浅谈GPS技术在工程测量运用中遇到的问题及解决方法

摘要：GPS作为一种定位系统，由于其在测量的过程中不受气候条件以及一些通视条件的限制，能够精确的进行测量，并且操作简单等特性，被广泛的应用到了现代工程测量之中。但是GPS技术在工程测量中也会出现一些问题和误差，本文就从GPS的涵义及组成特点出发，简单阐述一下GPS技术在工程测量运用中遇到的问题，并分析提出解决的方法。

关键词：GPS技术；工程测量；问题；方法

前言

在工程的测量中对于GPS的应用，能够很大的提高测量的效率，并且通过计算机等设备的操作，减少了人力的损耗，降低工作强度，让局部困难的工程测量也成为了现实。所以说，在工程测量中GPS的应用可以说是带来了一场效率以及技术的革命，为现代工程的顺利施工提供了科学的保障。要在工程测量时实现高精度、高标准、高时效就要充分的对GPS技术加以应用和研究。当然GPS技术在工程测量中也会出现一些问题和误差，解决好这些问题也成了关键。下面就GPS技术的涵义、组成及应用，谈谈运用中所遇到的问题并提出解决措施。

一、GPS的涵义及组成

1、GPS的涵义

GPS中文简称“球位系”，就是全球定位系统，也有的人将其翻译为卫星实时测距导航。随着这个技术不断成熟以及科技的不断进步，这一技术渐渐的就从军事应用中扩展开来，也被运用到测绘各个领域。GPS技术是主要是通过在目标点设置一个GPS接收机，在某一时间同时接收三颗以上GPS卫星所发出的数据，通过对数据的处理和计算从而能得出这一时间内GPS接收机到GPS卫星的距离。人们可以通过用这些卫星的三维坐标，用距离交会的方法计算出目标点的三维坐标，简单来说就是依靠卫星来进行导航定位的技术。这类GPS坐标主要分为两类，一类是以空间坐标为固定的坐标系统，第二类是以地球相对固定的坐标。我们在实际工程测量中常用的是以地球相对固定的坐标来进行数据测量的，并通过坐标系统的转换来进行坐标的变换，以达到地面测量点的准确和数据的可靠。

2、GPS的主要组成

GPS主要由空间卫星，地面控制以及用户设备三个部分组成。下面简单介绍一下：

（1）GPS的空间卫星部分主要是由24颗卫星组成，其中21颗是工作卫星，3颗是轨道备用卫星。这24颗卫星均匀的分布在6个轨道平面之上，离地面的平均高度为20200km，并且运行一周期所需的时间大约为11h58min。这个部分，是信号传送的一个主要部分，卫星通过无线电载波将一些信号传输到地面接收器，让卫星的位置信息等让地面接收器通过计算机等进行时时掌控，以此工作。

（2）地面控制是GPS的重点部分，也是保证GPS正常运行的关键。主要是由一个主控站，三个注入站以及五个监测站组成。主控站通过卫星所传输的数据进行卫星轨道参数的计算以及一些钟差参数的计算，然后再将这些数据编制呈导航电文，传送到注入站，注入站继续讲电文注入到相关设备之中，从而完成整个GPS的定位以及测绘。

（3）用户设备则是一些GPS的接收机以及数据处理软件等，这些设备用来捕获卫星信号，跟踪卫星的运行，并且通过一些计算软件的处理获取到所需要的信息。

GPS系统采用了距离交会法，根据已知的卫星瞬时坐标（ 、 、 ），确定用户天线所对应观测点的位置。设接收机天线的相位中心坐标为（x、y、z），则GPS卫星和用户接收天线之间的几何距离ρ= ，式中有X、Y、Z三个未知量，只要同时接收3颗GPS卫星，就能解出测站点坐标（X、Y、Z），在以上叙述中我们可以看到，用户可以平均同时观测到6颗卫星，所以我们可以经基线解算、网平差，求出GPS接收机中心（测站点）的三维坐标。

