GPS測量技術在工程測量的應用

摘 要：GPS技術在工程測量中的地位是舉足輕重的，由于其自身的精確度高、觀測時間短等優點，成為工程建設中不可缺少的一項關鍵技術，為工程測量實現數字化、現代化奠定了基礎。本文主要探究了GPS測量技術概述，GPS測量技術優越性以及GPS測量技術在工程測量的應用，以供參考。

關鍵詞：GPS測量技術；工程測量；應用

近年來，GPS技術因其自身的諸多優勢，已經廣泛應用在工程測量過程中，運用GPS技術進行測量，不僅能夠擴大測量的范圍，同時能夠提高測量數據的準確性，最大限度地減少誤差，為工程測量帶來了巨大的方便，可以說，GPS技術是傳統的測量技術和現代技術的完美結合，體現了測量技術的飛速發展。

一、GPS測量技術概述

GPS即全球定位系統，是一種基于衛星的無線電導航定位系統，可以完成距離與時間的測量，主要包括用戶設備、空間衛星星座以及地面監測系統三個部分。在應用時，主要通過無線電信號，實現無線導航來提供準確的定位信息，現在已經得到多個領域的重視與應用。隨著現代化科學技術的快速發展，GPS測量技術研究與應用更為成熟，具有經濟快速與精度高等特點，進一步推動了測量領域與測繪領域的快速發展。GPS測量技術具有定位精度高、觀測時間短、應用范圍廣以及操作簡單等特點，與傳統GPS測量技術相比，其可以全天候持續工作。在數據監測工作中，GPS衛星數目分布合理性更高，并且左右范圍廣泛，在監測時能夠通過系統完成三維定位，對地球上任何地點、環境以及時間段內進行監測，靈活性更高。無論是GPS測量技術應用的時間、地點以及操作方式，與傳統工程測繪技術相比都更具優勢，應進一步對其在工程測繪中的實際應用進行研究。

二、GPS測量技術優越性

GPS相對于其他衛星定位系統，有其獨特的特性。GPS系統是當今社會在導航定位領域應用最為廣泛的系統。GPS系統具有這樣些特點：高精度、多功能、易操作，在許多方面都比其它導航定位系統具有更強的優勢。該系統具有以下特點：

（一）功能多樣，用途廣泛。GPS系統不僅可以用于導航、測量，還可以用于測速、測時。比如說交通部門，是可以通過GPS系統發現道路沿途的天氣變化，或是某車超速的具體狀況，就可以通過GPS系統.傳遞信息，提醒司機注意安全。這在交通發達，車禍頻繁的今天，是十分有用的。并且該系統的精確度高，測速的精度可達0.1m/s，測時的速度可達幾十毫微妙。這對其應用領域擴大起了關鍵性的作用。

（二）定位精度高。在實驗和實踐中都已經證明，GPS系統的定位精度高。并且隨著技術研究的發展，觀測技術與數據處理方法的改善，GPS系統的定位精確度在不斷地提高。GPS系統可達到厘米級和分米級定位精度，能夠有效地滿足各種工程測量的要求。隨著GPS定位技術及數據處理技術的發展，其精度還將進一步提高。特別是實時定位，通過利用全球定位系統進行導航，可實時掌握運動目標的三維位置和運動速度，這就可以實時保障運動載體沿預定航線運行。常見的是生活中的交通運輸領域，較為特別的是對軍事上動態目標的導航，總之，都具有十分重要的意義。

（三）操作方便。利用GPS系統進行測量工作，可以實現自動化和智能化。GPS系統自動化程度很高，甚至高于“智能型”接收機。在利用GPS系統進行觀測和測量時，測量員只需要做安裝并開關儀器、采集環境的氣象數據、量取天線高、監視儀器的工作狀態等工作。這屬于準備工作階段，是必須的。而其他工作，都會有系統自動完成。比如衛星的捕獲、跟蹤觀測等均由儀器自動完成。結束觀測時，也僅需關閉電源，收好接機，便完成野外數據采集任務。

