討論GPS技術在工程測量中的應用

滕州市房地產管理局 277599

摘要：社會經濟技術的迅猛發展提供了可靠的科學技術保障，各行各業在如此的良好環境與條件下遍地開花，尤其是計算機網絡技術的普及更是迅速。信息全球化的趨勢日漸突出，而全球定位系統（簡稱GPS）可以為全球范圍內的信息傳遞與流通提供過硬的技術支持，在工程測繪工作方面扮演著重要的角色。基于此，筆者將GPS定位測量技術的特點與優勢及其在工程測繪中的應用原理進行結合，在工程測繪中的定位測量技術的具體應用及其重要作用提出了一些自己的見解，并展望了其在工程測繪方面的發展前景。

關鍵詞：GPS技術；工程測量；組成；應用；

一、GPS組成概述

全球定位系統（Global Positioning System簡稱GPS），是利用GPS定位衛星，在全球范圍內實時進行定位、導航的系統。GPS起始于美國軍方的一個項目，主要目的是為陸海空三大領域提供實時、全天候和全球性的導航服務，并用于情報收集、核爆監測和應急通訊等一些軍事目的，后來，GPS逐漸擴展到工程測量的領域，完成從軍事應用到民用整個過程的轉變。GPS是全球范圍內的定位和導航，為了更加準確的進行定位，我國就開始了全球定位系統接收設備的研制工作，國家進行了很大的投入。隨著我國航天技術的逐漸成熟，在軌衛星的數量也越來越多，全球定位系統信號的接收工作也變得相對容易起來。全球定位系統的研究進入到了一個新的階段。

1.1 空間衛星部分

全球定位系統的空間部分主體是空間衛星，定位系統全面建成之后一共有24顆衛星，這24顆衛星分布在不同的軌道平面上，每個軌道平面都有三顆以上的軌道衛星。軌道平面與赤道平面的夾角為五十五度。這樣就保證了能夠時刻對地球的任何一個地點進行實時探測定位。

1.2 地面控制部分

全球定位系統第二個重要組成部分就是地面控制系統，地面控制系統又可以分為三部分：分別是主控系統、注入系統和監測系統。地面控制系統的主要作用是保證空間衛星的正常運行，并且對空間衛星運行狀況進行調整。在調整結束之后，將衛星的最新運行參數匯總反饋到與衛星相關的設備中去，保證定位的精確。

1.3 用戶

這里所說的用戶并不是我們理解的通常意義上的用戶，這個用戶的概念是針對于全球定位系統來說的。沒有具體的指向，闡述的是一個服務的整體。簡而言之就是全球定位系統提供的授時和定位服務。具體指向某一設備的話就是地面接收機。接收機的主體是天線、電源和主機。最重要的部分是主機，主機的主要作用就是對空間衛星發送的信息進行接收處理并進行相關的設備檢查。主要工作原理就是在接收到衛星的相關信號之后，就進行內部的數據處理，然后得出相關的導航數據，最后根據得出的數據得出有用的信息。

二、GPS在工程測量中的應用

2.1 GPS在建立工程的控制網中的應用

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。

2.2 GPS在變形監測中的應用

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。

2.3 GPS系統在工程測量中的外業工作

在GPS的外業測量中，最重要的是選點。結合工程實踐經驗，對于測量選點應當選取設備便于安裝，而且視野開闊的地方，包括在已有建筑物和在建高層建筑操作層上的適當位置。為了有效地確保GPS信號不受到周圍建筑物的干擾，在測點應當選取在視場周圍沒有障礙物的地方（包括已有建筑物）。同時為了便于測點的擴展觀測等用途，測點也適宜選取在交通便捷的地方。結合工程實踐經驗，我認為，為了更準確地選取合理的測點，選點人員應當到現場采取實地勘察，根據實地情況而選取合理點位。同時選取的測量點應當能形成網狀，有利于采取點連接方式，測點選取完成后可對其采取埋設標志，但應當精確地定取測點，同時應確保埋設測量點的標石能永久穩定，尤其是對于施工場區外的點，更應當對測量點采取有效的保護措施，對于測量點的定名應當與建筑工程施工單位協商后確定。鑒于工程施工期間有較多施工人員，同時施工工序交叉多樣，這給標石的保護增加難度。為了便于標石的保護，應當采取專人保護。對于測量點的測量作業，通過獲取GPS信號，然后采取測量以及跟蹤處理，以獲得建筑施工所需要的定位信息和觀測數據。在天線安置工作完成后，則可以在合理的位置設置GPS接收機開始觀測。

2.4 GPS技術在圖根測量中的應用

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。

結束語

綜上所述，GPS定位測量技術以其獨具優勢的高精度、經濟高效等特點，在工程測繪中的應用相當廣泛，為促進工程測繪的良好發展提供了有力的技術保障，也為現代化城市建設及工程控制網建設奠定了扎實的技術基礎，為提高工程測繪的測量精度，確保測繪結果的科學、可靠創造了良好條件，大大加快了信息全球化趨勢的發展及社會經濟的發展與進步。

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