简述GPS测量技术及其在工程测量中的应用

【摘要】现阶段我国经济建设高速发展，大型工程建设项目逐渐增多，施工工艺也越来越复杂，工程跨度大，工期也长，因此对工程测量提出了更高的要求，而传统的施工测量技术又难以适应现代工程测量的要求，所以GPS技术就被迅速应用于工程测量中，并且在这些工程测量中取得了许多成果和成就。

【关键词】GPS测量技术；工程测量；应用

1、GPS定位技术概述

GPS定位技术以其精度高、速度快、费用省、操作简便等优良特性被广泛应用于大地控制测量中。时至今日，GPS定位技术已完全取代了用常规测角.测距的手段建立大地控制网。我们一般将应用GPS卫星定位技术建立的控制网叫GPS网。归纳起来大致可以将GPS网分为两大类，一类是全球或全国性的高精度GPS网，这类GPS网中相邻点的距离在数千公里至上万公里，其主要任务是作为全球高精度坐标框架或全国高精度坐标框架；另一类是区域性的GPS网，包括城市或矿区GPS网、GPS工程网等，这类GPS网中相邻点的距离为几公里至几十公里，其主要任务是直接为国民经济建设服务。

2、GPS技术的主要特点

2.1 GPS测量技术的自动化程度较高

GPS用户设备的发展已趋向小型化、操作简单化，观测人员只需调整天线的位置，量取天线的高度，打开电源即可进行自动观测，之后应用数据处理软件对数据进行处理，即可得到观测点的坐标，其他的观测工作均由机器自动完成，操作方法向便捷化发展。

2.2 测站之间不需要相互通视

常规的测量方法要求观测点之间要通视，使得观测点的选择受到工程条件的制约，有时会增加工作量、降低测量精通视度，观测点的选择更加灵活。采用GPS测量技术，不用考虑观测点之间是否有阻碍。

2.3 技术还可削弱系统误差影响

在变形监测中我们关注的是两期变形量，在变形监测中，注意接收机天线对中误差、整平误差、定向误差、量取天线高误差等误差的处理，这些都会影响到最后变形监测的结果，解决这些问题，只需要天线在监测过程中能保持固定不动，并进行科学规范的操作，就可减少误差，GPS技术具有精度高、速度快、不受气候条件及通视条件限制等优点，因此在我们的生活中应用越来越广泛。

2.4 提供精度高的三维坐标

GPS测量技术可以为测量点提供精确的三维坐标，满足各种测量工程的要求，测量精度远远高于普通的测量精度，在小于50km的基线上，定位精度可以达到1×10-6，在100-500km的基线范围内，定位精度可以达到1×10-8，实验证明，基线越长，GPS测量技术的定位精度越高。另外，GPS测量技术不受地形地势等环境因素的影响，可以满足测量工程的需要，故其适用于各种测量工程。

3、GPS在工程测量中的应用

3.1准动态测量

这种模式是在一个已知测站上安置一台GPS接收机作为基准站，连续跟踪所有可见卫星。移动站接收机在进行初始化后依次到各待测测站，每测站观测几个历元数据。这种方法不同于快速静态，除了观测时间不一样外，它要求移动站在搬站过程中不能失锁，并且需要先在已知点或用其它方式进行初始化。这种模式可用于开阔地区的加密控制测量、工程定位及碎部测量、剖面测量及线路测量等。需要注意的是这种方法要求在观测时段内确保有5颗以上卫星可供观测；流动点与基准点相距应不超过20km。另外，有一种连续动态测量，也属于这种模式。这种测量是在一个基准点安置接收机连续跟踪所有可见卫星。流动接收机在初始化后开始连续运动，并按指定的时间间隔自动记录数据。这种方法常用于精密测定运动目标的轨迹、测定道路的中心线、剖面测量、航道测量等。

3.2实时动态测量

实时动态测量则是实时得到高精度的测量结果。这种模式具体方法是：在一个已知测站上架设GPS基准站接收机和数据链，连续跟踪所有可见卫星，并通过数据链向移动站发送数据。移动站接收机通过移动站数据链接收基准站发射来的数据，并在机进行处理，从而实时得到移动站的高精度位置。DGPS通常叫做实时差分测量，精度为亚米级到米级，这种方式是基准站将基准站上测量得到的RTCM数据通过数据链传输到移动站，移动站接收到RTCM数据后，自动进行解算，得到经差分改正以后的坐标。RTK则是以载波相位观测量为根据的实时差分GPS测量，它是GPS测量技术发展中的一个新突破。它的工作思路与DGPS相似，只不过是基准站将观测数据发送到移动站（而不是发射RTCM数据），移动站接收机再采用更先进的在机处理方法进行处理，从而得到精度比DGPS高得多的实时测量结果。这种方法的精度一般为2厘米左右。

3.3常规静态测量

这种模式采用两台（或两台以上）GPS接收机，分别安置在一条或数条基线的两端，同步观测4颗以上卫星，每时段根据基线长度和测量等级观测45分钟以上的时间。这种模式一般可以达到5mm+1ppm的相对定位精度。常规静态测量常用于建立全球性或国家级大地控制网，建立地壳运动监测网、建立长距离检校基线、进行岛屿与大陆联测、钻井定位及精密工程控制网建立等。

3.4快速静态测量

这种模式是在一个已知测站上安置一台GPS接收机作为基准站，连续跟踪所有可见卫星。移动站接收机依次到各待测测站，每测站观测数分钟。这种模式常用于控制网的建立及其加密、工程测量、地籍测量等。需要注意的是这种方法要求在观测时段内确保有5颗以上卫星可供观测；流动点与基准点相距应不超过20km。

4、GPS技术在工程测量中的发展前景

在工程测量的工作中，GPS技术发挥着至关重要的作用，而且其发展前景也是相当可观。

（1）GPS技术与作业的环境和距离没有关系，其测量的精度非常高，像公路、铁路等比较特殊地形的地籍测量也是相当方便的。

（2）GPS技术在取得地籍控制点的三维坐标时，速率也非常快。

（3）针对界址点的测量，GPS―RTK技术可以更快、更有效地完成，而且界址点的放样也能够实现。

（4）在测量过程中，GPS技术主要的局限就是信号受到干扰，所以，GPS技术在使用时，其有些信号的干扰问题可以通过全站仪的测量进行解决，这会使工作效率提高的更快。

5、结语

伴随科技的进步，GPS系统的开发应用会更加完善，目前已经实现了cm乃至mm精确定位，并已广泛应用在了工程测量、不同类型的变形检测、大地测量及地基测量等领域，已经是工程控制网主要建立方式。与传统的测量方法相比，GPS测量技术的优势是不可比拟的，不但使作业的强度大大降低，而且其测量的速度与精度等都达到了工程勘测定界工作的相关规程中的标准。此外，在资金费用与经济效益等方面也都有了很大的提高。所以，在GPS定位技术进一步的应用与研究基础上，在进行工程测量的过程中，GPS定位技术的作用将会更广，测绘技术的发展也会更加快速。GPS定位技术的功能应用范围极大，还有更多未知的潜能未被挖掘出来，等待我们进一步探究发现。