工程测绘中GPS测量技术应用综述

摘要：在国内外各类工程项目的建设中，GPS测量技术在工程测绘中的应用发挥了重要的作用，并且成为推动国内工程测绘工作效率和质量提升的重要因素。与传统的测量技术相比，GPS测量技术具有精确度高、技术含量高、测量时间短等特点，而得到了广泛的应用，但是在工程测绘中GPS测量技术的应用仍然存在一定的局限性和弊端性，导致其具备的功能难以全面发挥，进而客观造成工程测绘质量的降低，不利于工程项目的设计、施工预验收等环节的开展和进行。该文仅就国内工程测绘中GPS测量技术应用的现状作以浅谈，并且有针对性的提出技术强化与改进措施。

关键词：GPS测量技术　工程测绘　应用

中图分类号：P2　文献标识码：A　文章编号：1007-3973(2011)003-037-02

随着现代电子技术在工程测绘中的广泛应用，以及现代工程项目对于建设与质量标准的不断提升，国内工程测绘中逐渐应用了较为先进的GPS测量技术，测量方法也有了科学的发展。GPS测量技术在工程测绘中的应用是现代电子技术与传统测量技术的有机结合，在不同规模、类型的工程中都能发挥重要的作用。在GPS测量技术的应用中，测量人员要对各具体操作流程进行严格的控制，以实现测量结果的精确性和科学性，进而保障工程测绘结果更好的服务于项目建设。

1、GPS测量技术概况

在国内工程测绘行业的形成与发展过程中，经历了数次较大规模的技术革新，其中GPS测量技术的出现促进了工程测绘领域的重大变革，而且成为国内工程测绘整体工艺与技术水平发展的重要影响因素。与传统的测量技术相比，GPS测量技术在速度、精确度、操作程序、费用等方面都表现出了较为优越，而且GPS测量技术基本取消了常规的测距、测角手段，使得其测量范围逐渐扩大。在国内工程测绘中，技术人员通过利用GPS所特有的卫星定位技术构建的GPS网，可以将实地测量的各类数据通过GPS网传输到工程测绘管理部门，相邻点的距离可以达到上万公里，而且有效保证了测量工作的连续性和精确性。例如：利用GPS高差与三角高差的差值分析，对比数据由GPS网中随机拙取，共抽取8条基线，并对其进行三角高差测量。由此可以得出，每一段的GPS高差与三角高差的差值都优于规范要求，在小面积范围内GPS高差精度已经达到了四等高程导线的精度。

GPS系统的全称为卫星测时导航或全球定位系统，它是以卫星为基础的无线电导航定位系统，是美国国防部于1973年12月批准研制的。整个系统由空间GPS卫星星座、地面监控系统以及用户设备GPS接收机三大部分组成。近年来，由于美国政府取消了部分GPS系统限制民用精度的政策，并且研发了一系列用以提高民用精度的技术，且进一步改善系统的可用性、可靠性和安全性，使得GPS系统开始广泛的应用于各种运载工具的导航以及高精度的大地测量、精密工程测量等诸多领域。

2、GPS测量技术在工程测绘中的应用

工程测绘的工作内容较为复杂，而且对于精确性、技术性的要求也相对较高。与传统的测绘方法相比，GPS测量技术具有定位速度快、成本低、不受天气影响、点间无需通视、不用建标等许多优点，而且仪器及设备小巧轻便，操作简单便捷。经过20余年的实践证明，GPS系统是一个高精度、全天候的全球性无线电定位系统。GPS测量技术在工程测绘中已经发展成为一个多领域、多模式、多用途的高新技术类型。

2.1　GPS定位技术的应用

在工程测绘中，GPS定位技术应用的原理主要是将几何与物理学科一些基本原理的结合，并且利用GPS系统空间分布的卫星及其与地面接收装置，实现测量物体的多角度定位。目前，国内外工程测绘中应用GPS测量技术中的定位技术主要包括：静态相对定位和实时动态相对定位两种模式，其中静态相对定位的操作流程较为简单，需要由多台地面接收装置排列成一条或数条基线，同步观测时间可以达到45分钟左右，其测量结果需要由专业的技术人员进行统计和处理。实时动态相对定位则是以载波相对观测量为基本依据，一般需要选取点位较为精确的控制点作为测量工作的控制基站，并且通过安装一台或多台地面连续接收装置连续观测不同角度传送的实施动态信息。

