1、1论 GPS 技术在测绘工程的有效应用摘要：GPS 测量技术的发展，促使测绘工程发生了革命性的进步。GPS 测量技术以其速度快、成本低、精度高等优势，广泛应用于公路桥梁工程、海峡与地铁贯通工程以及精密设备安装工程等，应用 GPS 实时动态定位技术可以进行各种工程测量如道路施工放样，桥梁、高层建筑物的动态监测，其有着显著的社会效益和经济效益。本文首先对 GPS 技术进行了概述，介绍了其系统组成，定位原理和技术优势，然后列举了其测量过程的实施步骤，最后重点阐述了 GPS 技术在市政工程、公路工程、铁路工程、桩基基础和地籍等测绘工程中的应用。 关键词：GPS 技术；测绘；应用；精度高；RTK 技术
2、Abstract: the development of GPS measurement technology, surveying and mapping engineering happened to revolutionary progress. GPS measurement technology with its speed, low cost and high precision advantages, widely used in highway bridge engineering, channel and the subway through engineering and
3、precision equipment installation engineering, the application of GPS real-time dynamic positioning technology can undertake all kinds of engineering survey such as road construction lofting, Bridges, high-rise building dynamic monitoring, it has significant social benefits and economic benefits. In
4、this 2paper, at first the GPS technology were reviewed in this paper, introduces the system composition, positioning principle and technology advantage, then listing the measuring process implementation steps, and finally focused on GPS technology in municipal engineering, highway engineering, railw
5、ay engineering, pile foundation and cadastral surveying and mapping engineering such as the application. Keywords: GPS technology; Surveying and mapping; Applications. High precision; RTK technology 中图分类号：P25 文献标识码：A 文章编号：2095-2104(2013) 一、GPS 技术概述 GPS 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
6、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 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。 （一）GPS 系统的组成 GPS 系统主要由空间部分、地面控制系统、用户设备终端三大部分组成。GPS 的空间部分是由 21 颗工作卫星和 3 颗在轨备用卫星组成，以55的轨道倾角均匀分布在 6 个距地表 20200km 的轨道面上。地面控制系统由监测站、主控制站、地面天线组成。用户设备部分包括 GPS 接
7、收3机、数据处理软件及其终端设备 3 个构件。如今国内今采用 WGS84 坐标系统。 （二）GPS 定位原理 GPS 定位的基本原理是根据高速运动的卫星瞬间位置作为已知的起算数据，采用空间距离后方交会的方法，来确定待测点的具体位置。但 GPS具体定位的方法原理是不同的,终端操作者可以依据不同的目的使用不同的定位操作方法。 （三）GPS 测绘技术的特点 1、定位精度高 应用实践已经证明，GPS 相对定位精度在 50km 以内可达 10-6，100km500km 可达 10-7，1000km 可达 10-9。在 300m1500m 工程精密定位中，1 小时以上观测的解其平面其平面位置误差小于 1m
8、m，与ME-5000 电磁波测距仪测定得边长比较，其边长较差最大为 0.5mm，校差中误差为 0.3mm。 2、观测时间短 随着 GPS 系统的不断完善，软件的不断更新，目前，20km 以内相对静态定位，仅需 15min20min；快速静态相对定位测量时，当每个流动站与基准站相距在 15km 以内时，流动站观测时间只需 1min2min，然后可随时定位，每站观测只需几秒钟。 3、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，4减少人为误差，保证了作业精度。 GPS 技术
9、的测量过程实施 （一）设计精度 根据工程需要与现场条件布设全面网或越级布网的情况，选择平面控制网分两级布设，首级为 GPS 控制网，二级为精密导线网。要求一级导线的平均边长不应超过 1Km，GPS 标称精度，固定误差不大于 5mm，相对误差不大于 110-6。同时，在测区范围内及周边区域选择 9 个满足GPS 观测条件的原城市高等级控制点，作为起算数据选择的依据或作为重合点。 （二）基准设计和网形设计 保证很好地控制工程的施工，需设置独立的平面控制网，由 12 个GPS 控制点组成，其中联测已知平面控制点 2 个，高程控制点 5 个。同时，在测区范围内及周边区域选择 9 个满足 GPS 观测条
