探讨工程测量GPS测量技术应用

探讨工程测量GPS测量技术应用

何志军

何志军

粤水电轨道交通建设有限公司511300

摘要：社会经济技术的发展与进步为各行各业的发展创造了良好的环境和条件，并提供了可靠的科学技术保障。尤其是计算机网络技术的普及使得信息全球化的趋势日益突出，而GPS作为全球定位系统，为全球范围内的信息传递与流通提供了可靠的技术支持，其中发展较快的GPS定位测量技术，也在工程测绘方面发挥重要作用。本文结合实例对GPS测量技术在工程测绘中的应用进行了研究。

关键词：GPS测量技术；工程测量；应用

一、GPS组成简介

GPS是全球范围内的定位和导航，为了更加准确的进行定位，我国就开始了全球定位系统接收设备的研制工作，国家进行了很大的投入。随着我国航天技术的逐渐成熟，在轨卫星的数量也越来越多，全球定位系统信号的接收工作也变得相对容易起来。全球定位系统的研究进入到了一个新的阶段。

1、空间卫星部分

全球定位系统的空间部分主体是空间卫星，定位系统全面建成之后一共有24颗卫星，这24颗卫星分布在不同的轨道平面上，每个轨道平面都有三颗以上的轨道卫星。轨道平面与赤道平面的夹角为五十五度。这样就保证了能够时刻对地球的任何一个地点进行实时探测定位。

2、地面控制部分

全球定位系统第二个重要组成部分就是地面控制系统，地面控制系统又可以分为三部分：分别是主控系统、注入系统和监测系统。地面控制系统的主要作用是保证空间卫星的正常运行，并且对空间卫星运行状况进行调整。在调整结束之后，将卫星的最新运行参数汇总反馈到与卫星相关的设备中去，保证定位的精确。

3、用户

这里所说的用户并不是我们理解的通常意义上的用户，这个用户的概念是针对于全球定位系统来说的。没有具体的指向，阐述的是一个服务的整体。简而言之就是全球定位系统提供的授时和定位服务。具体指向某一设备的话就是地面接收机。接收机的主体是天线、电源和主机。最重要的部分是主机，主机的主要作用就是对空间卫星发送的信息进行接收处理并进行相关的设备检查。主要工作原理就是在接收到卫星的相关信号之后，就进行内部的数据处理，然后得出相关的导航数据，最后根据得出的数据得出有用的信息。

二、GPS在工程测量中的应用

1、GPS在建立工程的控制网中的应用

测绘控制网是工程建设的基础性工作，项目规模不同，对控制网的精度要求也不相同。一级测绘控制网的精度要求往往比较高，因为作为测绘的参照点，位置坐标必须要精确。在工程中常用的控制网的确定是采用边角法，即用测量仪器确定控制导线，在测量范围比较小时，这种方法比较方便和实用，但是在测量范围比较大时，比如像大型的公路、隧道工程，这种方法就非常受限。这时候全球定位系统的优势就显现出来了。全球定位系统具有很多优点，它在选择控制点的时候受到的限制比较少，而且精度比较高，费用比较低。用全球定位系统建立控制网采用的是载波相位静态差分技术，采用这种技术精度比较高，精度能达到毫米级。公路工程和隧道工程都具有纵向距离很长，横向距离很小的特点。因为导线法测量的范围有限，采用常规的导线定测点的方法要测量好多次，会造成很大的误差积累。采用上述技术就可以很好地解决这个问题。因为GPS技术不需要地面的相互通视，可以在很远的距离设置控制点构成测量三角锁，大大节省了人力物力，提高了测量的精确度。

