城市工程測量中GPS 技術的應用研究

劉 占

(北京京昌工程測繪技術有限公司，北京 100000)

工程測量是城市工程建設不可或缺的部分，若沒有測量為工程提供數據和圖紙，那工程建設只是妄談，而在工程竣工后，通過開展工程測量可判斷工程是否存在安全隱患。隨著城市工程建設的不斷發展，對測量精度提出了更高要求，在操作上要求盡量簡單，觀測時間盡量較短，最好能實時監測、全天候監控。傳統測量手段由于其技術限制，在城市工程測量中的應用范圍有限。GPS 技術的出現能有效解決上述問題，基于該技術，不僅能實現動態的實時定位，野外測繪效率也很高，而且相關實踐表明，相較于常規測量技術，GPS 技術在縮短工期、降低成本、增強設計靈活性方面具有不少優越性，這些都促使GPS 在城市工程測量中得到廣泛應用。

一、GPS 技術優點

GPS 測量技術具有傳統測量技術不可替代的優越性:①用途廣泛，當前已廣泛用于大地測量、地殼板塊運動測量、工程放樣、工程監測網建立和各種工程測量中。②能進行全天候觀測，不受天氣影響，可保證變形監測的連續性。③自動化程度高，開展測量時應用GPS 接收機，只需準確安置天線，接通電源，啟動接收電源，即可進行自動測量，完成野外數據采集;若要進行連續測量，還能在無人值守狀態下采集數據，數據通過傳輸系統傳輸到數據處理中心，實現自動化測量和計算。④定位精度高，短距離精度可達毫米集，差分導航的精度可達厘米級;對于大型建筑物、構筑物的變形監測，采用特殊的觀測手段、精密星歷和適當數據處理軟件和模型后，平面精度和高程精度可達毫米級。

二、GPS 技術在城市工程測量中的應用

GPS 技術在城市工程測量中應用最廣的是RTK 技術，即實時動態測量技術，它是一種新的常用的GPS 測量方法，能夠在野外實時得到厘米級定位精度。

1.GPS RTK 技術在城市工程測量中的應用

在城市建設中，控制網面積大，要求的精度高，且隨著工程進度的不斷變化，測量數據也是不斷改變著的，需要高頻率的測量，應用GPS RTK 技術進行控制測量，可以在測區一定范圍內架設一定數量的基準站，利用流動站直接觀測控制網中控制點的三維坐標，不要求控制點之間必須通視，不能設觀測站點的控制點，可應用傳統測量方法，通過采用GPS RTK 技術可以實時知道測量數據和精度，當精度達到后可停止測量，不需要計算數據，若發現達不到要求之后返工，還可以實時判定解算結果是否成功，減少了冗余觀測，有利于節省人力和物力，提高工作效率。

利用GPS RTK 技術可對城市建筑物進行變形監測以及建筑物地基沉降、位移、傾斜狀況的監測，比如由于變形監測精度要求高，可分為幾個小的觀測時段進行，采用強制對中的措施，在＜4km 長度范圍的基線向量中，其測量結果一般能滿足變形監測精度需要。

另外，應用GPS RTK 技術還可應用于城市地形圖測繪中，主要是進行碎步測量作業，不需要布設控制點，僅需要一個測量人員在碎步測量位置將地形特征編碼輸入觀測手薄和接收機，通過儀器自帶的地形圖成圖軟件在短時間內就可得到城市地形圖，操作簡單，數據質量可靠。

2.城市工程測量作業流程

采用GPS RTK 技術進行城市工程測量必須按照一定的技術流程，以保證測量精度和測量作業的效率。首先，外業測量前，收集測區已有的控制測量資料，必要時進行野外踏勘，根據相應的測量等級要求收集控制點的坐標，并進行一定的復合檢驗。其次，設置基準站，選擇在開闊地區，選擇精度比較高的基準站坐標、有效的作業模式，合理的天線類型等。第三，采用電臺模式設置流動站，實際測量前，先對流動站進行初始化設置。第四，求定測區轉換參數，城市工程測量是在地方獨立坐標系上進行的，必須進行相應的轉換，可先在測區以GPS靜態方式布設均勻分布的高等級GPS 控制點，獲得個點WGS-84 坐標和地方獨立坐標系下的坐標，然后利用同一點的兩種坐標求出轉換參數。

3.GPS RTK 技術應用實例

某市工業園區為該市規劃建設新區之一，是未來幾年中該市城市基礎設施建設重點。測區地勢相對來說比較平緩，周圍高大建筑物較少，視野較為清晰。為確保轉換參數精度，共加進5 個高等級GPS 控制點，通過匹配，選擇殘差較少、精度較高的一組參數作為最終啟用參數。控制測量、放樣測量均采用GPS RTK，在不同時間段內，對同一觀測點進行重復測量，坐標較差比較見表1。另對相鄰觀測點間全站儀實測距離和RTK實測距離進行抽樣檢查，點號T111 與T112、T112 與T113、T115 與T116、T123 與T124 全站儀實測距離和RTK 實測距離較差分別為0.005m、0.015m、0.007m、0.003m。以上數據表明采用GPS RTK 觀測精度較高。結合實際應用，GPS RTK 既能滿足測量精度要求，實時提供點位坐標和高程，又能提高測量工作效率，能完全滿足城市建設需要。

表1 對同一觀測點進行重復測量的坐標較差比較(m)

三、結語

總之，隨著城市工程建設的不斷發展，對工程測量工作的各個方面都提出了新的要求，如何保證測量精度、提高工作效率、發揮工程測量在縮短工期和降低施工成本方面的作用已成為我們面臨的重要課題。GPS 技術尤其是GPS RTK 技術的出現為城市工程測量提供了新的方法，應用于城市工程測量中，GPS RTK 技術能快速準確布置到網線，實施提供厘米級定位精度，并在不同時條件下遠距離傳輸三維坐標，所需測量人員少，工作效率高，作業方式靈活，相信隨著實踐的越來越多以及RTK 技術的不斷完善，GPS 測量技術將會更好地位城市工程測量創造價值。

［1］黃聲享，郭英起，易慶林.GPS 在測量工程中的應用［M］.北京:中國測繪出版社.2013.

［2］李向東，馬新生.計算機工程制圖與測繪［M］.北京:中圓電力出版社.2010.