GPS在精密工程測量中的應用研究

胡建軍 張超

摘 要：伴隨當前我國經濟發展速度進一步加快，工程項目也在逐步增多，GPS技術在測量行業應用非常廣泛，在技術方面也越來越完善，除了可以在一些普通工程當中進行測量之外，GPS技術還可以在一些精密的工程測量當中進行使用。和一些普通GPS控制測量相比，GPS精密工程測量在外業測量、數據處理等諸多方面都有一定的差異，所以相關人員一定要將這個技術的優勢充分的發揮出來，對相關領域進行深入的研究，保證讓測量數據的可靠性和精確性提高，加快精密測量行業的快速穩定發展。

關鍵詞：GPS；精密工程測量；應用；坐標基準

1GPS系統的構成

GPS系統主要是由地面監控站、天上的衛星和用戶設備三個部分組成。空間衛星并非只是一個衛星，而是有很多衛星組合而成的，通常條件來說需要有正常運行的21顆人造衛星以及三顆備用的在軌衛星共同組成。在這些衛星運行的過程中在各個軌道平面當中均勻的分布，這樣就可以讓GPS用戶在任何時間任何地點都能夠觀測到6顆以上的衛星。最多的時候可以觀測到9顆衛星，這樣就可以24小時不間斷對衛星的無線電載波進行接收。在衛星信息定位的過程中，衛星是動態的已知點，而且同步衛星可以與地球的自轉同步運動。

在整個控制系統當中，地面監控站也是非常重要的，一個GPS監控站，分為5個監測站、3個注入站以及1個主控站。在全球的各個區域當中分布，簡而言之，主控站主要用于對GPS衛星發送到地球的各種數據進行接收，并且對這些數據進行匯編和處理，將處理好的數據向注入站當中發送，注入站對這些數據進行處理，接著向衛星當中發送，并且進行存儲。

GPS接收站是計算機和數據軟件等終端設備共同組成的設備，整套用戶設備可以對衛星信號進行捕捉，并且對衛星的運行情況進行跟蹤，終端設備當中的相關軟件可以有效的分析獲得的信號，并且通過計算獲取在地球上的三維坐標，進而進行定位，用戶設備在GPS定位系統當中是非常重要的一個部分。

2關于GPS定位技術的技術特性分析

在當前GPS定位技術是一種系統化的定位技術，在進行精密工程測量的時候，其技術特點如下所示。

首先在測量的過程中，其區域范圍較小，而且網中基線相對較短，一般來說需要將其控制在5公里以內，另外在工作的過程中，GPS接收機衛星信號通常條件下也會出現一些誤差特性，比如說對流層折射誤差、衛星鐘差等。通過相關的差分計算，可以有效的控制和抵消出現的公共誤差，通過GPS定位技術可以合理的對觀測方案進行制定，保證設計方案的規范化，可以獲得精準的測量結果。

其次，可以使用精密衛星星歷在精密定位的條件下，合理的對精密衛星星歷進行使用，通過這樣的方式可以有效的獲取衛星軌道信息、GPS衛星軌道參數等相關信號，可以保證對測量誤差進行控制，并且讓測量值的精確度提高。

第三，很容易獲得較高的相對精度。在wgs84坐標的條件下，通過GPS測量技術能夠獲得較好的相對精度，如果采用的測量方法較為合適，有機的結合一些數據處理技術，在通過網平差之后可以保證GPS的相對精度達到毫米級，另外如果細化測量技術，甚至可以達到亞毫米級，這樣可以符合精密工程測量的具體需要。

第四，可以靈活的選擇工作點，在通視方面的要求不嚴格，通過常規測量方式進行測量的過程中，需要保證相鄰側觀測點相互通視，這樣在工作的過程中就會出現很大的制約，另外還需要讓連接點增加，通過這樣的方式符合要求不單單會造成工作量大幅度增加，還會對精確度產生影響，而通過GPS技術進行測量不需要對各個點間的通視條件進行考慮，讓選取工作點的靈活度大幅度提高，可以確保測量的精確性。

