测绘工程中GPS的实际运用

摘要：GPS技术在测绘工程中的应用，在很大程度上提高了测绘的精确度，在测绘工程中取得了非常显着的效果，故本文对测绘工程中GPS的实际应用进行了详细的分析与探讨，以供参考。

关键词：测绘工程；GPS技术

中图分类号：P2文献标识码： A

一 、GPS技术的特点

（一）全球全天候定位

GPS卫星的数目较多，且分布均匀，保证了地球上任何地方任何时间至少可以同时观测到4颗GPS卫星，确保实现全球全天候连续的导航定位服务（除打雷闪电不宜观测外）。

（二）定位精度高

应用实践已经证明，GPS相对定位精度在50km以内可达10-6m，100-500km可达10-7m，1000km可达10-9m。在300-1500m工程精密定位中，1小时以上观测时解其平面位置误差小于1mm，与ME-5000电磁波测距仪测定的边长比较，其边长较差最大为0.5mm，校差中误差为0.3mm。

实时单点定位(用于导航)：P码1~2m ；C/A码5~10m。

静态相对定位：50km之内误差为几mm+(1~2ppm*D)；50km以上可达0.1~0.01ppm。

实时伪距差分(RTD)：精度达分米级。

实时相位差分(RTK)：精度达1~2cm。

（三）观测时间短

随着GPS系统的不断完善，软件的不断更新，目前，20千米以内相对静态定位，仅需15到20分钟；快速静态相对定位测量时，当每个流动站与基准站相距在15KM以内时，流动站观测时间只需1到2分钟；使用实时动态定位模式的时候，每站观测仅仅需要几秒钟的时间。所以使用GPS技术建立科学的控制网，能够在很大程度上提高施工作业的效率及精确度。

（四）测站间无需通视

GPS测量只要求测站上空开阔，不要求测站之间互相通视，因而不再需要建造觇标。这一优点既可大大减少测量工作的经费和时间（一般造标费用约占总经费的30%～50%），同时也使选点工作变得非常灵活，也可省去经典测量中的传算点、过渡点的测量工作。

（五）仪器操作简便

随着GPS接收机的不断改进，GPS测量的自动化程度越来越高，有的已趋于“傻瓜化”。在观测中测量员只需安置仪器，连接电缆线，量取天线高，监视仪器的工作状态，而其它观测工作，如卫星的捕获，跟踪观测和记录等均由仪器自动完成。结束测量时，仅需关闭电源，收好接收机，便完成了野外数据采集任务。

如果在一个测站上需作长时间的连续观测，还可以通过数据通讯方式，将所采集的数据传送到数据处理中心，实现全自动化的数据采集与处理。另外，现在的接收机体积也越来越小，相应的重量也越来越轻，极大地减轻了测量工作者的劳动强度。

（六）可提供全球统一的三维地心坐标

GPS测量可同时精确测定测站平面位置和大地高程。目前GPS水平可满足四等水平测量的精度，另外，GPS定位是在全球统一的WGS-84坐标系统中计算的，因此全球不同地点的测量成果是相互关联的。

二 、RTK 定位技术

RTK 定位技术是基于载波相位观测值的实时动态定位技术，它能够实时地提供测网站在指定坐标系中的三维定位结果，并达到厘米级精度。在RTK 作业模式下，基准站通过数据链将其观测值和测站坐标信息一起传送给流动站。流动站不仅通过数据链接收来自基准站的数据，还要采集 GPS 观测数据，并在系统内组成差分观测值进行实时处理。流动站可处于静止状态，也可处于运动状态。RTK技术的关键在于数据处理技术和数据传输技术。

RTK 技术当前的测量精度（RMS）：平面 10mm+2ppm； 高程 20mm+2

由于 RTK 数据链的传播限制和定位精度要求，RTK 测量一般不超过 10km。各等级测量要求可按 以上计算某个测区的最长流动站距离。但在中小比例尺测图时，在等高距大于2米时， 测距放宽至不大于15km。可将当等高距小于2米时，应不大于10公里。但要注意下列要求：

