GPS技術在工程測量中的應用

李忠偉 劉鑫 穆寶澤

摘 要：隨著科學技術的不斷進步，GPS技術越來越受到人們的廣泛關注，基于GPS技術高精度、高效率及靈活性強的優(yōu)點被應用于工程測量中，成為工程測量的重要方法之一。本文對GPS系統(tǒng)概述，GPS的組成，GPS技術的優(yōu)點，GPS技術在工程測量中的應用這四方面進行了簡單的論述。

關鍵詞：GPS技術；工程測量；應用

隨著經(jīng)濟和科學技術的不斷發(fā)展，人們對工程測量的要求越來越高，對測量的準確性和精確度也更加重視。GPS測量技術相比傳統(tǒng)測量技術有著十分明顯的優(yōu)勢，因此，在現(xiàn)代化的工程測量中得到了廣泛的應用。

一、GPS系統(tǒng)概述

GPS中文簡稱“球位系”漢譯為“全球定位系統(tǒng)”或者“衛(wèi)星實時測距導航”。該系統(tǒng)于20世紀70年代由美國陸海空三軍聯(lián)合組織研制。耗時歷經(jīng)20年，耗資將近300億美元，于20世紀90年代初期建成，主要為軍事導航定位服務。GPS通過衛(wèi)星發(fā)射在全球范圍內(nèi)無線電信號進行定位導航，全球覆蓋率高達98%，它的建成對美國重大航天技術的建成具有重要意義，標志著美國導航技術的時代性進步。GPS不但可以運用到國家軍事國防建設服務領域中，同時在民用上也被廣泛應用，而GPS定位技術的逐步成熟，也促使測繪技術掀起新的科學技術革命，推動了測繪領域的應用發(fā)展。

二、GPS的組成

GPS（GlobalPositioningSystem）即全球定位系統(tǒng)以全天候、高精度、自動化、高效益等特點成功的應用于各個學科領域里為各個學科的發(fā)展提供了堅實的基礎。GPS計劃始于1973年已于1994年進入完全運行狀態(tài)（FOC1）GPS的整個系統(tǒng)由空間部分、地面控制部分和用戶部分所組成。

（一）空間部分。GPS的空間部分是由24顆GPS工作衛(wèi)星所組成。這些GPS工作衛(wèi)星共同組成GPS衛(wèi)星星座，其中21顆為可用于導航的衛(wèi)星，3顆為活動的備用衛(wèi)星，這24顆衛(wèi)星分布在6個傾角為55°的軌道上繞地球運行。衛(wèi)星的運行周期約為12恒星時，每顆GPS工作衛(wèi)星都發(fā)出用于導航定位的信號，GPS用戶正是利用這些信號來進行工作的。

（二）控制部分。GPS控制部分由分布在全球的若干個跟蹤站組成的監(jiān)控系統(tǒng)所構成。根據(jù)其作用的不同這些跟蹤站又被分為主控站、監(jiān)控站和注入站。主控站的作用是根據(jù)各監(jiān)控站對GPS的觀測數(shù)據(jù)計算出衛(wèi)星的星歷和衛(wèi)星鐘的改正參數(shù)等，并將這些數(shù)據(jù)通過注入站注入到衛(wèi)星中去，同時它還對衛(wèi)星進行控制向衛(wèi)星發(fā)布指令，當工作衛(wèi)星出現(xiàn)故障時，調(diào)度備用衛(wèi)星替代失效的衛(wèi)星工作，另外主控站也具有監(jiān)控站的功能。

（三）用戶部分。GPS的用戶部分由GPS接收機數(shù)據(jù)處理軟件及相應的用戶設備如計算機氣象儀器等所組成。它的作用是接收GPS衛(wèi)星所發(fā)出的信號利用這些信號進行導航定位等工作。

