工程測量中GPS技術的精準應用分析

中圖分類號：TU198 文獻標識碼：A文章編號：2096-6903(2025)05-0092-03

0 引言

在現代工程測量領域內，GPS技術的應用已經滲透到各個層面，它加速了現代定位技術的革新步伐，并通過融入新技術提高了工程測繪的精確度，精準對接了日益增長的工程建設需求。GPS技術憑借其操作便捷、測量精度卓越等特性，在建筑工程、礦山開采等多樣化的工程測量場景中均展現出強大的應用潛力與優勢。

1GPS技術與工程測量簡述

GPS，即全球定位系統，它融合了全方位導航與精確定位功能的高端技術。其核心工程架構涵蓋地面監控體系、衛星星座網絡及用戶接收終端3大部分，這三者緊密協作，依托衛星通信技術，共同實現精準導航與定位服務。

在實際操作層面，GPS技術能夠迅速且精確地捕獲目標位置的三維坐標與詳盡的地理數據，其全天候的工作特性極大地增強了在各類應用場景中的適應性和靈活性。工程測量貫穿于項目規劃至竣工的各個核心階段，是確保工程質量達標的重要基礎，它要求測量工作必須達到高度的精確與準確，以提供可靠的施工依據。依據工程類別與測量對象的不同，工程測量可細分為建筑測量、交通測量、水利水電測量、礦山測量及軍事工程測量等多個領域[]。GPS技術憑借其自動化程度高、測量精度卓越及廣泛適用性等特點，在這些多樣化的工程測量任務中均展現出了強大的應用潛力與優勢，滿足了各類復雜測量需求。

2GPS技術在工程測量中的應用優勢

2.1提升定位效率

在測繪技術現代化發展的推動下，GPS技術的應用邊界不斷拓展，通過與眾多前沿技術的深度融合，共同催化了新興測繪技術的蓬勃興起。

GPS與RTK技術的創新結合，引領了快速動態定位技術的革新，并構建了一種高效的數據采集模式。此模式下，其以穩定性良好的流動站作為基準，對動態變化中的觀測點進行實時監測，能夠瞬間捕捉并精準計算出其位置信息，實現了定位數據的即時獲取與高精度解析，縮減了觀測周期，大幅度提升了定位效率，確保了測量結果的精確性與可靠性，充分滿足了現代工程測量對速度與精度的雙重高標準要求。

2.2精準化定位數據

在工程測量領域，定位數據的精確度是衡量測量技術性能的核心指標，它直接關聯并深刻影響著測量結果的準確性及整體測量質量。GPS技術的引入為提升定位精度與效果開辟了新路徑，其靜態定位能力精度可精細至毫米級，展現了顯著的技術優勢。在追求高質量的現代工程建設背景下，實現高精度的工程測量是保障項目質量達標的核心環節。

隨著科技的飛速進步與持續創新，GPS技術攜手先進的數據處理算法，正不斷突破精度極限，其在工程測量領域的應用前景愈發廣闊，為行業帶來更加精準、高效的測量解決方案。

2.3 靈活應對時效需求

GPS技術的亮點在于其靈活的定位時效性，它賦予了工程測量領域前所未有的動態與實時追蹤能力。在定位作業過程中，GPS系統能夠持續保持高效、即時的定位狀態，確保信息的實時更新。這種靈活性使得工程測量能夠隨時隨地針對目標進行精確觀測，還允許全程追蹤并記錄觀測點位置的細微變化，為工程測量的各類應用場景提供了詳盡準確的數據支撐[2]。

2.4應用領域廣泛

隨著衛星系統取得了飛躍式發展，GPS衛星網絡已實現了全球范圍內的均衡布局，增強了GPS系統接收衛星信號的頻率與穩定性。這為GPS實現全球精準定位奠定了堅實基礎，并推動了衛星定位精度的提升，降低了定位誤差。當前，GPS技術已能夠確保地面任意位置均能穩定接收到至少4顆衛星的信號，實現了對觀測點的全天候、不間斷監測，大幅削弱了天氣條件、地形地貌等外界因素對定位精度的負面影響。

3工程測量中的GPS技術

3.1GPS靜態測量

GPS靜態測量技術作為一種專為高精度定位需求設計的工程測量方法，通過GPS接收器在預設觀測點保持靜止狀態，接收并解析來自衛星的連續信號，進而提升定位的精確性。該技術能憑借較長的觀測時長實現高精度定位，適用于對位置精度有嚴苛標準的工程項目，但也面臨耗時較長的問題，因此在時間緊迫的測繪任務中不適用。

