淺析工程測量中的GPS技術工程測量

上海千年城市規劃工程設計股份有限公司 201108

摘要：隨著我國社會的進步，經濟的發展，工程規模的增大，工程測量的工作量越來越大，這就要求人們加快工程測量的進度、速度，同時工程規模的增大和重要性的突顯，要求工程質量的提高，這就要求工程測量速度加快的同時要確保工程測量的質量。本文主要分析了工程測量中的GPS技術工程測量。

關鍵詞：工程測量；GPS技術工程測量；優勢；應用

1 GPS技術在工程測量中的特點及優勢

1.1 GPS技術特點

（1）可以全天候作業，在任何時候、任何氣候、任何場合下都能不間斷地進行工程測量作業。

（2）測站之間無需通視，測站之間可以是高山阻隔、可以是大江大海阻斷，只要是測量上空開闊便于信號的接收，則不會影響工程測量的進行和精度。

（3）定位的精度極高。一般雙頻GPS接收機基線解精度為5mm+1×10-6D，而紅外儀標稱精度為5mm+5×10-6D，GPS測量精度與紅外儀相當，但隨著距離的增長，GPS測量優越性愈加突出，其測量精度相對于傳統光學儀器測量則精度可謂極高。

（4）觀測時間短，速度極快。采用GPS布設控制網時每個測站上的觀測時間一般在30～40 min左右，采用快速靜態定位方法，觀測時間更短。時間短，則速度極快，效率極高。

（5）直接提供三維坐標。GPS測量在精確測定觀測站平面位置的同時，可以精確測定觀測站的大地高程。

（6）攜帶便利，操作簡便。GPS工程測量儀器，越來越先進，越來越小型化，越來越便于攜帶，其測量的自動化程度越來越高、操作越來越簡便，越來越智能化，并自動記錄存儲有關測量成果，甚至處理相關數據。

1.2相比其他傳統工程測量儀器和測量方法，GPS測量具有如下的技術優勢：

（1）采用GPS 技術測設方格網，比常規方法適應性更強。

（2）GPS方格網點位精度高、誤差分布均勻，不但能夠滿足規范要求，而且具有較大的精度儲備。

（3）采用點位中誤差作為方格網測量精度指標是可行的，它比用相對中誤差表示精度指標更為合理。

（4）采用GPS方法布設大地控制網，因其圖形強度系數高，能夠有效地提高點位趨近速度。網形優化比較方便。

（5）采用GPS-RTK測設建筑方格網與常規測量法相比，效率可提高一倍以上，并能大幅度降低作業人員的勞動強度。一個參考站可有多臺流動站作業，流動站不需基準站指揮，單人即可獨立作業。

2 GPS技術在工程測量中的應用

在工程建設過程中，GPS技術因其優勢迅速得到推廣利用，具體在水利工程、海洋工程、治河工程和鐵道工程建設，地質勘測、等都廣泛使用GPS測量儀器進行測試。

（1）區域差分GPS系統

利用兩臺GPS接收機（一臺具有基準站功能）就可構成差分GPS定位系統。目前應用最廣的技術是偽距差分和相位平滑偽距差分，定位精度提高到±1.5m，一般作用范圍為40km。這一技術已經成為差分GPS的最主要的技術手段。為了提高定位精度和保持偽距差分的可靠性，出現了準載波相位差分GPS，定位精度可達到50cm，成為1：500 大比例尺水深測圖、疏浚、拋石等工程的有力手段。

（2）RBN/DGPS

這是交通部在我國沿海區域建立的無線電指向標/差分全球定位系統。整個系統由均勻分布在沿海的21個臺站組成，為我國沿海提供差分GPS的24h服務，使用戶在300km海域內接收差分信號，得到5-10m的定位精度。用戶只要擁有一臺信標GPS接收機，就可利用這一免費信號資源，進行實時差分定位。此技術正在得到大力推廣。

（3）廣域差分GPS系統

它是利用分布在全世界或全國各地的基準站對GPS進行連續觀測，從而計算出衛星軌道改正數、衛星鐘差改正數和電離層改正數。利用專用大功率電臺或專用衛星將這些改正數發送給用戶。用戶利用這些改正數對測得的觀測量進行修正，最后計算出點位坐標，精度可達到1m。這樣的差分方式定位精度不受距離限制。目前，用戶只要擁有一臺廣域差分GPS接收機就可接收香港上空Omistar衛星的廣域差分信號進行精密定位，但屬付費應用。

工程測量中的GPS技術的應用最為得力的是GPS—RTK技術（實時全球動態定位系統技術），其由基準站和流動站組成，建立無線數據通訊是實時動態測量的保證，其原理是取點位精度較高的首級控制點作為基準點，安置1臺接收機作為參考站，對衛星進行連續觀測，流動站上的接收機在接收衛星信號的同時，通過無線電傳輸設備接收基準站上的觀測數據，隨時校正坐標和測量精度。這樣用戶就可以實時監測待測點的數據觀測質量和基線解算結果的收斂情況，根據待測點的精度指標，確定觀測時間，從而減少冗余觀測，提高工作效率。

GPS—RTK技術具有良好的特性：（1）實時動態顯示經可靠性檢驗的厘米級精度的測量成果（包括高程）；（2）徹底擺脫了由于粗差造成的返工，提高了GPS作業效率；（3）作業效率高，每個放樣點只需要停留2～4s，其精度和效率是常規測量所無法比擬的；（4）應用范圍廣，可以涵蓋公路測量（包括平、縱、橫），施工放樣、監理、竣工測量，養護測量，建筑物變形測量，GIS（地理信息系統）前端數據采集諸多方面。

3 GPS技術在工程測量中存在的不足

（1）測量地域不空曠造成信號接收出現干擾現象，從而信息不準，造成測量一定的誤差，甚至導致信號的非線性傳播與影響，計算時引入一定的誤差。

（2）GPS—RTK測量技術的實施過程中，必須先符合起算基準點的精度，該起算點應該為高等級的控制點，且起算基準點和觀測點之間具有較好的位置關系，進行觀測時，基準點的精度要經過若干個高等級控制點的連續測算、復核，要求基準點的坐標在各個方位觀測情況下具有一直的精度，這個要求較高，工作量很大。

（3）在進行小型工程測量過程中，由于區域范圍很小，GPS測量技術的優勢得不到體現，最終還是要用傳統測量方法和常規測量儀器進行聯測，增大工程測量的工作量。

（4）GPS測量過程中，所選擇的控制點位置的差異也會直接影響到觀測點位的精度。開發的電子地圖，這些電子地圖相互不兼容，從而影響測量成果共享和交流等。

4 結束語

在工程測量領域中，由于GPS定位技術自身獨特而強大的功能，充分顯示了它在該領域實際測量工作中比常規控制測量具有更大的優越性和適應性，同時也存在一些不足，還有待于進一步研究改善來適應實際測量工作。隨著該技術的飛速發展和普及，以及相關技術的應用，GPS 定位技術將在城市建設及工程測量中得到更加廣泛的應用。

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