三、GPS技術的優(yōu)點

（一）較高的測量精度，適用性強。傳統(tǒng)的測量方法會受到外界因素的影響，難以做到全天候的測量活動，而GPS技術不受環(huán)境因素的影響，可以不間斷地進行測量活動，極大提升了工作的效率。在測量工作期間，GPS能在各種條件與環(huán)境中進行工作。因此，它具有很強的適用性。此外，使用GPS進行測量工作的時候，范圍定點非常的重要，能夠保證檢測位置的準確勝，因此，具有很強的精準度。

（二）較高的靈活性、觀測時間較短。傳統(tǒng)的測量方法缺少了測量站點之間的通視活動，而GPS技術的應用有效地解決了這些問題，在進行測量工作以前保持測量站點之間的空間是開闊的，沒有高大建筑物等的阻礙與干擾，便可以進行測量站點的選址活動，保持站點之間的通視。同時GPS技術還可以減少觀測的時間，有些工程工期長，如果前期的觀測時間過長，就會影響到整體的施工進度，而GPS技術的應用解決了這樣的難題。

（三）高效率。與傳統(tǒng)的測量技術相比，GPS技術改善了工作的環(huán)境與條件，節(jié)省了人力、物力與財力，并能夠快速完成測量工作。使用自動化、智能化的測量設備，只需要進行簡單的操作便可以獲取到有效的數(shù)據(jù)信息，提高觀測的效率，降低工作人員的勞動強度。

四、GPS技術在工程測量中的應用

RTK（Real-timekinematic），即實時動態(tài)差分法是GPS技術在工程測量中應用最廣的測量方法。這是一種新的常用的GPS測量方法，以前的靜態(tài)、快速靜態(tài)、動態(tài)測量都需要事后進行解算才能獲得厘米級的精度，而RTK是能夠在野外實時得到厘米級定位精度的測量方法，它采用了載波相位動態(tài)實時差分方法。RTK技術可以說是GPS發(fā)展歷程中的一大突破，應用RTK技術，可以在野外進行外業(yè)測量時，在不到一秒鐘內(nèi)，實時得到精度在厘米級的定位數(shù)據(jù)，這在地形勘測、工程放樣上都有重大意義。

在城市建設和大型工程建設的過程中，控制網(wǎng)的面積大，要求的精度高，而且測量數(shù)據(jù)隨著工程的進度在不斷變化，需要高頻率的測量。傳統(tǒng)測量的定位點通常是位于地面的，隨著工程的建設，這些點中大部分會被不斷破壞，測量的進度也就被影響了。RTK技術則不然，應用這一技術，可以實時知道測量數(shù)據(jù)和測量精度，在精度達到之后，就可以停止測量了，不需要再計算出數(shù)據(jù)，然后發(fā)現(xiàn)達不到要求之后返工，還可實時地判定解算結果是否成功，以減少冗余觀測，縮短觀測時間，大大減少了人力的投入，節(jié)省了開銷。

在施工放樣的過程中，傳統(tǒng)的測量方式，例如經(jīng)緯儀交會放樣，全站儀的邊角放樣等，通常需要先人為的設計好點位，再實地標識出來，至少需要2人—3人共同操作，來回的去移動目標，如果碰上困難，還需要想其他很多方法才能成功的放樣，這樣做不僅費時而且費力。但是，采用RTK技術，只需要一人操作，把放樣點的坐標輸入終端，按照提示走到放樣點即可，而且這種放樣形式，不需要點間通信，直接通過坐標放樣，大大提升了放樣均度。

五、結束語

總而言之，GPS測量技術的發(fā)展與應用，給當前測量手段帶來了日新月異的變化，為工程測量工作帶來了極大的便捷，不僅提高了測量工作的效率，而且使測量結果更加精準，因而受到各界的廣泛重視，促進了工程測量行業(yè)的快速持續(xù)發(fā)展。

參考文獻：

[1]劉葉明.GPS技術在工程測量中的應用[J].科技風，2010，07：259-260.

[2]原濤.淺談GPS技術在工程測量中的應用[J].江西測繪，2013，04：53.

[3]王小燕.GPS技術在工程測量中的應用[J].江西建材，2012，06：229-230.