在靜態測量的技術范疇內，主要涵蓋絕對定位與相對定位兩種策略。絕對定位技術依托衛星與觀測站間距離的精確測量，結合已知的衛星瞬時坐標，通過空間后方交會原理來確定觀測站的具體位置。由于衛星與接收機時鐘難以完全同步，再加上相對論效應的影響，獲取的測量值被稱為偽距。盡管可通過導航電文參數進行部分修正，但接收機時鐘誤差的精確校準仍存在問題，常被視為求解過程中的未知數處理。為確保定位精度，通常需至少追蹤4顆衛星，以求解出觀測站的三維坐標分量及接收機時鐘誤差4個核心參數。此方法能生成豐富的冗余觀測數據，增強定位精度，但缺乏同步觀測站數據的比對，再加上大氣折射、衛星鐘差等難以完全通過線性組合消除的誤差源，限制了絕對定位的極限精度。

靜態相對定位技術采用多臺GPS接收機同步觀測相同衛星群，于不同觀測站點固定位置進行，它能夠精確確定各站點在WCS-84坐標系下的相對位置。通過多站同步觀測，可有效降低衛星軌道誤差、接收機鐘差、電離層折射等共同誤差的影響，利用觀測值的巧妙組合策略，提升定位精度。在實施靜態GPS測量時，需構建科學合理的工程控制網，輔以其他測量方法（如導線測量）驗證，確保控制網的三角測量與導線測量原則得以遵循，并滿足國家高等級控制點的標準，對于次級控制點的布設，則需加密處理，并借助全站儀、棱鏡等儀器完成精確測量。在外業作業中，需嚴控操作流程，確保測量結果的可靠性，一旦進入靜態相對定位測量階段，則無需再顧慮觀測點間的通視問題，從而簡化了測量流程，提升了工作效率。

3.2 RTK測量

3.2.1RTK測量技術

實時動態載波相位差分技術（RTK，Real-TimeKinematic）是一種基于GPS載波相位觀測值的實時高精度定位方法。該技術通過同步分析兩個觀測站（基準站與流動站）的載波相位數據，實現了動態環境下的即時、高精度位置測定。在測繪作業中，基準站負責將自身的載波觀測數據及精確坐標信息，通過專用數據鏈路實時傳輸至流動站。流動站則同步接收來自GPS衛星的載波相位信號，并與基準站傳來的數據進行相位差分計算，從而在極短時間內（通常幾秒內）解算出高精度的位置坐標，如圖1所示。

RTK技術以其卓越的實時性與高精度特性，廣泛應用于對位置信息實時性要求較高的工程領域，如土木建設施工中的精準定位、航空攝影測量中的動態跟蹤等[3]。然而RTK技術的有效實施高度依賴于基準站的穩定布設與數據傳輸質量，因此其應用范圍易受到基準站選址及通訊條件等因素的限制。

3.2.2RTK測量技術的優點

在RTK測量實踐中，放樣作業精準。移動站負責執行精確的測量放樣任務，通過移動站搭載的高性能接收設備，工程師能夠實時驅動并執行放樣測量。測量初期，系統確認接收機已完成初始化，并隨即提供該區域內的垂直與水平精度等核心參數，為后續作業奠定堅實基礎。在正式放樣前，必須將設計數據如DTM模型、點位坐標、曲線參數及道路布局等預先導入測量設備，隨后啟動測量軟件中的RTK放樣模塊，用戶可依據需求選擇相應選項。放樣過程中，RTK系統實時顯示目標位置、水平偏差、當前觀測值等詳細信息，輔助操作人員精準定位，若遇放樣點與移動站間距過近情形，可借助RTK控制器進行即時實地校正，確保放樣精度。

RTK技術測量精度高，以其卓越的測量性能著稱，能在最遠達 20km 的范圍內實現厘米級的高精度定位，充分滿足各類工程測量的嚴苛要求。

4GPS技術在工程測量中的應用

4.1定位數據的采集和處理

在定位信息的采集過程中，應采用多源數據綜合分析與融合策略。運用GPS技術時，可借助多模態數據融合方法增強定位的準確性。此技術既依賴于GPS衛星信號，還需要整合其他傳感器的輔助數據，如慣性導航系統提供的連續運動參數以及地面測站觀測的精確坐標等。通過智能融合多樣化數據源，系統能夠更有效地抵御環境變化與天氣條件的干擾，確保了定位結果的可靠性與準確性。

