GPS測量技術在工程測量中的運用

李童

摘 要：GPS定位系統的研究起源于美國，主要應用于軍事研究，而后新一代的定位系統建成，功能更加全面，主要涉及的領域是地形圖的測量。GPS定位系統是基于無線傳輸系統，借助衛星導航儀開展的地形圖測量工作，其在應用過程中具有速度快、自動化能力、地理測量坐標準確等特點，因此其在各個領域中得到應用。

關鍵詞：GPS;測量技術;工程測量

1 GPS測量技術的特點

1.1 測量速度快

以往的GPS定位作業模式比較單一，只有靜態相對定位，其速度和精度也存在一定的局限性。GPS測量技術是對以前定位技術的創新和完善，其快速靜態定位方法和方式都得到了明顯的提高，GPS測量勞動生產率也得到了進一步的提高，新的GPS測量技術具有測量速度快的特點。

如果所要觀測的范圍是20km以內的基線，利用單頻接收機對其進行測量時一般需要1h，利用雙頻接收機需要15～20min。但是，如果在此過程中利用GPS技術建立相應的動態實時定位模式，其流動站的初始化觀測僅需要1～5min就可以進行定位了。因此，建立在GPS技術控制網基礎上的測量，能縮短觀測時間，提高觀測效率。

1.2 功能齊全

相關的技術研究表明，GPS技術除了具有測量速度快的優勢，還具有功能齊全等多種優勢，可以利用連續性的動態三維位置獲取工程中的相關信息并進行測量，合理應用三維速度和時間信息對其進行有效觀測。這種特點還可以用于測繪工作和導航工作中，從而不斷提高速度測試工作的有效性。

1.3 具備自動化功能

GPS測量技術與以前的GPS技術相比，其自動化功能有了明顯的提高，主要采用了智能型接收機對相關的儀器進行有效設置，在觀測的時候，測量人員只需要將儀器電源打開就可以觀察儀器運行狀況。此外，GPS會自動完成捕獲和記錄等工作。觀測完以后，還需要關閉電源，從而為相關設備的有效運行提供保障。

2 GPS測量技術的應用原理

在對GPS定位技術進行分析時發現，其中融入了物理與化學的相關知識，其涵蓋的學科范圍和基本原理都是非常廣的，將其有效應用到工程測量實踐中，可以通過GPS系統接收地面信息，再多角度對工程中的具體信息進行整合測量。

在目前的工程測量中，所應用的GPS定位技術主要有靜態相對定位和動態相對定位。其中，靜態相對定位技術可以通過同步觀測目標對多臺地面接收裝置進行合理應用，然后按照相關要求進行排列，發揮具體設備在工程測量中的作用。靜態相對定位技術的觀測時間需要維持在45min左右。測量完成后，需要將結果交由專業人員進行統計，并對其中的數據信息進行處理。與動態相對定位相比，靜態相對定位技術操作流程簡單，但是動態相對定位技術可以對工程測量中的一些位置進行精確控制，保障測量信息的準確性。

一般情況下，GPS接收器在對其觀測對象進行定位時，主要通過二維定位系統對其進行有效定位，在此過程中，操作人員應結合具體的要求設置水平角度和觀測點，將其角度控制在10°以上。但是，如果在此過程中存在一些建筑物，或是其他的遮擋物阻礙了接收器，則會嚴重影響工程測量的有效性。因此，在科學技術不斷發展的背景下，不僅需要對GPS系統進行有效應用，發揮虛擬現實技術在其中的作用，還要結合工程測量中的不足，對實際的測量方案進行調整，從而為GPS測量技術在工程測量實踐中的科學應用提供條件。

3GPS技術在工程測量中的應用

3.1 外業測量

在外業測量環節，不同GPS作業模式的操作要點不同，工作人員應注意以下事項：（1）在采取經典靜態定位方式時，需要同時在基線兩端部位設置信號接收機，同步對4顆及以上的GPS衛星進行跟蹤觀測，要求將1km范圍內的相對定位誤差控制在5mm以下。隨后，對基線觀測封閉圖形進行平差處理，減小測量誤差。（2）在采取快速靜態定位方式時，在測區內設置1處基準站、1處流動站，各站點內均安裝信號接收機，基準站負責對GPS衛星進行持續跟蹤。流動站負責依次在各點位對GPS衛星開展，觀測作業。這項技術主要適用于建立工程控制網，需要將基準站與流動站間距控制在20km以下，將GPS衛星數量穩定控制在5顆及以上。（3）在采取準動態定位方式時，提前在測區設置1處基準點，安裝信號接收機持續對GPS信號進行跟蹤觀測。同時，將一處流動信號接收機依次在各站開展短時間觀測作業，對衛星信號進行連續跟蹤，避免出現信號失鎖問題。當出現失鎖問題時，需要將失鎖流動點的觀測時間延長2min。

