GPS测量技术在工程测量中的应用邹冬华

GPS测量技术在工程测量中的应用邹冬华

邹冬华

四川省冶金地质勘查局测绘工程大队610212

摘要：工程测量的主要目的在于为工程建设提供精准的位置及环境气候数据，以保证工程建设质量与效率。本文简单阐述GPS测量技术的概念及分类，主要从施工水准点、施工位置、地质信息、工程变形等内容的测定讨论GPS测量技术在工程测量中的应用，以供诸位参考。

关键词：GPS测量技术；工程测量；应用

引言

随着基础建设的持续推进，大量科学技术被应用到了工程建设当中，GPS测量技术就是其中之一。工程测量作为工程建设的基础环节，在其中应用GPS测量技术有利于提高测量精准度。然而，GPS测量技术的功能也不限于此，它还可以与GIS、RS、VR、计算机等技术相融合，规避工程测量安全风险，推进工程测量进度。那么，在工程测量方面应如何有效应用GPS技术呢？以下就是笔者对此的分析与论述。

一、GPS测量技术的概念及分类

GPS是全球定位系统的简称，可在低能见度条件下向用户提供移动性或者大范围物体的连续、实时、高精度的三维位置、三位速度和时间信息。GPS由空间段、控制端和用户端三部分组成，空间段的主体是卫星，其作用在于向用户发送定位信息和提供时间标准，这是测量准确性与可靠性的前提；控制段的主体是地面控制与检测站，其作用在于计算卫星钟、频率改正数；用户部分的主体是接收机、气象仪、读带机等设备，其作用在于接收并存储卫星发送的信息。

随着科技的不断发展，GPS测量技术和方法也在不断改进和更新。现阶段应用最多的GPS测量技术有如下几种：

其一，静态与快速静态定位。静态定位一般用于高精度的测量定位，其具体观测模式多多台接收机在不同观测站上静止同步观测，需要的观测时间较长。而快速静态定位利用载波相位观测值本身的毫米级甚至更低的精度，只需要一个或者少数历元观测值就可满足厘米级定位需求，实现低等级控制测量。

其二，差分GPS。差分GPS根据信息发送方式可分为位置差分、伪距差分、相位平滑伪距差分、载波相位差分，都是由基准站发送改正数，由移动站接受并对其测量结果进行修正，以获得精确度较高的定位结果。

其三，RTK定位技术。这是基于载波相位观测值的实时动态定位技术，可提供测站点在指定坐标系中的实时三维定位结果，达到厘米级精度。RTK定位技术的关键在于数据处理技术及数据传输技术，RTK定位要求基准站接收机实时地将观测数据及已知数据传输给流动站接收机，数据流量较大，但这在无线电上是很容易实现的。

其四，网络RTK技术。网络RTK将一个区域内的测量工作整合成了一个有机整体，同时扩大了RTK的作业范围，使得GPS的应用更加广泛，进一步提高了定位的精度及可靠性。

二、GPS测量技术在工程测量中的应用

（一）测定施工水准点

施工水准点是用来直接测量建筑物高程的，可以将其理解为高程控制点，它关系到最终的施工效果。为了提高工程质量，施工水准点的测定是十分有必要的。由于布设的施工水准点较多，传统测量技术下测定误差较高，无疑会影响后续施工。而通过应用GPS测量技术，可精准计算出水准点间的距离，提高水准点测定精准度，为后续施工提供有效的数据保障。GPS技术下的水准测量方法为高程拟合，即通过水准联测求得若干均匀分布的GPS点的正常高高程，得出这些点的高程异常，然后根据数学内插的方法以及区域似大地水准面精确化模型求出GPS点中任意高程异常，从而求出GPS点的正常高。至于观测点的选定，应当注意以下问题：确定GPS信号接收设备布设的位置较为开阔，且上方无遮挡物；确定观测点周围无大型机电设备及高压线，防止电磁信号干扰测量结果。在获得所有需要的观测信息后，还应进行针对性的标注，并在平面图上设置相应点，为后期工作做好前期准备。