一个GPS接收机必须同时接收4颗卫星才能进行三维定位。对于实时厘米级定位精度，则要求同时接收5颗以上的卫星。在理想情况下，因为GPS系统有24颗卫星环绕地球运动，通常在水平角10度以上都能观测到7颗卫星。但如果附近有山、建筑物或其他遮挡物，则所能观测到的卫星会更少，这样接收机就很难定位，故有些应用还要与惯性导航技术相结合。

2.2　虚拟现实技术的应用

在传统的工程测绘中，由于大部分测量工作都需要由人工进行，而导致各类安全事故的频繁发生。在工程测绘，尤其是对于某些地质条件较为复杂的地区进行实地测绘时，利用GPS虚拟现实技术创建的工程测绘环境具有逼真、交互作用的特点。应用GPS系统中的计算机绘图和虚拟现实技术可以快速、有效地以一系列三维图像在计算机屏幕上清楚的显示工程测绘的全部流程，以及应注意的安全事项即重点测量项目等。为了有效解决工程测绘中测量技术应用效果不理想的问题，测量前进行必要的模拟流程分析是极为重要的，也是保证测量方案增强可操作性、技术性和安全性的先决条件。目前，国内在部分矿井工程项目的测绘中，普遍应用GPS的虚拟现实技术进行测量方案的演练，进而可以及时查找出测量方案中存在弊端和问题，及时组织人员进行修改和完善，最终保证GPS测量技术在工程测绘中发挥出应具备的作用。

2.3　施工临时水准点的测量与确定

在工程测绘的水准测量中，设计单位应用传统测量技术得出水准点普遍距离较远，这是由于设计中未进行严密的预算与实地考察而导致的。通常情况下，设计单位给出的水准点一般都在500－1000m之间，施工时使用很不方便。施工临时水准点的测量与确定是指利用GPS接收机采集来自GPS卫星的导航信号，其作业过程大致可分为天线安置、接收机操作和观测记录。外业观测应严格按照技术设计时所拟定的观测计划进行实施，只有这样，才能协调好外业观测的进程，提高工作效率，保证测量成果的精度。例如：在部分大型公路工程项目的实地测量工作中，应用GPS测量技术测量人员可以通过观看卫星同步图片，对路基高度进行全面分析与考虑，并根据实地地形地貌，可以沿路线方向间隔200-250m左右补置一个施工用水准点。水准点可设在附近房基、机井台等较坚固处，或自己埋设，并对每个加密水准点位置做详细记录。

3、结束语

通过多年来的实践和理论研究表明，GPS测量技术在工程测绘中，能够大大提高工程测量的可靠性和作业效率，并且极大的降低了作业强度，适应现代社会“快节奏”的要求，也使技术人员能从繁重的实地测量工作中解放出来。但是，毕竟GPS测量技术有别于普通的常规测量，某些测量错误不容易被发现，这些都还有待广大技术人员在今后的工程测绘实践中去摸索和总结。

注释：

①汪键林GPS测量技术在工程测绘中的应用[J].中国新技术新产品，2010，(2).

②武晓龙，许斌锋.应用GPS测量技术建构物动态监测思路探讨[J].科技资讯，2009，(6).

③牟翠伟，安洁.浅析GPS测量技术在房产基础测绘中的应用[J].山东国土资源，2009，(14).

④王涛.GPS测量技术在工程测绘中应用和特点[J].黑龙江科技信息，2009，(12).

⑤车谦刚，徐万祥.GPS测量技术在海阳市城区控制中的应用研究[J].工程地质计算机应用，2008，(7).

⑥王力军，孟宪军.GPS测量技术和全站仪在山区测图高程控制测量中的应用探讨[J].科技创新导报，2008，(5).