4.2精確定位施工坐標

傳統測量手段在處理大范圍測量任務時，其局限性易導致誤差累積，進而影響測量結果的完整性與準確性。GPS測量技術以其卓越的精度，為工程施工提供了精確的地理坐標信息，確保了施工地點的精準定位，這對于保障工程建設的順暢進行、提升施工質量和維護作業安全至關重要。GPS測量技術具體有以下兩點優勢。

第一，提供地形地貌的精準解析。GPS測量技術所獲取的詳盡地理坐標數據，能夠與地形地貌數據庫無縫對接，為工程選址提供科學依據。面對復雜多變的地形環境，GPS技術憑借其高精度定位能力，結合衛星同步影像圖，實現了對現場環境的全面、深入剖析，助力決策者精準把握地貌特征，從而篩選出最優的工程施工地點，優化資源配置，降低施工難度。

第二，能夠與工程設計深度融合。在工程設計階段，精確的施工地點定位是確保設計方案可行性的重點。通過將GPS測量技術深度融入工程設計流程，不僅能夠實時獲取并更新施工區域的地形圖信息，還能促進GPS測繪系統與數字化設計軟件的緊密協作。這一協同機制使得設計人員能夠依托精準的地形模型進行創作，充分考慮現場地理條件，實現設計方案的精細化與現場環境的無縫對接。

4.3加強項目全程的動態監控

GPS技術可用于實施變形監測與動態定位，精準捕捉工程結構的細微變化與實時位置信息，并能夠助力構建高效的工程控制網絡，這一網絡覆蓋工程各核心環節，實現全方位、多層次的監測與控制。通過在關鍵建筑結構上部署GPS信號接收器，可以持續追蹤并評估工程項目的變形趨勢，高效完成工程橫斷面與縱斷面的監測與控制任務，確保工程結構的安全性與穩定性，為工程質量的持續監控與管理提供堅實的技術支撐。

5GPS技術在工程測量中的實踐應用

5.1城市規劃與測繪

隨著城市化進程的加速推進，高層建筑拔地而起，城市綠化水平提升，建筑物與樹木等自然及人造障礙物日益增多。這對測繪工作的通視條件構成了障礙，傳統測繪技術在此環境下遭遇局限。為了持續促進城市化高質量發展，精準高效的測繪數據成為城市建設項目規劃不可或缺的基礎，鑒于城市建設環境的復雜性，傳統測繪方法需精心布局控制網與可控點，并確保各點間視線無阻。這一過程耗費大量人力物力資源，還易因環境限制影響測量精度。

GPS技術直接利用衛星信號進行定位，徹底擺脫了通視條件的束縛，極大提升了測繪作業的效率，并有效降低了成本投入。GPS技術能夠迅速采集海量數據，結合RTK（實時動態載波相位差分技術）的應用，更是將工程測繪的速度與質量推向了新的高度，為城市規劃與建設提供了更加堅實、精準的數據支持。

5.2水域地形測繪

水下地形測繪對于水域工程規劃、海洋資源勘探等領域極為重要，GPS技術的引入，極大地促進了水下地形測繪的精確性與效率提升。在水下測繪場景中，構建一套完善的水下定位系統成為重點，該系統能夠確保即便在復雜多變的水下環境中，也能精確捕獲位置信息，通過集成聲吶探測、激光測距等先進技術，該定位系統能夠精準測定水下目標的位置坐標，進而實現對水下地形地貌的高精度測繪。

6結束語

相較于傳統測繪技術，GPS測繪技術以其卓越的測繪效率與精度脫穎而出，同時操作便捷性提升，徹底擺脫了通視條件等傳統限制因素，從而確保了更為優異的測量成效。為此，測量人員需深入掌握靜態測量、RTK等GPS測量技術的核心應用方法，不斷強化對測量精度的精細控制與技術優化。在實際操作中，應針對測量任務的具體類型與需求，靈活選用最為適宜的測量技術策略，以充分滿足當前工程領域對高精度、高效率測量的要求，進而提升工程測量的綜合效益與價值。

參考文獻

[1]楊妍.地質工程測量中數字化測繪技術的運用[J].智能建筑與智慧城市，2024(8):29-31.

[2]張洪波.GPS技術在貴南高速鐵路竣工測量中的應用[].科技資訊，2024，22(15):53-56.

[3]燕靜博.GPS高程測量技術在水利工程測量中的應用[].黑龍江水利科技，2024，52(7):122-124+133.