工程测量中GPS测量技术的之我见

工程测量中GPS测量技术的之我见

李银领

桐庐县地理信息中心浙江桐庐311501

摘要：在工程建设中，GPS测量技术是其重要的组成要素之一，因此，做好GPS测量技术的工作非常重要。本文主要是结合笔者在工作中的经验，对GPS测量技术进行了论述，以及GPS技术在工程测量中的运用分析，以供参考。

关键词：工程测量；GPS测量技术

一、GPS测量技术概述

1.GPS系统介绍

GPS系统主要由空间卫星、地面监控系统以及卫星接收设备等三大部分组成。GPS系统中的空间卫星部分主要有24颗卫星组成的卫星群均匀分布在六个轨道平面上而形成，其中卫星的运行轨道周期为11小时58分，这就保证在任何时间和地点，能够收到卫星发出的信号。地面监测系统部分是整个中央控制系统，能够同步对卫星定轨进行跟踪。GPS卫星接收设备部分则主要包括GPS接收机以及数据处理软件以及相应的气象观测仪器设备等。该部分主要是通过对GPS卫星信号的接收来对卫星信号进行导航和定位。

2.GPS测量技术的原理

GPS测量技术主要是通过高轨测距的方式来进行测量，基本观测量为观测站至GPS卫星之间的距离，然后通过一定距离运算而得出所测位置的三维坐标。观测量的距离数据只要通过两种方法来测量，一是伪距测量，也就是测量GPS卫星信号到达地面接收器的传播时间，这种测量方法对于观测点的定位速度是比较快的；二是载波相位测量，也就是对卫星载波信号和接收器分别产生的参考载波信号之间的相位差距，这种方法对于测量的精度上比较高，测量较为准确。

3.GPS测量技术的优点

3.1定位精度高

GPS测量技术的实施，主要是依靠卫星导航和定位技术。随着科学技术的发展，现代的商业卫星在设计制造上的技术越来越先进，在进行定位时，对需要测量地区的位置确定更加精确。特别是在地质地貌比较复杂的地区，比如高山、河流地区，由于地球上的任意地区都能同时观测到四颗卫星，这些地区的测量不会出现死角和遗漏的情况。卫星信号的探测几乎不受地形地貌的限制，可以实现不同地区工程的精确测量。

3.2全天候操作

GPS技术的实施时靠24颗卫星的运作进行的，卫星的运作是不受地面天气环境变化的影响的，而且其测量精确度也不会受时间的限制而产生变化，有效提高了GPS工程测量工作的工作效率。如果是采用测量仪器进行现场的人工测量，当发生恶劣的天气变化时，由于技术人员的操作失误和仪器设备受到天气变化的影响，测量数据会出现巨大偏差，甚至测量工作都无法正常进行，严重影响了工程测量的效率和工程建设的进度。GPS测量技术的全天候操作，大大提高了工程测量的效率。

3.3操作简单易用

GPS技术测量工作在实施过程中，只需要通过信号接收器等仪器设备对需要测量区域的卫星监测信号进行接收和分析，就可以得出测量区域的数据，完成工程测量工作。首先，在测量之前找好测量对象的具体位置，然后设置测量对象的数据，这样就可以提前建立测量区域的模糊模型，给实际测量过程中的数据分析和计算打好基础。在测量工作实施之后，要对测量数据进行快速的预处理，并做好保存工作。这样，就完成了GPS工程测量的基本步骤。

二、GPS技术在工程测量中的运用

1GPS定位技术应用

关于GPS定位技术在工程测量中的应用，其应用原理突出体现为：将物理和几何学科的相关基本原理进行有效结合，利于GPS系统的地面接收装置和空间卫星，多角度地定位测量对象。至今为止，在工程测量的实践中，GPS定位技术主要包括两个方面：一种是实时动态相对定位；另一种是静态相对定位。具体地讲，静态相对定位主要由多台地面接收装置排列而成一条基线，同步观测目标对象，整个观测时间大约持续45分钟，最后由专业技术人员来统计和处理测量结果。具体地讲，静态相对定位的操作流程比较简单，实时动态相对定位则要根据载波相对观测量，然后选取比较精确的控制点位，以此作为工程测量的控制基站，安装地面的连续接收装置，连续观测不同角度所传送的实时动态信息。

