1、GPS 测量技术在工程测绘中的应用探讨【摘要】社会经济技术的发展与进步为各行各业的发展创造了良好的环境和条件，并提供了可靠的科学技术保障。尤其是计算机网络技术的普及使得信息全球化的趋势日益突出，而 GPS 作为全球定位系统，为全球范围内的信息传递与流通提供了可靠的技术支持，其中发展较快的GPS 定位测量技术，也在工程测绘方面发挥重要作用。基于此，本文结合实例对 GPS 测量技术在工程测绘中的应用进行了研究。 【关键词】GPS 测量技术 工程测绘 应用 中图分类号：P2 文献标识码： A 前言 GPS 测量技术属于新型科研成果，被广泛使用主要得益于其能够准确定位目标，为工程提供准确精密的导航，提
2、高工程的完成质量，为工程作业提供了极为便利的测绘技术，虽然在工程施工中，有许多种测绘方法，但 GPS 测绘技术无疑是众多技术中效率最高的一个。我国在科技方面不断创新，讲究科技与实际应用相结合，把 GPS 应用与工程测绘中，明显能能够为工程的进步带来非常大的提高。GPS 是全球定也系统的意思，这种系统不仅在工程中被使用，还有其他领域正在大量使用，主要原因GPS 提供的定位信息非常全面，有精密导航，三维立体坐标和精确的时间信息。 1、GPS 测量技术概况 随着我国测绘行业的不断发展和完善， 我国经历了数次规模较大的改革。其中，促进测绘领域最重大的改革要属 GPS 测量技术的出现。GPS 测量技术已
3、经成为国内测绘行业整体工艺发展水平的重要影响因素。同传统工艺相比，GPS 测量技术具有准确度高、工期短、技术含量高的优点。而且，GPS 测量技术基本上取消了常规的测距和测角手段， 将测量范围大大提高。在我国测绘工作中，技术人员可以使用 GPS 所特有的卫星定位技术构建的 GPS 网， 将实地测量得到的数据通过 GPS 网传输到工程的测绘管理部门。其中，相邻点的距离可以达到上万公里，并且可以保证测量工作的准确度和连续性。GPS 控制网的布设， 目前在地形测量中 GPS 控制网的布设形式主要有三种，即同步图形扩展式（点连式、边连式、网连式以及混连式） 、会站式和跟踪站式，三者对比的比较见表1。 表
4、 1 GPS 控制网的布设形式的区别 2、GPS 测量的特点 2.1、功能多、用途广 GPS 系统不仅可以用于测量、导航，还可以用于测速、测时。测速的精度可达 0.1 m /s，测时的速度可达几十毫微妙。其应用领域不断扩大。 2.2、定位精度高 大量的实验和工程应用表明，用载波相位观测量进行静态相对定位，在小于 50 km 的基线上，相对定位精度可达 12 ，而在 100500 km 的基线上可达。随着观测技术与数据处理方法的改善，可望在大于 1 000 km 的距离上，相对定位精度达到或优于。在实时动态定位（RTK）和实时差分定位（RTD）方面，定位精度可达到厘米级和分米级，能满足各种工程测
5、量的要求。其精度见表 2。随着 GPS 定位技术及数据处理技术的发展，其精度还将进一步提高。 表 2 GPS 实时定位、测速与测时精度 2.3、观测时间短 在测量时，系统采用静态定位法，以一条基线为标准，结合所需要的观测精度，完成测量工作，时间在 13h 以内，若是采用快速定位法，只需要在短短的几分钟内就可以完成，甚至于几秒钟。随着 GPS 系统和软件水平的不断提高和完善，以往观测时间通常需要花上几个小时， 而如今却只要花上几十分钟，甚至几分种就可以观测到。通常系统采集的数据可以在 1h 内完成，通过 GPS 接收器接收数据，并且通过系统处理，确保较高的定位精度，随着现代科学技术的发展，系统硬
6、件设备与软件不断地完善与更新， 利用 GPS 技术， 建立起监测控制网，既有利于节省观测时间，而且有利于工作效率的提高，比如：升级后的系统可以在20km 范围内达到相对静态定位，并且定位准确、快速，一般只需要1620min 就可完成，若是静态定位，那么在 12min 内即可完成，甚至于只需要几秒钟。 2.4、GPS 作业自动化、集成化程度高，测绘功能强大 GPS 可胜任各种测绘内、外业。流动站利用内装式软件控制系统，无需人工干预便可自动实现多种测绘功能，使辅助测量工作极大减少，减少人为误差，保证了作业精度。 3、GPS 测量技术在工程测绘中的应用 3.1、控制城市建设中测绘精度 为满足城市建成