三、GPS測量技術在工程測量的應用

（一）GPS在測繪控制網的應用。測繪控制網是工程建設的基礎性工作，項目規模不同，對控制網的精度要求也不相同。一級測繪控制網的精度要求往往比較高，因為作為測繪的參照點，位置坐標必須要精確。在工程中常用的控制網的確定是采用邊角法，即用測量儀器確定控制導線，在測量范圍比較小時，這種方法比較方便和實用，但是在測量范圍比較大時，比如像大型的公路、隧道工程，這種方法就非常受限。這時候全球定位系統的優勢就顯現出來了。全球定位系統具有很多優點，它在選擇控制點的時候受到的限制比較少，而且精度比較高，費用比較低。用全球定位系統建立控制網采用的是載波相位靜態差分技術，采用這種技術精度比較高，精度能達到毫米級。公路工程和隧道工程都具有縱向距離很長，橫向距離很小的特點。因為導線法測量的范圍有限，采用常規的導線定測點的方法要測量好多次，會造成很大的誤差積累。采用上述技術就可以很好地解決這個問題。因為GPS技術不需要地面的相互通視，可以在很遠的距離設置控制點構成測量三角鎖，大大節省了人力物力，提高了測量的精確度。

（二） GPS在變形監測的應用。這里指的變形監測指的是大型建筑設施的變形監測，比如高層建筑、水壩和大橋等。測量的主要項目是地基沉降位移和建筑物的傾斜位移等。這些大型設施的體積非常巨大，所處的環境也非常的復雜，對監測的要求非常高。在測量這些大型設施的地基沉降時通常采用的方法是用水準測量，對于建筑的傾斜度測量采用的是三角測量的方法。這幾種方法都比較費時費力。應用GPS技術則會比較方便，比如要測量一個大壩的變形，就可以在大壩上選取幾個控制點，然后在控制點上布設GPS接收機，這樣就可以對大壩的變形進行實時不間斷地監測，要想遠程獲取數據，還需要采用無線傳輸技術將數據傳輸到數據中心進行處理，這樣就可以實現對大壩變形的實時監測。對路面沉降的監測也可以采用GPS技術，實施方法和大壩變形方法類似，只是沉降監測只需要高程數據就可以。

（三）GPS技術在圖根測量的應用。GPS快速靜態定位的工作原理是通過GPS接收機接收4顆以上通訊衛星信號，解算出衛星到GPS接收機的距離，通過衛星在地心坐標系的位置確定GPS接收機在該坐標系中的位置，從而解算出多個GPS接收機的相對位置，達到相對定位的目的。在圖根控制測量中，圖根控制網使用4臺以上的GPS接收機，采用雙參考站，以快速靜態定位測量方式進行觀測。每一時段同步觀測衛星有效顆數均大于4顆，衛星數據采樣率為15s，衛星高度角均大于15°，PDOP值小于6，各條觀測基線的整周模糊度倍率因子在1.5以上，保證了衛星與接收機之間具有較強的圖形強度；流動站觀測時間為15min。觀測單元間流動站的重合點數為2個。觀測前后使用專用GPS量高尺測量儀器高度，取中數作為該站最終站高。通過數據質量檢核，按單基線雙差固定解作為最終結果。同步環、異步閉合環、復測基線的長度較差等均滿足規范之規定，精度很高，在觀測條件較好的情況下，滿足E級GPS的精度要求。

四、結語

GPS測量技術在工程測量中的應用，極大地促進了工程建設的發展，開創了工程測量發展的新時代，為國家和人民帶來了更大的經濟效益和社會效益。測繪技術還在不斷的探索和發展當中，在未來的工程測量中，必然會有更多的測繪新技術應用到工程測量中，更好的促進工程測繪的發展。

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