探讨GPS测量技术及其在工程测量中的应用.doc

1、探讨 GPS 测量技术及其在工程测量中的应用摘要：工程测量是保证工程建设顺利进行的基础工作。利用恰当的GPS 全球卫星定位测量技术手段，能够提高工程测量的质量和保证工程测量工作的顺利进行。在实际工作中，我们要重视 GPS 全球卫星定位技术应用问题。本文作者结合多年来的工作经验，对 GPS 测量技术及其在工程测量中的应用进行了研究，具有重要的参考意义。 关键词：GPS 测量技术；公路工程；原理；应用 中图分类号：P258 文献标识码：A GPS 是全球定位系统的简称，它是由环球通讯卫星和接受装置组成的无线电导航定位系统，能够为其使用者提供最为精准的信息。作为最先进的卫星导航和定位系统，GPS 可

2、以全天候持续的实行全球范围内的三维导航和定位能力，并且具有很强的抗干扰性和保密性。随着科学技术的不断发展，GPS 技术得到了迅速的发展，近几年，GPS 技术已经成为了工程测量中不可或缺的技术，使工程测量更加的精准和可靠。 一、 GPS 测量技术 1.1GPS 系统的组成 GPS 全球定位系统的组成是由空间卫星和地面的监控系统组成的。此外，测量用户还有卫星接收设备。 GPS 的空间卫星群是由 24 颗大约高 20 万公里的 GPS 卫星群组成，并且这些卫星群均匀的分布在六个轨道面上，各个领面之间成 60 度角，轨道和地球赤道的倾角是 55 度，卫星的轨道运行周期是 11 小时 58 分，以此保证

3、在任何的时间，任何的地点，地平线上，都可以同时接受到 4 到11 颗 GPS 卫星发送出来的信号。 GPS 的用户部分是由 GPS 接收机、数据处理软件，并与对应的气象仪器的计算机等设备，它主要用于接收 GPS 卫星信号，使用卫星信号进行导航定位。随着时代的进步，现代科学技术和全球定位系统的不断成熟，体积小，重量轻，便于携带的 GPS 定位设备，在工程勘察领域占据越来越重要的地位。 1.2GPS 测量原理 GPS 系统采用的是高轨测距体制，以观测站到 GPS 卫星之间的距离是基本的观测量。通常情况下，会采用以下两种方式获取距离观测量，首先是伪距测量，就是按照接收机接受到的 GPS 卫星发射的测

4、距 A/C 码和电文的内容，通过信号从发射直至到达用户接收机的传遍时间，计算出接收机天线和卫星之间的距离。但是由于卫星和接收机天线很难保持一致性，所以采用这种方法获取的观测量存在较大的误差。第二是载波相位测量，就是对 GPS 卫星载波信号的传播路径上的相位变化值进行厕灵，以确定信号传播的距离。该方法相比伪距测量的精确度要高，因此载波相位测量是现代应用最广泛的测量方法。 1.3GPS 测量技术的特点 1.3.1 定位精度高 GPS 测量精度和红外线标称精度相当，为 5mm+5*10-6D，而一般双频的 GPS 接收机基线解精度是 5mm+1*10-6D。由此可见，GPS 测量具有更具优势的精度。

5、 1.3.2 观测时间段 使用 GPS 设置控制网时，每个测站上的观测时间一般是 30 分钟到 40分钟左右，采用快速静态定位方法，观测时间更短。 1.3.3 操作简便 我们可以在具体的操作中发现，GPS 在测量中拥有很高的自动化程度，它操作起来也是非常简单便捷的。工作者只需要做好以下几个步骤即可。第一，对气象数据进行采集。第二，把开关仪器都安装好。第三量取仪器的高度。第四，保证检测仪器在正常工作的状态。例如在一些工程中的卫星的捕获和记录、观测的跟踪等这一系列的工作在 GPS 设备中都可以实现自动化。在完成观测之后，工作人员就只需要把电源给安全关闭，再把接机给收好，那么数据采集的任务就可以完成