（一）GPS 接收机的性能要高，且机内有先进的数学模型，能确保长基线进行正确整周未知数的求解。

（二）数据链的性能要好，传送距离要远，能正确无误的将参考站的数据发送到流动站。

（三）根据无线电传播的规律，参考站和流动站离地面要有一定的高差。

（四）参考站和流动站之间必须没有山体、楼群之类的遮挡，另外作业区域内还不能存在强烈的电磁波等干扰。

三 、参考站的设置

（一）参考站上仪器架设要严格对中、整平。

（二） GPS 天线、信号发射天线、主机、电源等应链接正确无误。

（三）严格量取参考站接收机天线高，量取二次以上，符合限差要求后，记录均值。

（四）参考站的定向指北线应指向正北，偏离不得超过左右 10 度。对无标志线的天线，可预先设置标志位置，在同一测区内作业期间，应每次标志指向做到基本一致。

四、测绘工程中 GPS 技术的有效运用

随着冷战结束和全球经济的蓬勃发展，美国政府宣布2000年至2006年期间，在保证美国国家安全不受威胁的前提下，取消SA政策，GPS民用信号精度在全球范围内得到改善，利用C/A码进行单点定位的精度由100米提高到10米，这将进一步推动GPS技术的应用，提高生产力、作业效率、科学水平以及人们的生活质量，刺激GPS市场的增长。据有关专家预测，在美国，单单是汽车GPS导航系统，2000年后的市场将达到30亿美元，而在中国，汽车导航的市场也将达到50亿元人民币。可见，GPS技术市场的应用前景非常可观。

（一）有效运用于像控点测量中像控点测量主要用在航空摄影测量工作上，传统的方式需设置大量导线测量平高点。 采用 GPS 技术后，只需在测量区域内设置高等级点基准站， 在流动站就可进行各个像控点平面坐标及高程的测量工作，不方便设置高等级基准站的像控点，可采用间接的测量方法，例如采用交会法，它由手簿提供。GPS 技术可以达到像控点要求的精度。测绘工程中的 GPS 技术的像控点测量作业与传统的航空摄影测量作业相比，取消了分级进行布置控制点。 测绘工程中的 GPS 技术也不同于静态的 GPS 测量作业，它减小了作业时间，提高了至少 3 倍的作业效率。 采用了测绘工程中 GPS 技术的像控点测量作业时间大大缩短，一般都不会超过 2 天。 外业作业也变得的方便可行，采用元野外式的测量方法，内业也没有了加密的工序，提高了速度以及定向的精度。像控点的精度也符合像片定向要求。有效运用于线路中线定线中测绘工程中 GPS 技术可以应用于城市中道路中线放样， 由一人就可以完成全部的放样工作。通过将线路中的参数（线路起点坐标、线路终点坐标、半径、曲线转角）分别输入到测量中 GPS 的外业控制器，进行放样工作。放样方法有多种，可以根据桩号进行放样工作，也可根据坐标进行放样工作，这两种放样方法之间还可以调换使用。 放样屏幕上可以显示带有箭头的偏移量以及偏移坐标，可以进行前后左右的移动，减小误差到设定值以内。 通过 GPS 技术在线路中线定线中的应用，可以明显的提高中线放样的工作效率。例如，可以在没有控制点的情况下， 在一个工作日进行 3 千米的道路定线工作，GPS 技术也能满足规定的线路定线精度要求。

（二）有效运用于控制测量中由于城市的建成区以及规划区需要大量的测绘工作，城市的控制网面积大、控制精度高、使用频率大导致工程测量工作速度减慢，快速准确的做好控制点供应，可以大大提高测量工作的进度。 常规的控制测量要求做到点间通视，很费工费时，最后测量的精度也不准确、不均匀。 例如导线的控制测量工作。 GPS 的静态测量方法名企业点间通视要求，最后测量的精度也很高，但存在的不足是测量后还需要进行资料的处理工作，不能及时的了解定位效果，如果内业的精度没有达到既定的要求就要返工处理。 在应用了测绘工程中 GPS 技术后，可以有效的解决测量的精度问题以及测量的工作效率问题。GPS 测量同静态 GPS 观测点大体一致 ，都在同一点位进行测量 ，测量的坐标差值也很小。 可能在常规仪器中进行导线的观测有一些差别，这是由于常规测量的误差长期积累造成的。

总之，由于GPS是一种全天候、高精度的连续定位系统并且具有定位速度快、费用低、方法灵活多样和操作简便等特点，所以在测绘领域中得到了极其广泛的应用。

参考文献：

[1]孙兰彩. 论GPS技术在测绘工程的有效运用[J]. 科技致富向导,2012,（8）.

[2]胡连柏,齐利强. 工程测绘中GPS测量技术的应用[J]. 科技信息,2012,（7）.

[3]樊能均. 工程测绘中GPS测量技术应用综述[J]. 科技创新与应用,2014,（2）.