，会导致GPS技术应用过程中的初始化速度大大降低，不仅会影响到采集到的图根点无法实现野外作业，同时全站仪测量GPS不能够作用于基本的测区范围。其次，GPS测量技术在应用的过程中，针对图根控制点的测量过程，应充分考虑GPS高程的测量技术控制质量，同时，由于外业测量技术实施的过程中，不同的观测条件下碎步点的控制测量质量要求相对较低，因此在已知高程的校核过程中，应采取科学合理的处理方式，以满足GPS测量技术对精确度的要求。再者，对于不同型号的GPS地形数据测量产品或者设备来说，GPS信号会受到一定程度的影响，因此在使用的过程中容易造成初始化，这样会大大降低地形图中数据测量的精度，同时也会降低整个地形图测量过程中的生产效率。

5结语

GPS技术测量的过程中具有众多优势，是目前建筑工程大比例尺地形图测量中应用最多的技术类型，同时由于GPS接收机智能化和数字化技术的实现，其观测质量主要受到卫星空间分布与卫星信号质量的影响。随着GPS、GIS和RS等技术的开发与融合，GPS技术在建筑工程测量中应用将更为宽广。

参考文献：

[1]徐爱梅.浅析GPS技术在工程测量中的运用发展[J].时代农机，2018，45（12）：161.

[2]周磊.GPS技术在工程测量中的应用[J].佳木斯职业学院学报，2018（12）：477-478.

[3]廖健恒.GPS测量技术及其在工程测量中的应用[J].科技资讯，2018，16（33）：91-92.