6、了。所以说，在工程测绘中应用 GPS 测量技术能够提高精度，还能够提高工作效率，对于实现工程测绘的自动化非常有帮助。 1.3.4 全天候作业 GPS 的观测不受到时间和地点的限制，随时随地都能够进行观测，同时也不会受到天气状况的干扰。在我国，随着 GPS 技术的不断发展和完善，GPS 在石油开采、隧道的修建、地铁的施工等领域都得到了广泛的使用。 二、 GPS 测量技术在测量工程中的应用 2.1 施工水准点的测定 工程设计单位一般采用传统的测量技术对工程的水准进行测量，这种测量方法由于没有经过实地的考察和合理的预算，从而使得水准点距离较大。通常工程的设计单位都会设定好在 0.1km0.5km 之

7、间的水准点，由于水准点的距离往往比较大，不够精确，所以给施工带来严重的影响。而采用 GPS 确定水准点主要是通过 GPS 接收机接受卫星传回的信号，测量并确定临时的水准点，以协调工程观测的进程，确保工程测量的可靠性。其主要的方法是：安置天线、接收机，并且记录观测结果。对于大型公路工程中的实地测量可以采用 GPS 测量技术，通过对卫星同步照片的观察和研究，对路基的高度进行全面分析，然后在根据工程实际路段的地形地貌特点，沿着公路线每隔 200 米设置一个施工临时水准点。 2.2 工程测量观测时间的确定 GPS 定位主要是利用数颗卫星的瞬间空间位置作为已知点，并且观测GPS 和接收机之间的距离，在依

8、照空间距离交会远离求得接收站的三维坐标。所以为了保证足够的精确性，除了拥有足够的可视卫星之外，还要求所观测卫星对观测站构成的几何图形有一定的强度，但是不得超过规定的几何精度因子 GDOP 数量，以确保交会精度。一般情况下，所观测卫星的高度角要大于 15 度，这是为了削弱大气折射对观测的影响。由此可见，观测之间要按照素偶卫星星历和观测的坐标，选择相适合观测是点和观测卫星。 3、GPS 测量技术在工程测量中的应用要点 3.1 选点 点位应该选择在容易安置接受设备、视野相对开阔的地点。选点时要注意：每一个点要和某一点通视，方便在后续的测量工作中继续使用；点位所处位置视野周围高度角为 15 度左右，并

9、且不能有障碍物，防止信号被屏蔽或者信号缺失；点位的选择要避免接近大功率的无线电发射源，点位距离高压电线不得小于 50 米，这样避免电磁场对信号产生的干扰；点位应该设置在交通便利，地基文星，便于保存、能够和其他的观测手段相结合，易于联系；选点确定以后，要及时的固定好。 3.2 观测 外业观测主要包含了天线的安装、开机观测、气象参数的测定、观测记录等，并且及时的把数据转移到存储设备上。 总结 综上所述，对 GPS 系统的组成、测量工作原理和特点进行了分析，介绍了 GPS 的诞生和突飞猛进的发展。GPS 技术和传统的测量方法和工具相比，具有无与伦比的优越性，提高工作效率的同时，也提高了工程测量的可靠

10、性和精确性。GPS 测量技术在工程测量的水准点和观测时间测定上的应用，更突显了 GPS 已经成为了工程测量的重要技术工具。但是随着 GPS 技术使用领域的扩展和对技术依赖度的提高，在使用中，也不免会出现一些缺点和问题，这就需要工程测量技术人员在工程测绘实践中不断的总结 GPS 技术的使用方法，加大 GPS 技术的使用价值。 参考文献： 1阿依仙木毛拉买提. 浅谈 GPS 在公路工程控制测量中的应用前景J.科技创新导报. 2008（08） 2赵凯.GPS 系统在房屋工程控制测量中的应用技术浅析J.中小企业管理与科技（上旬刊）. 2011（04） 3王革学. GPS 在工程测量中的应用J. 科技资讯. 2007（11） 4侯瑞国. 工程测量中动态应用 GPS 技术的思路研究J. 科技创新导报. 2009（34） 5张思秀. GPS-RTK 技术在公路工程中的应用J. 科技传播. 2010（Z1） 6高士波. GPS 系统在房屋建设测量中的应用浅析J. 黑龙江科技信息. 2010（29） 7李华. 浅谈 GPS 技术在公路外业测量中的应用J. 山西建筑. 2010（16） 8巫向荣. 动态 GPS 技术在工程测量中的应用研究J. 科技资讯. 2009（15）