剖析GPS技術在工程測量中的重要應用分析

廣西華南巖土工程有限公司 530001

摘要：GPS技術是現代科技發展過程中產生的一種定位技術。該技術的定位功能十分精確，所以在各種各樣具有定位要求的工作中該技術獲得了大量應用。GPS技術產生了良好的施工效果，特別是在現代化的工程測繪中，GPS技術可有效提高測繪的精準性，進一步促使工程產生了更加安全、可靠的經濟效益。本文在此從GPS的原理及應用流程出發，對GPS在工程測量的實際應用做了一定的研究

關鍵詞：GPS；工作原理；測量

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。

二、GPS技術原理

GPS技術的工作原理比較簡單，按照空間的位置關系，我們把GPS劃分為三部分：地球外空間衛星軌道、地面接收控制點、用戶接收信號的發射裝置。

通常來說，一定數量的地球外空間軌道衛星形成了一個系統，信號對用戶區域進行全面覆蓋，當用戶產生需求時，定位導航信號由空間衛星進行發射。通過計算機地面接收控制點處理衛星收集到的信號，反饋結果到空間衛星。

GPS技術的重點便是定位。根據定位方式進行分類，可以將GPS技術劃分為絕對定位和相對定位。實際定位方式的不同也會產生不同的應用，并且各有特點。相對定位按照的是幾何空間理論，已知三顆衛星之間的距離和測量位置，通過數學理論。利用三顆衛星的地點就能夠對實際測量位置進行推算。而絕對定位，是按照詳細的海拔數據、經緯度等信息，對測量位置的空間坐標積極確定。這兩種定位方式，都具有極高測量精度，可以綜合實際情況科學選擇。

三、GPS測量技術在工程測繪中的應用流程

1、定位測量點

選擇測量點時必須遵循便捷、安全的原則，便于布設GPS設備，盡量定位在視野開闊的作業環境內，避免影響GPS設備信號的傳輸與接收，排除外界電磁的影響，確定GPS的測量點后，需要記錄到測繪圖紙內，為后期測繪提供圖紙依據。

2、構建測量標志

GPS技術中的測量標志，主要是起到指示、提示的作用，待測量點定位完成后，需要安置測量標志，用于指導GPS測量的整個過程。由于工程測繪環境的影響，測量標志的構建并沒有統一的方法，基本按照測量人員的經驗設置，比較常見的方法時埋入標石，既可以發揮標識作用，又可以穩定標志。

3、測量觀測

測量觀測是GPS技術中的重要環節，GPS測量屬于室外作業，促使GPS需要嚴格遵循室外觀測的要求。例如：某地籍項目測繪中，在GPS室外觀測中增加衛星導航，兩者需在協調狀態下才能實現高質量的測繪服務，該項目人員設置到GPS技術后，利用衛星收集測量信息，通過導航系統觀測GPS接收的衛星信號，充分利用開機觀測的方法，保障測量觀測的技術性。

4、數據分析

GPS測量數據的分析，基本是由計算機完成，利用計算機中的外業檢測，確保數據分析的準確度，確保數據結果貼近工程實際，完善GPS測量中的數據庫。

四、GPS測量技術在工程測繪中實際應用分析

1、城市建設中應用

城市控制網具有精度高、面積大等特點，并且大多數城市在建設時都位于地面，在后期持續建設過程中，就會出現不用程度的破壞。想要快速而準確的為進一步建設提供控制點，只是選擇常規的加測繪技術，不但工作量與難度巨大，并且整個測繪過程下來所需時間過長，最終測量的精度也不一定能夠滿足建設需求。將GPS測量技術應用在城市建設中，可以在滿足城市規劃建設的基礎上，對城市控制測量的準確性以及測量速率進行調整與控制。要求在正式測繪前，應以測量地區較小比例地形圖為參考，并進行野外勘察工作，最終結合城市建設特點來完成整個測繪工作。例如，在對一個工程項目進行測繪前，應確定項目名稱與測量地區已控制點，保證地區滿足工程測繪需求.

2、水下地形測繪應用

海港、海岸以及碼頭等工程的建設，在進行工程設計時，必須要以施工點水下地形圖為依據，針對這一點可以選擇應用GPS測量技術來完成。傳統測量方式大多選擇用測探儀，根據超聲波的方式來測量水深并繪制地形圖，或者是選擇用潮位儀來對潮位進行測量，以此來確定水下地形高度。選擇GPS測量技術來對水下地形進行測量，除了能夠解決平面位置測量問題外，同時能夠應用差分GPS定位系統對地下水地形進行測繪。對于水下地形的測繪，可以選擇將測深儀、差分GPS接收器以及潮位儀等與終端設備相連接，構成完成的水下測繪系統來進行測量。

3、工程測繪應用

GPS測量技術應用在工程測繪中，可以建立起區域GPS網，創造出更好的條件來為城市與工程控制網。GPS測量技術所具有的高測量精度，擴大了其在工程測繪中的應用范圍，例如高層建筑物檢測、大壩變形檢測以及地面沉降檢測等，更好的提高了工程建設的穩定性與安全性。其中，工程變形的檢測，主要是利用GPS測量技術的三維定位精度高的特點，收集工程變形的各項數據，測量精度可以大大1.0PPm～0.1PPm，提高工程測量的準確性與安全性。

4、GPS定位技術的應用

在工程測繪中應用GPS 技術，它的原理就是結合幾何與物理學的一些基礎原理，對GPS 系統空間分布的衛星加以利用，通過地面接收裝置完成對物體的測量。在目前來說靜態相對定位和動態相對定位是國內外工程測繪中應用GPS 測量技術的主要兩種技術方法。靜態相對定位很簡單，只需要將地面接收裝置按照一定的規范排列完整即可，同步觀察的時間為45min 左右，由專業工作技術人員進行數據的收集和處理。而動態相對定位是以載波相對觀測量作為觀測依據，首先選取工作點，然后再進行其他地面接收裝置的安裝，從不同角度進行觀測。

5、GPS 變形監測

變形監測主要是監測像大橋、水庫大壩、高層大樓等建筑物、構筑物的地基沉降、位移以及整體的傾斜等狀況。常規的監測技術是應用水準測量的方法，監測地基的沉降；應用三角測量（或角度交會）的方法監測地基的位移和整體的傾斜，由于被監測物體通常都是幾何尺寸巨人，監測環境復雜，監測技術要求較高，因此應用常規技術不僅觀測時間長、勞動強度大，而且難以實現自動化監測。而GPS 技術由于定位精度高，不需要通視、可全天候工作等特點。研究表明，利用GPS 進行水平位移觀測可獲得小于士2mm 精度的位移矢量，高程的測量也可獲得不大于士10mm 的精度。因此，GPS 在變形監測中越來越受到廣泛的應用。

五、結語

綜上，GPS測量技術朝向自動化的方向發展，在很大程度上降低了人工作業的強度，優化工程測繪的整個過程，促使其更加適應現代工程行業在測繪方面的需要。GPS測量技術在工程測繪中得到廣泛應用，一方面提高數據測繪自動化的能力，另一方面GPS成為工程測繪的基礎技術，融合其他測量技術，共同推進工程測繪的發展，提供優質的測繪服務。

參考文獻：

[1]黃聲享、郭英起、易慶林.GPS在測量工程中的應用.北京：中國測繪出版社，2007

[2]陳斌.淺談新技術在工程測量中的應用[J].科學之友，2011，（12）.