3.2 數據采集及處理

（1）數據采集環節。工作人員首先對測量數據備份處理，開展一系列預處理操作，最大程度上減小人為、環境等因素對測量精度造成的影響，消除測量誤差，然后結合三維坐標、已知高程點數量等信息，準確評估所采集測量數據的質量與精確度，最后將測量數據導入相關軟件中。

（2）數據處理環節。根據測量需求，工作人員靈活運用網平差結算法與基線解算法開展數據處理操作。與傳統數據處理技術相比，可以輔助或替代人工進行自動化計算，提高數據處理效率，減小人為因素對數據精確度造成的影響。同時，能夠減小計算誤差、降低計算錯誤等問題的出現概率。可選擇組合采取靜態測量、快速靜態測量技術，當兩項技術所獲取測量值相似、測量精度符合相關標準時，則表明數據準確度得到保障，直接對GPS信號進行解譯處理即可。如果二者測量值偏差較大，那么表明測量精度受到點位位置影響，需要對測量數據進行優化處理，適當調整觀測時段，以此減小數據處理誤差。

3.3建立工程控制網

為滿足建筑工程測量要求，必須根據項目情況合理選擇工程控制網的網型、明確控制網精度要求。在測量項目中，工程控制網起到基礎保護作用，可為工程測量、安全監測等活動的開展提供基礎條件與準確參照。在建立工程控制網時，需要遵循分級布網、逐級控制原則，要求工程控制網具有良好精度、充足密度。因此，工作人員在應用GPS技術時，應做好選位與埋石作業，在適當位置埋設若干數量標石，應用載波相位靜態差分技術，按預定方案完成觀測作業，對觀測數據進行概算處理、控制網平差處理，將精度控制在毫米級。

3.4 工程突發狀況的應急處理

進行過測繪實訓的人都知道，在作業過程中，需要面對十分復雜的環境，各個方面都要很好的配合才能完成整個測繪工作，其中如果某一方面出現問題，就有可能導致十分棘手的突發情況出現，所以在建筑測繪工程當中，如果遇到突發情況，我們要知道如何應對，因此測繪信息和數據的重要性不言而喻，是整個測繪工程中最核心所在。在應急處理上，一般都會有幾種應對方法，首先是在獲取數據信息上，依靠GPS系統的準確性，分析數據并整合出編碼系統，減少失真情況的出現;其次，要對測繪所得的數據進行保護，依據GPS測繪技術自身的調節功能，實時制定出數據標準，保證精確性，減少人員操作失誤的發生。

4提高GPS測量精確度的基本方法

首先，對于城市空曠區域，對在建的建筑工程進行大比例尺地形圖的測量過程中，對于能夠充分的滿足GPS接收機數據采集要求的相關區域，利用GPS技術進行快速的完成碎步測量控制作業;但是在建筑物相對密集的區域，或者樹林密集的區域，會導致GPS技術應用過程中的初始化速度大大降低，不僅會影響到采集到的圖根點無法實現野外作業，同時全站儀測量GPS不能夠作用于基本的測區范圍。其次，GPS測量技術在應用的過程中，針對圖根控制點的測量過程，應充分考慮GPS高程的測量技術控制質量，同時，由于外業測量技術實施的過程中，不同的觀測條件下碎步點的控制測量質量要求相對較低，因此在已知高程的校核過程中，應采取科學合理的處理方式，以滿足GPS測量技術對精確度的要求。再者，對于不同型號的GPS地形數據測量產品或者設備來說，GPS信號會受到一定程度的影響，因此在使用的過程中容易造成初始化，這樣會大大降低地形圖中數據測量的精度，同時也會降低整個地形圖測量過程中的生產效率。

5結語

GPS技術測量的過程中具有眾多優勢，是目前建筑工程大比例尺地形圖測量中應用最多的技術類型，同時由于GPS接收機智能化和數字化技術的實現，其觀測質量主要受到衛星空間分布與衛星信號質量的影響。隨著GPS、GIS和RS等技術的開發與融合，GPS技術在建筑工程測量中應用將更為寬廣。

參考文獻：

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