7、区和规划区测绘的需要，城市控制网具有控制面积大、精度高、使用频繁等特点，城市、级导线大多位于地面，随着城市建设的飞速发展，这些点常被破坏，影响了工程测量的进度，如何快速精确地提供控制点，直接影响工作的效率。常规控制测量如导线测量，要求点间通视，费工费时，且精度不均匀。GPS 静态测量，点间不需通视且精度高，但数据采集时间长，还需事后进行数据处理，不能实时知道定位结果，如内业发现精度不符合要求则必须返工。应用 RTK 技术将无论是在作业精度，还是作业效率上都具有明显的优势。 3.2、GPS 定位技术的应用 在工程测绘中应用 GPS 技术，它的原理就是结合几何与物理学的一些基础原理，对 GPS 系
8、统空间分布的卫星加以利用， 通过地面接收装置完成对物体的测量。在目前来说静态相对定位和动态相对定位是国内外工程测绘中应用 GPS 测量技术的主要两种技术方法。静态相对定位很简单， 只需要将地面接收装置按照一定的规范排列完整即可，同步观察的时间为 45min 左右，由专业工作技术人员进行数据的收集和处理。而动态相对定位是以载波相对观测量作为观测依据，首先选取工作点，然后再进行其他地面接收装置的安装，从不同角度进行观测。 3.3、GPS 变形监测 变形监测主要是监测像大桥、水库大坝、高层大楼等建筑物、构筑物的地基沉降、位移以及整体的倾斜等状况。常规的监测技术是应用水准测量的方法, 监测地基的沉降;
9、 应用三角测量( 或角度交会)的方法监测地基的位移和整体的倾斜, 由于被监测物体通常都是几何尺寸巨人, 监测环境复杂, 监测技术要求较高,因此应用常规技术不仅观测时间长、劳动强度大, 而且难以实现自动化监测。而 GPS 技术由于定位精度高, 不需要通视、可全天候工作等特点。研究表明,利用 GPS 进行水平位移观测可获得小于士 2mm 精度的位移矢量, 高程的测量也可获得不大于士10mm 的精度。因此, GPS 在变形监测中越来越受到广泛的应用。 4、应用实例 4.1、工程概况 某一工程占地位于城郊，占地 66.7h，其中山地的面积便占到了总面积的三分之二，通视较困难，再加上地形复杂，山上林木浓
10、郁，山地的最高处也达到了 90m。该工程计划建造一个集娱乐、休闲、度假等多功能于一体的综合项目。由于工程的地形较为复杂，通视程度困难、地形起伏较大，因此，决定使用 GPS 技术进行工程测量。 4.2、GPS 测量的技术设计 4.2.1 设计依据。国家建设部在 1997 年和 1999 年先后颁布了行业标准全球定位系统城市测量技术规程 、 城市测量规范 。采用 GPS 技术进行工程测量，就必须严格按照这两个行业标准进行。 4.2.2 设计精度。通过现场的考察，决定使用工程二级 GPS 网作为测区的首级控制网。要求平均边长小于 lkm，则最弱边相对中误差小于 1 10000，GPS 接收机标称精度
11、的固定误差 a15mm，比例误差系数b201。 4.2.3 设计基准和网形。使用 GPS 网作为首级控制网，采用 3 台GPS 接收机进行观测，形成边连式，形成的控制网有 12 个点，其中联测已知的平面控制点有两个(112，113)，高程控制点有 5 个(112，113，105，109，110)。 4.2.4 观测计划。根据 GPS 卫星的几何图形强度和可见的预报图，经过分析，选择合适的观测时段，并根据观测的结果，编排作业的整体调度表。 4.3、GPS 测量的外业实施 4.3.1 选点。GPS 测量测站点之间不要求一定通视，图形结构也较为灵活，因此，点位选择较为随意、方便。但是考虑到 GPS
12、测量的特殊性，就要特别注意选点对后续测量造成的影响。 4.3.2 观测。根据 GPS 作业调度表的安排进行观测，采取静态相对定位，卫星高度角为 15 度，时段长度为 45min，采样间隔为 10s。在 3 个点上分别同时安置 3 台接收机天线(对中、整平、定向)，量取天线高，进行气象数据的测量。 4.4、GPS 测量的数据处理 GPS 网数据处理分为基线解算和网平差两个阶段，采用随机软件完成。经基线解算、质量检核、外业重测和网平差后。得到 GPS 控制点的三维坐标系，其各项精度指标符合技术设计要求。 总结 随着国家现代化进程的不断前进， 工程测量技术在工程建设中的作用越来越重要，GPS 定位测量技术以其高精准度、经济效益高等特点、优势，在工程测绘中的应用相当广泛，为促进工程测绘的良好发展提供了有利的技术保障， 也为现代化城市建设及工程建设奠定了扎实的技术基础， 为提高工程测绘的测量精度确保测绘结果的科学可靠创造了良好条件，大大加快了信息全球化趋势的发展及社会经济发展与进步。 参考文献 1 周晓愚，叶韬。GPS 系统的原理及其在房屋建设测量中的应用J. 价值工程. 2010(09) 2 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)
