芻議GPS測量技術在工程測繪中的應用

楊書明+王春衛+劉正鋒

摘 要：GPS就是全球定位系統，它是隨著現代科學技術的迅速發展而建立起來的新一代緊密衛星導航定位系統。GPS衛星定位測量是研究利用GPS系統解決大地測量問題的一項空間技術。隨著全球定位系統（GPS）技術的快速發展，GPS測量技術也日益成熟，GPS測量技術在工程測繪中逐步得到應用。本文對GPS測量技術在工程測繪中的工作原理、特點及控制進行了探討。

關鍵詞：GPS測量技術；工程測繪；工作原理

1994年由美國研制的GPS全球定位系統投入使用，其應用范圍包括各個領域，其是以衛星為基礎的無線電衛星導航定位系統，特點為全能性、全球性、全天候、連續性與實時性等。作為測繪領域內的高科技技術，RTK技術是建立于GPS基礎上的實時動念定位技術，與常規GPS測量方式相比，在野外測量中RTK的精度更高，也可以說RTK為GPS應用的重大里程碑。目前，GPSRTK技術已經將高效、科學的測量定位技術提供給了測量工程，在該技術大力推廣中，促使GPS技術逐漸代替傳統測繪技術進行地面測量與采集數據等工作，也為工程測量工作的順利進行提供了可靠的保障。

1 GPS系統的工作原理

GPS測量過程中，基準站把全部接收的衛星信息與其基準站信息利用通訊系統向各個流動站進行傳遞。在衛星數據接收中各個流動站還可進行基準站傳遞信息的接收，如流動站將初始化工作完成后，控制器就可以利用接收到的信息進行及時計算，并將流動站點位坐標顯示出來。

GPS接收機（2臺或2臺以上）、數據傳輸設備、有關處理軟件為GPSRTK系統的重要組成部分?，F階段主要選取雙頻機作為GPS接收機，數據傳輸設備則具有較多形式，以無線電臺為主，電臺發射信號半徑的大小將對GPSRTK作業范圍的大小產生重大影響。在處理軟件選擇中，要求其必須能夠對整周未知數進行快速結算，并能對用戶站在WGS-84下的坐標進行結算，同時能夠轉換坐標系統與高程系統等。

2 GPS定位系統特點

伴隨國民經濟增長速度的不斷提升，我國工程建設質量標準也得到了有效提高，工程建設與國計民生息息相關，其工程測量效果的優劣也得到了人們的關注。隨著改革開放的不斷深化，我國工程測量事業也得到了極大的發展。

1、定位精度高。目前GPS測量基線的精度已經由過去的10提高到1O～，而GPS靜態相對定位的精度也提高到了毫米級甚至亞毫米級，尤其是高程精度也達到了毫米級。GPS實時動態定位精度也有顯著性的突破，可以達到厘米級的定位精度，可以滿足各種工程測量的要求。大型建筑物、構筑物變形監測，在采用特殊的觀測措施、精密星歷和適當的數據處理模型和軟件后，平面精度可達亞毫米級，高程精度可穩定在lmm左右。

2、觀測時間。GPS技術定位耗時較短，實時動態定位模式自用幾秒時間就可完成流動站1分鐘～5分鐘才能完成的觀測，大大提高了測繪效率。并且，運用GPS技術的觀測站間不需要通視，只要求觀測站15°以上空間開闊性，這就大大降低了觀測環境與通視條件方面的限制，不僅縮減了測量時間及經費，而且使測量選點更具靈活性。

3、自動化水平高。目前我國GPS接收機已經趨向操作簡單化、體積小型化，觀測人員只要將天線整半、對中即可實現自動觀測，再通過數據處理軟什對數據進行即時處理并獲得測點三維坐標，其他觀測工作如捕獲衛星、觀測跟蹤等都可由機器自動化完成。

4、全球全天候定。GPS衛星的數目較多，且分布均勻，保證了全球地面被連續覆蓋，使得地球上任何地方的用戶在任何時間至少可以同時觀測到4顆GPS衛星，能有效保障在任何時間、任何地點實現連續觀測，并不會受到天氣變化的影響。

5、儀器操作簡便。隨著GPS接收機的不斷改進，GPS測量的自動化程度越來越高，有的已趨于“傻瓜化”。在觀測中測量員的主要任務只是安置儀器，邊接電纜線，量取天線高和氣象數據，監視儀器的工作狀態，而其它觀測工作，如衛星的捕獲，跟蹤觀測和記錄等均由儀器自動完成。結束測量時，僅需關閉電源，收好接收機，便完成了野外數據采集任務。

3 GPS測量技術在工程測繪中的應用

1、工程控制網建立

作為工程建設、管理與維護的前提，工程控制網的網型、精度必須與工程項目性質、規模相符，通常情況下，工程控制網具有較小的覆蓋面積及較大的點位密度，一般都會選取邊角網作為其常規方式。選取GPS定位方式進行工程控制網的建立，其內容包含：工程首級控制網、變形監測控制網、工程施工控制網等，其優點為點位選擇限制小、作業時間短及成本低。為達到毫米級精度，可選用載波相位靜態差分技術進行控制網的建立。

2、RTK的碎部測量與放樣

RTK技術是實時處理2個測站載波相位觀測量的差分方法?；鶞收?、移動站為RTK系統的重要組成部分。其工作原理為向用戶發送基準站采集的載波相位，按照基準站的差分信息用戶可求差解算用戶的位置坐標。一般都會在地形圖、地籍圖測繪及平面位置施工放樣等方面應用RTK技術。在碎部測量中GPSRTK技術的應用，不需要進行圖根控制的建立，可對工作效率進行有效提升。作為測量的一個應用分支，放樣要求利用相應方式通過儀器將認為設計好的點位標定于實地。放樣施工中，RTK技術必須進行界標點的標定，才能確保測量的精度。

3、像控點測量

作為航空攝影測量外業的主要內容，像控點測量對工程測量至關重要。傳統方式應進行大量導線的布設，以此對相應平高點進行測量。通過RTK技術進行測量，需在測區、測區周圍高等級控制點進行基準站的架設，流動站可對各像控點平面坐標、高程進行直接測量，如像控點架設難度大，可通過間接方式進行測量。相比傳統測繪方式，無需進行控制點逐級布設，相比靜態GPS測量，GPSRTK技術可縮短測量工程的時間、提升測量效率。

4、GPS變形監測

橋梁、水庫大壩、建筑工程地基沉降、位移等方面的監測都屬于變形監測。水準測量方式為常規監測技術，主要監測地基的沉降情況。地基位移、整體傾斜監測可選取三角測量方式。選用GPS技術進行地基水平位移監測，有效提升其精度，一般控制在-2毫米到+2毫米之間，高程測量精度則控制于-10毫米到+10毫米的范圍，由此可見，變形監測中GPS技術尤為重要。

4 結束語

綜上所述，伴隨我國工程建設規模的不斷擴大，工程測量應用也越加廣泛。GPSRTK技術作為工程測量的重要技術之一，在嚴重遵循GPSRTK技術規范的基礎上，要求相關單位在工程測量中，必須重視GPSRTK技術作業模式，對其性能進行全面把握，進一步研究GPSRTK技術，對其應用方法進行優化，只有這樣才能提升工程測量的精度與效率，才能為工程建設事業的發展提供可靠的保障。

參考文獻

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