2、GPS在变形监测中的应用

这里指的变形监测指的是大型建筑设施的变形监测，比如高层建筑、水坝和大桥等。测量的主要项目是地基沉降位移和建筑物的倾斜位移等。这些大型设施的体积非常巨大，所处的环境也非常的复杂，对监测的要求非常高。在测量这些大型设施的地基沉降时通常采用的方法是用水准测量，对于建筑的倾斜度测量采用的是三角测量的方法。这几种方法都比较费时费力。应用GPS技术则会比较方便，比如要测量一个大坝的变形，就可以在大坝上选取几个控制点，然后在控制点上布设GPS接收机，这样就可以对大坝的变形进行实时不间断地监测，要想远程获取数据，还需要采用无线传输技术将数据传输到数据中心进行处理，这样就可以实现对大坝变形的实时监测。对路面沉降的监测也可以采用GPS技术，实施方法和大坝变形方法类似，只是沉降监测只需要高程数据就可以。

3、GPS系统在工程测量中的外业工作

在GPS的外业测量中，最重要的是选点。结合工程实践经验，对于测量选点应当选取设备便于安装，而且视野开阔的地方，包括在已有建筑物和在建高层建筑操作层上的适当位置。为了有效地确保GPS信号不受到周围建筑物的干扰，在测点应当选取在视场周围没有障碍物的地方（包括已有建筑物）。同时为了便于测点的扩展观测等用途，测点也适宜选取在交通便捷的地方。结合工程实践经验，我认为，为了更准确地选取合理的测点，选点人员应当到现场采取实地勘察，根据实地情况而选取合理点位。同时选取的测量点应当能形成网状，有利于采取点连接方式，测点选取完成后可对其采取埋设标志，但应当精确地定取测点，同时应确保埋设测量点的标石能永久稳定，尤其是对于施工场区外的点，更应当对测量点采取有效的保护措施，对于测量点的定名应当与建筑工程施工单位协商后确定。鉴于工程施工期间有较多施工人员，同时施工工序交叉多样，这给标石的保护增加难度。为了便于标石的保护，应当采取专人保护。对于测量点的测量作业，通过获取GPS信号，然后采取测量以及跟踪处理，以获得建筑施工所需要的定位信息和观测数据。在天线安置工作完成后，则可以在合理的位置设置GPS接收机开始观测。

4、GPS技术在图根测量中的应用

GPS快速静态定位的工作原理是通过GPS接收机接收4颗以上通讯卫星信号，解算出卫星到GPS接收机的距离，通过卫星在地心坐标系的位置确定GPS接收机在该坐标系中的位置，从而解算出多个GPS接收机的相对位置，达到相对定位的目的。在图根控制测量中，图根控制网使用4台以上的GPS接收机，采用双参考站，以快速静态定位测量方式进行观测。每一时段同步观测卫星有效颗数均大于4颗，卫星数据采样率为15s，卫星高度角均大于15°，PDOP值小于6，各条观测基线的整周模糊度倍率因子在1.5以上，保证了卫星与接收机之间具有较强的图形强度；流动站观测时间为15min。观测单元间流动站的重合点数为2个。观测前后使用专用GPS量高尺测量仪器高度，取中数作为该站最终站高。通过数据质量检核，按单基线双差固定解作为最终结果。同步环、异步闭合环、复测基线的长度较差等均满足规范之规定，精度很高，在观测条件较好的情况下，满足E级GPS的精度要求。

结束语：

随着国家现代化进程的不断前进，工程测量技术在工程建设中的作用越来越重要，GPS定位测量技术以其高精准度、经济效益高等特点、优势，在工程测绘中的应用相当广泛，为促进工程测绘的良好发展提供了有利的技术保障，也为现代化城市建设及工程建设奠定了扎实的技术基础，为提高工程测绘的测量精度确保测绘结果的科学可靠创造了良好条件，大大加快了信息全球化趋势的发展及社会经济发展与进步。

参考文献：

[1]张延忠.GPS测量技术在工程测绘中的应用及特点[J].科技传播.2011.（07）

[2]李柏章.GPS系统在水利工程测量中的应用[J].水利科技与经济，2013（05）

[3]冯宇华.GPS技术在工程测量中的应用[J].四川建材，2016，（01）