（二）测定施工位置

施工位置的测定能够为工程设计与施工提供必要的数据，提高工程设计与施工准确性，有利于提高工程建设效率，节约建设成本，改善工程质量。应用GPS测量技术测定施工位置，主要是通过对相关参数的分析与修正进行的。比如说，在房地产工程设计中应用RTK实时动态差分法技术，由基准站通过数据链实时将其载波观测量及站坐标信息一同传递给用户站，用户站接受GPS卫星的载波相位与来自基准站的载波相位，组成相位查分观测进行实时处理，能及时给出厘米级的定位效果，可帮助技术人员准确地获取土地权届界址点及相应界桩具体位置的测量数据，以降低传统用电子手薄、测图软件及全球仪进行地形图测绘的工作量，有效降低人工成本。

（三）测定地质信息

在城建规划和建筑物、交通等的基本工程建设之前，需要进行工程地质勘查工作，其目的在于查明工程地质条件，分析存在的地质问题，对工程建设区域作出工程地质评价，为工程的规划、设计、施工和运营提供可靠的地质依据，以保证工程的安全稳定与经济合理。但由于工程地质勘测涉及的内容较多，工作量大，以经纬仪、测距仪、全站仪、水准仪等测量设备建立测角网、测边网的传统测量技术耗时较长，受气候、环境条件影响显著，且误差累计明显，难以实现全面勘查及精确测量。而GPS技术不受测量环境的影响，没有严格的控制测量等级分别，也不需要造标，且不需要考虑观测点之间的横向通视问题，测量误差较小，可实现对工程建设环境的全面勘查。因此，可在工程建设区域地质信息的测定中应用GPS技术。具体应用情况如下：一，通过对工程建设环境的气候与地质的充分了解与分析，选择最佳控制点，基于此，确定基准站位置，并根据相关数学模型的构建与参数计算，推出其他点坐标，按照工程地质测量标准要求进行检查与调整；二，合理运用GPS设备检测地质信息，为避免检测数据误差，需在同一点进行多次测量，取其平均值作为最终测量结果；三，应用数据分析软件对比收集到的数据与原始数据，时刻关注地质信息的变化。

（四）测定工程变形

无论何种结构的工程结构，在使用过程中变形是不可避免的。而变形又是导致工程结构破坏的根本原因，因此，了解一些特殊结构或者是在特殊环境下的结构的变形情况是十分有必要的。GPS静态测量技术可用于局部变形监测和各种精密工程监测，比如说大坝外观监测，先在大坝两岸坚固的山岩上选定地质条件较好的点位，保证点位稳定且能够满足GPS观测条件的基本监控点，再在大坝上选定能反映大坝变形及观测条件的5个监测点，共同构成GPS监测网络，然后根据现场条件，采用有线和无线相结合的GPS数据传输方法，通过GPS接收机实施将观测数据传输到控制中心，最后由控制中心进行数据处理、分析与储存，得到大坝外观变形的精确数据。

结语

GPS测量技术在工程测量中的应用是GPS应用的重大里程碑，它的出现为工程放样、地形测图、各种控制测量带来了新的机遇，极大地提高了工程测量效率。我们应当充分发挥GPS测量技术的优势，将其有效应用于工程测量中，以增强工程测量精确度。

参考文献

[1]罗毅.GPS测量技术在工程测量中的应用[J].工程技术研究,2017(02):48+50.

[2]赵文栋.GPS在工程测量中的应用[J].建材与装饰,2017(28):210-211.

[3]李胜.GPS测量技术在工程测量中的具体应用[J].工程建设与设计,2017(18):7-8.

[4]梁伟鸿.GPS测量技术在工程测量中的应用[J].住宅与房地产,2018(09):209.