通常情况下，对于一个GPS接收机而言，需要准确的三维定位，且要同时接收四颗或四颗以上的卫星信号。不过，如果将定位精度设在厘米级，这时就需要接收五颗及五颗以上的卫星信号。大体上讲，一般GPS系统都拥有24颗环绕地球运动的卫星，而且在十度以上的水平角观测点时，可以接收到7颗卫星信号。然而，如果接收站附近存在遮挡物时，接收装置观测到的卫星就会变少，这时的接收机很难定位。因此，在必要的条件下，GPS定位技术结合惯性导航技术，这样有利于实现更好的测量效果。

2建立工程控制网

要确保工程控制网的精确度，需要结合项目的性质和要求进行测量工作。工程控制网的主要作用是管理和建设好工程项目。通常来说，在工程测量中，其控制网的覆盖面积一般比较小，因此需要提高点位的精度。GPS定位技术在建立工程控制网应用中，对点位的选择通常不会受到一些条件的约束，且作业时间较短，精度较高。因此，GPS技术在工程控制网建立中的使用具有很大的优势。通常而言，在利用GPS技术建立的工程控制网过程中，如果采用载波相位静态差分技术，可以使得控制网的精度达到毫米级。最重要是，GPS技术在道路工程控制网建设中的应用优势将会越来越大。如在道路工程施工测量应用中使用GPS技术，其监测网纵向很长，横向较短，有利于道路工程的施工。

3GPS变形监测

GPS变形监测的内容包括：高层建筑、水库大坝、地基沉降等。目前来说，人们广泛使用的测量技术有水准测量的监测技术和三角测量技术。前者主要应用于地基的沉降监测，后者主要应用于建筑的地基位移监测。以上这些监测技术在实际工程应用中存在着时间消耗大、操作复杂，工作效率低等缺点，所以要实现自动化测量的目标具有一定的难度。在工程测量中，由于其建筑物体积较大及环境比较复杂，所以要求其工程测量结果必须具有较高的精度。GPS技术在应用中具有精度较高的定位功能，而且还具有全天候工作的优势。

4施工水准点的测定

在工程测量中，设计单位对施工水准点的测定一般仍然采用传统的测量技术。因为缺乏对测量场地的考察和编制合理的预算，所以这种测量方法容易导致其测量结果出现较大的误差。如水准点的距离较大，会达不到测量的精确要求，同时还会影响到工程的正常施工，从而不能达到预期的目的。如果利于GPS技术进行水准点的测量，GPS接收机可以通过GPS卫星信号的接收，准确地测量出水准点的距离。在水准点的确定过程中使用GPS技术，不仅可以保证工程测量的质量，而且能够提高工程施工的进度。

5合理确定工程测量观测时间

GPS定位技术主要是利用GPS卫星的空间位置作为测点，并使用GPS接收机接收和传输卫星往返的信号，从而测量出GPS卫星与接收机之间的距离，再通过这个距离的交会来测量出GPS接收机的三维坐标，这有利于测量出更高的精度。GPS定位技术的应用不仅拥有足够的可视GPS卫星，而且可以把握好卫星观测的时间。另外，在工程测量中，大气的折射会导致其观测的结果不准确。因此，GPS技术在工程测量使用过程中，需要全面考虑到各种影响因素，以测理出更加精确的测量数据。

三、结束语

综上所述，GPS技术具有自动化程度高、测量精度高、受影响的因素较等优点，在一些建筑工程变形监测中得到了广泛的应用。从目前的运用情况看，GPS技术是一种操作简单、测量精确的测量方法。相对于传统的测量方法来说，GPS技术在工程测量中具有比较明显的优势，在工程测量中得到了广泛的推广与应用。

参考文献：

[1]邓绍云.GPS技术及其在工程测量中的应用研究[J].科技视界，2015（6）：50.

[2]汤小文，郑家志.GPS测量技术及其在工程测量中的应用[J].中国石油和化工标准与质量，2014（03）