10、件的原城市高等级控制点，作为起算数据选择的依据或作为重合点 （三）观测计划 根据编制的 GPS 卫星可见性预报表及卫星的几何图形强度( 其 PDOP 值不应大于 6)，选择最佳观测时段，并注意手机、步话机等设备的使用，并编排作业调度表。 三、GPS 技术在测绘工程中的应用 在我国 GPS 定位技术的应用已深入各个领域，在国家大地网、城市控制网、工程控制网的建立与改造已普遍地应用 GPS 技术，在石油勘探、高速公路、通信线路、地下铁路、隧道贯通、建筑变形、大坝监测、山5体滑坡、地震的形变监测、海岛或海域测量等也已广泛的使用 GPS 技术。随着 DGPS 差分定位技术和 RTK 实时差分定位系统的
11、发展和美国 AS 技术的解除，单点定位精度不断提高，GPS 技术在导航、运载工具实时监控、石油物探点定位、地质勘查剖面测量、碎部点的测绘与放样等领域将有广泛的应用前景。下面就是 GPS 技术在测绘工程当中的实践应用： （一）在市政建筑工程中的应用 1、利用 GPS 静态定位技术进行首级控制测量，用动态 GPSRTK 进行图根控制加密， 采用全站仪进行全数字化野外数据采集成图软件电脑绘制电子图的方法。 工程控制测量，控制网的建立精度要求高，用 GPS 建立控制网，最精密的方法是静态测量。这种方法在测量过程中能及时获得定位精度，多台接收机同时进行观测作业，大大提高了作业效率，并使后期工作更简便宜行
12、。需要注意的地方是，根据 GPS 的特点，控制点的布控一定要合理，站点四周应开阔，无大面积 GPS 信号反射物（大面积水域，无线电发射塔等） ，以防止数据链的丢失及多路径效应产生，影响观测成果精度。 2、利用 GPS RTK 直接进行全野外数据采集， 内业用数字化成图软件绘制电子图的方法。 实时动态 GPS RTK 技术，电子手薄的应用，不仅满足了动态、快速、高精度定位需要，而且是野外数据采集更加轻便灵活，数据记录和存储数据便捷有效。只要能接受到卫星信号的地方，GPS RTK 就无所不能。利用 GPS RTK 直接进行全野外数据采集其特点是： 6无需进行各级控制点和图根点的加密，仅仅依据一定数
13、量的基准点通过坐标转换，便可高精度、快速测定地物点的三维坐标数据，通过编码还可以记录其属性数据。 操作简单、快捷方便效率高。在基准站设置完成开通后，整个系统只需一人持流动站接收机作业，另一人现场绘制草图和记录即可完成作业。另外，也可以利用同一基准站，同时设置几个流动站同时工作。这种测量方法比较适应于测区较为空旷开阔，地势较为平坦的区域。影响GPS 信号传播和接收的因素少。 （二）在公路建设工程中的应用 城市化公路建设当中，纵横断面设计需要对其从横断面进行测量，同时也要进行中桩放样。在公路建设当中首先根据设计的坐标线路进行中桩放样，然后利用水准仪进行抄平工作，以及测量线路左端面。在以前中桩放样主
14、要用到的是全站仪，但 GPSRTK 技术高精度日益发展，逐步取代了全站仪的放样。特别是在水准仪进行抄平工作以及测量路纵断面的速度滞后时，会导致整个流程的脱节，不利于工程进行指挥和任务的及时完成。而现在为了解决这个实时性的问题，就运用到了 GPSRTK 技术，通过精准的实时测量，进而避免了数据滞后无法准确定 位的结果，从而推动整个测量过程的进程。 （三）在铁路测量当中的应用 铁路测量包括了针对铁路勘测以及定测放样等基本步骤。其中在铁路勘测当中对于地形测图，GPSRTK 技术可仅仅通过对基准站的设置，通过高精度的计算三维坐标，通过应用软件层面可测绘出一个相对应的电7子地图。并且在放样的过程当中，通
15、过求出目标物之间的距离、角度等关系信息，其中所得到的放样数据利用基本测量的工具水准仪、皮尺等求得平面位置。由于 GPSRTK 技术受到的外界影响的因素较少，这就提高了通信及时的保障，并且在传统测量技术当中多点测量相比较，大大减少了工作量。 （四）在桩基基础施工测量当中的应用 在合宁铁路工程当中，由于工程量较大，时间短且多点施工的情况，采用传统的测量，难以完成对每一个墩桩基础中心的放样。随即进行了GPSRTK 技术的应用，在配合软件层面 super pro 进行数据的采集以及测量放样，在设置完基准站后，在确定卫星接收大于 4 颗的情况下面，设好流动站，并随后可立即进行放样的施工，当达到了一定厘米
16、的精确度时，结束测量。 （五）RTK 技术在地籍测绘中的应用 在地籍测量应用中,RTK 技术可测定每一宗土地的全界址点以及测绘地籍图,能实时测绘有关界址点的位置并能达到厘米级的精度,将测得数据处理后可得到及时准确的地籍图和房产图。在卫星信号不好的地方可用常规仪器全站仪、经纬仪、测距仪等测量工具,采用解析法或图解法进行细部测量。RTK 技术可实时地测定界桩位置,确定土地使用界范围,计算用地面积,使得地籍测量工作变得较轻松。 结语 综上所述，GPS 技术以其显著的技术优势，大大降低了测绘工程作业8强度。作为先进的测量手段和新的生产力,已经融入了国民经济建设、社会发展的各个应用领域。由此可见，GPS 技术在工程测量上会有很大的发展空间，将为工程的施工质量提供更加可靠的基础保障，为社会创造更多的综合效益。 参考文献 1汪建林.GPS 测量技术在工程测绘中的应用J.中国新技术新产品.2010.17. 2安延云.浅谈 GPS 测量技术的应用J.科技传播.2011.7. 3顾明.工程测绘中 GPS 测量技术应用综述J.四川建材.2009.6. 4李建平,余元军.GPS 测绘技术在测量中的应用J.西部探矿工程.2008.5. 5邸国辉,姜卫平.GPS 水准及其在测绘工程中的应用J.地理空间信息.2006.2.