二、GPS技术在工程测量应用中的优缺点

相对于常规的测量方法来讲，GPS定位技术应用于工程测量有以下优点：

1、GPS技术在工程测量中应用优点

（1）测站间无需通视，提供三维坐标。在工程测量中，一直以来测站之间的通视是测量学的难题。而GPS能够使得选点更加灵活，让测站之间的通视问题得以解决。当然在进行GPS测量的过程中，也要考虑测站的上空的开阔，让卫星信号的接受更加准确；并且用GPS进行工程测量，在能够精确的测得观测点的平面位置的同时，还能够提供三维坐标，让观测更加科学准确。

（2）定位精度高，测量时间短。在小于50km的基线上进行测量，GPS的测量精度可以达到1×10-6，而在大于1000km的基线上测量，GPS的测量精度则可以达到1×10-8；并且相对于普通的测量技术，GPS方法布设大地控制网，因其图形强度系数高，能够有效地提高点位趋近速度。采用布设控制网时每个测站上的观测时间一般在1～2h左右，其观测时间只需1～2min。

（3）操作简单，全天侯工作。定位系统可具有自动记录数据、自动平差计算、跟踪观测等功能，操作简单，提高了工作效率。相对来说，由于GPS测量的自动化程度高，所以对于观测人员来说就方便了很多，他们只需要做好辅助工作，然后再将所接受的数据进行处理即可获得观测的内容；并且GPS测量还可以全天候的工作，不需要时间的间断，具有很高的效率。

三、GPS在工程测量中遇见的问题及解决措施

1、GPS在工程测量中遇见的问题

（1）GPS接收信号稳定性问题

GPS测量技术尤其是RTK-GPS技术在实际测量中会出现短暂的信号不稳定，或在某个区域中测量精度偏低的现象，主要是以下几个原因造成的：复杂多变的施工现场条件对GPS信号构成干扰和遮挡，使得观测的卫星数量减少，几何图形因子变小，卫星信号减弱；多路径效应也是导致GPS测量定位精度降低的主要因素之一；在山岭重丘区，由于离GPS基站较远，部分涵洞和桥梁桩基多在深沟中，使GPS测量定位难以固定，放样精度较差。

（2）GPS测量精度易受测量时段影响

在经常使用GPS测量仪器过程中，我们往往会发现在一天的某个时间段内，GPS接收的卫星数据多达8、9颗，精度因子较低，测量精度较高；有时候卫星数据只有4颗，测量接收的信号明显不行。

（3）工程测量中遇到的电源问题

野外测量时，作业的时间比较长，GPS基准站的电源很难坚持到最后，在没有多余电源情况下，应当充分利用现有的资源。

2、实际常用的解决措施

（1）稳定性解决措施

首先，在选择GPS点时，尽量选择地势高，树木遮挡少的导线控制点。其次，在使用RTK-GPS测量放样时，避免离GPS基站点太远。根据需要放样的内容选择距离较近的GPS基站控制点。

（2）因测量时段影响采取措施

在进行GPS外业测量作业时，我们要仔细的统计和总结出该区域的卫星数目情况，尽量选择卫星数目多，精度高的时候进行作业。目前，要想从根本上改善GPS卫星不稳定问题，只有增加国家的卫星测量数和加快“北斗”测量系统建设，能彻底全面的提高GPS精度。

（3）在野外测量为了提高工作效率，一定会有汽车等交通工具，这时如果汽车电瓶的功率与GPS基准站的电源功率相同，就可以利用汽车的电瓶代替GPS的电源。这里要注意一点，替换电瓶以后，RTK要重新初始化，这是要复测两个已知点，防止出现假值问题。

结论

GPS技术在工程测量领域已经得到了广泛的应用，并且技术也是越来越成熟。由于GPS定位技术自身独特而强大的功能，充分显示了它在工程测量领域实际测量工作中更大的优越性和适应性，同时也存在一些问题，因此，在工程测量中，GPS技术还需进一步研究改善来适应实际测量工作。

参考文献

[1]刘叶明.GPS技术在工程测量中的应用[J].科技风，2010，（07）

[2]金玲玲.GPS在高速公路工程测量中的应用[J].安徽建筑，2010（02）：