最后，自動化程度較高，可以全天候的進行自動觀測。GPS技術是一種單純系統，簡而言之用戶只需要進行GPS信號的處理就可以讓晝夜觀測得以實現，就算是在有霧或者小雨的條件下，常規觀測無法進行，GPS技術的應用也不會受到較大的影響力，與此同時，GPS定位技術還能夠簡便的進行外業觀測，利用計算機來進行信號的內業處理，這樣可以獲得較為準確的數據，而且在操作過程中具有較高的效率，而且成本較低，優勢非常明顯。

3GPS在精密工程測量中的應用

精密工程當中通過GPS定位技術的使用可以有效的提高測量工作的工作效率，讓人員的勞動量降低，在進行工程測量的過程中具有非常重要的意義，一定要重視GPS在精密工程測量中的應用。

3.1建立精密工程控制網

在進行精密工程測量的過程中，控制網具有覆蓋面積小，而且點位密度較大，精確度較高等諸多優點，與項目工程的性質和規模相結合，合理的確定精密控制網的網型以及精度。在精密工程網當中，一般條件下使用的是邊角網，可以為工程的維護管理和施工打下堅實的基礎，精密工程測量的過程中合理的對GPS技術進行使用，能夠形成完善的工程控制網，主要包含了隧道工程控制網、變形測量控制網等。

在進行精密工程控制網建設的過程中，GPS技術的優勢非常明顯，可以通過載波相位靜態拆分技術進一步提升測量的精確度，在精密工程控制網監理的時候，合理的這GPS進行應用，可以讓點位選擇范圍擴大，讓測量時間大幅度縮短，并且有效的提升控制網的質量。與此同時，這種技術在測量的過程中可以節約建設成本，可以讓測量的費用大幅度降低，尤其是在一些隧道工程及道路工程。在測量過程中，通過GPS技術能夠將控制網縱向過長或者橫向過短等問題有效的解決。在此過程中可以通過GPS點形成三角鎖，保證長距離路線坐標的一致性。與此同時，在一些隧道地鐵等地下工程施工的過程中，貫通速度和貫通精度是非常關鍵的，通過GPS技術可以有效的建立地下工程控制網，有效的解決出現的一些問題，尤其是縱向跨度過大的問題，保證工程在建設的過程中具有較高的貫通速度和貫通精度。

3.2設置GPS基線向量網

GPS基線向量網需要重視觀測前后的設置。在觀測工作開始之前一定要與實際情況相結合，合理的進行GPS測量方案的制定。在方案內容當中，重視測量目的測量的范圍以及相關的人員。在確定相關要求之后還需要注意對工程建設后期的數據進行分析，比如說資金的限制、工期的要求等。依照相關的規范進行工程測量技術方案的編制，加強前期準備的工作。在準備的過程中，需要注意相關細節，在方案編制的過程中需要加強整體化、規范化、合理化。

要進行測量的過程中，需要安排相應的人員進行測量和選點埋石等相關工作。在測區進行GPS精密測量的過程中，首先需要熟悉測區點位的具體情況，主要包含了測區的交通情況、點位位置，防止在測量的過程中出現一定的麻煩，需要對衛星預報進行仔細的研究，在此條件下合理的選擇觀測的時間點，并且與觀測的進度以及衛星的具體情況相結合，優化調整精密工程測量方案，派出專門的人員進行外業測量，還需要及時的對外業數據進行收集和獲取。

在測量的后期一定要注意測量數據結果進行認真的分析評估，通過外業觀測對基線向量的質量進行調查，并且獲取相關控制點內部各點坐標，對GPS控制網的整體數據進行研究和分析，進一步總結相關的技術和經驗，并且對獲得的成果進行分析和驗收，保證獲取的數據符合要求。

結束語

和傳統的測量技術相比，GPS定位技術不管是在適用性方面還是在精確度方面都有非常明顯的優勢，可以讓工程測量過程中的出現的問題得到有效的解決，讓工程測量的效率和質量大幅度提高。

參考文獻：

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[2] 周長軍，高新穎.GPS在工程測量中的應用及對其發展趨勢的展望[C]//河南省學術年會.2009.

（作者單位：上海振華重工（股份）有限公司長興分公司）