浅析GPS卫星定位系统在工程测量中的应用

【摘要】随着GPS应用的不断增多，GPS技术取得了较快的发展。不仅具有先进的定位技术，而且还具有较为强大的测量功能，这就使GPS技术在众多领域得以广泛的应用。在工程测量中，GPS由于测量精度较高，所以应用也较为广泛。文中从GPS的构成入手，对GPS的应用优势进行了分析，并进一步对GPS卫星定位系统在工程测量中的应用进行了具体的阐述。

【关键词】GPS；测量；误差；精度；方法

GPS也称为全球定位系统，其最开始在军事领域上进行应用，然后扩展到民用领域，而且在民用领域发挥着越来越重要的作用。GPS在应用过程中具有自己独特的优势，通过精准的测量，能够准确的进行定位。而且随着科学技术的发展，GPS接收机开始向小型化和小功耗的方向发展，这为GPS卫星定位系统在工程测量中进行应用奠定了良好的基础，再加之GPS定位方法也取得了较快的进展，所以在当前工程测量中GPS应用越来越广泛，不仅有效的缩短了工期，而且对于降低成本及确保设备的灵活性都起到了十分积极的意义。

1、GPS的构成

GPS由卫星群、控制系统以及用户三个部分组成。定位卫星分布在不同的轨道平面上，可以对地球上任何一点的信息都能够传到GPS系统，同时由地面控制系统来接收定位卫星传送过来的信息，并进一步对信息进行分析和处理，然后再将处理完成的信息由注入站传输到卫星上。主控制站对卫星进行实时控制，而监控站则对卫星的运行状态进行监控，确保GPS系统运行的稳定性。GPS用户作为系统的终端，通常都是利用GPS来进行卫星导航和定位，目前在道路交通和航海上应用较多。

2、GPS应用优势

2.1测量精度较高

利用GPS对进行测量时，在距离不断增加的情况下，其测量的精度也具有较好的稳定性。通过精准的测量，有效的确保了GPS定位的精度，通常情况下利用GPS进行定位，其平面位置误差都可以忽略不计。

2.2观测时间较短

近年来，GPS技术取得了较快的发展，卫星定位技术也不断完善，在这种情况下，GPS定位技术对于20公里以内的距离的静态物质可以在15至20分钟内进行精确定位。对于距离在15公里以下的基准站与流动站，不超过2分钟就可以实现静态相对定位。

2.3观测站之间不需要通视

在测量行业，长期以来都为了通视问题不断探索。但自GPS应用以来，这有效的解决了不同观测站之间的通视问题，可以灵活对观测站的分布进行选点。但在观测站选择时，还需要选择较为开阔的地带，这对于卫星信号的传输十分有利，而且可以很大程度上降低其他信号源所带来的干扰。

2.4三维定位

与地面平面测量相比，GPS可以提供三维定位，利用三维坐标的形式将三维定位有效的表现出来。目前三维定位技术相对较为成熟，可以在测量中进行广泛应用。

2.5操作便捷

利用GPS技术操作较为简单和快捷，目前GPS接收机信息化水平有了较大程度的提升，所以只需要开启GPS接收机的电源，就可以自动实现GPS信号的接收，自动进等来观测，并将结果表达出来。

3、GPS卫星定位系统在工程测量中的应用

3.1建立工程控制网

在工程建设和管理工作中，工程控制网作为最为基础的部分是必不可少的，在工程控制网建立时其网型和精度都会工程的规模和性质息息相关，对于覆盖面积较小的工程控制网，由于其点位密度大，所以对其精度就具有更高的要求，通常情况下多采用边角网来进行工程控制网的建立，但很难满足精度的要求。GPS卫星定位系统应用后，用其来建立工程控制网，在点位选择上不再受制于诸多因素的限制，在较短时间内就可完成作业，不仅有效的降低了工程成本，而且成果具有较高的精度。在当前工程首级控制网、施工控制网、变形监测控制网、工程勘探及隧道等地下工程控制中都可能应用GPS技术。特别是利用载波相位静态差分技术来建立的控制网，可以将精度达到毫米级。这就使GPS技术在道路勘探、施工控制网和隧道工程控制网上的应用具有非常明显的优势，由于这些工程项目中所建立的控制网，不仅横向较窄，而且纵向很长，利用常规方法时通常需要分段进行实施。但应用GPS技术由于不受通视条件的制约，所以可以敷设较长的GPS点构成三角锁，而且较短的观测时间即能够达到工程所要求的精度要求，这有效的提高了GPS测量的效率，使工期得以缩短。

3.2变形监测

变形监测主要是监测像大桥、水库大坝、高层大楼等建筑物、构筑物的地基沉降、位移以及整体的倾斜等状况。监测工作的特点是被监测体的几何尺寸巨大，监测环境复杂， 监测技术要求高。常规的监测技术是应用水准测量的方法，监测地基的沉降；应用三角测量（或角度交会） 的法，监测地的位移和整体的倾斜。GPS技术在该领域有广泛的应用。变形监测中建立高精度GPS监测网，最后得出毫米级精度的绝对平面位移与相对垂直监测数据，实践证明GPS测量完全可以取代高精度边角（网）测量。

3.3带RTK的碎部测量与放样

RTK技术，即载波相位差分技术，是实时处理两个测站载波相位观测量的差分方法。RTK系统由两部分组成：基准站（坐标已知）和移动站（用户接收机）。其基本原理是：将基准站采集的载波相位发送给用户， 用户根据基准站的差分信息进行求差解算用户位置坐标。RTK技术可应用于测绘地形图、地籍图，测绘房地产的界址点，平面位置的施工放样等。采用RTK技术测图时仅需一人进行。将GPS接收机放在待定的特征点上一至二秒钟，同时输入该特征点的编码即可。把一个小区域内的地形、地物特征点测定后传入计算机，由专业成图软件、在人工适当的干预下，形成所要的成果图。采用RTK技术进行放样，标定界标点，是坐标的直接标定，简捷易行。

3.4区域差分网下的碎部测量与放样

在区域GPS差分网的基础上进行区域性GPS差分系统下的碎部测量与放样。在这项工作上，其与ETK单基点载波相位差分的原理具有较大的相似性，但在区域差分中，其基准站则不止一个，往往其基准需要由多基准站组成，由基准网提供各个基准站的差分信息，而用户接收机则在确定各基准站差分信息的权时则依据自己的位置来进行，按非等权平差后形成自己的差分改正数，从而实现差分定位。

4、结束语

由于GPS在应用中具有较多的优势，所以在全球范围内得到普遍推广，GPS卫星定位技术有效的简化了三维坐标的测定，从而使其在工程测量控制网、碎部测量与放样及变形监测等各个领域应用越来越广泛。尽管当前GPS卫星定位系统在工程测量中进行应用还存在着一些不足之处，但随着技术的不断发展和完善，GPS必将为工程测量事业的快速发展起到非常积极的推动作用，其市场应用前景也会越来越广阔。

参考文献

[1]周艳梅，杜继伟，刘春梅，姜涛.GPS在工程测量中的应用[J].黑龙江科技信息，2012（01）.

[2]周志国，张志尧.浅谈GPS在工程测量中的应用[J].科技信息，2011（02）.

[3]刘超，高井祥，张敬霞.利用序列平均的高精度GPS基线解算模型[J].武汉大学学报：信息科学版，2012（4）.