工程测量GPS测量技术应用

工程测量GPS测量技术应用

王飞燕  ,王建荣

衢州市新浪测绘有限公司   盐城珍源土地综合服务有限公司

摘要：伴随GPS测量技术的出现，最早GPS测量技术仅用于建设军事项目，随着软件工程的不断发展，近年来，GPS测量技术因其测量精度高，易操作，受作业环境影响小等优点在工程施工中得到了有效运用，在确保工程进度的同时保证了工程施工质量。基于此，本文将对工程测量GPS测量技术应用进行分析。

关键词：工程测量；GPS测量技术；应用

1 GPS测量技术相关定义

GPS测量技术是基于人造卫星所进行的点位测量技术，应用GPS测量技术时，可在人造卫星数据的指导下，建立精密的控制网，随后根据控制网内的点位对地面的公路、建筑物、隧道、大坝进行测量。相较于其他测量技术，GPS测量具有实时性、实用性强的特点，且测量结果精度高，所需时间短。据了解，基于GPS测量技术的工程测量，测量数据的精度可保持在分米级、厘米级；实际测量过程中，动态GPS测量仅需几秒、几分钟，静态GPS测量可控制在50~180min。另外，GPS测量操作流程简单，可选点位范围广，测量成本低，可满足建筑工程、路桥工程、隧道工程等不同类型工程项目测量的基本要求。

2 构成要素

GPS系统是由地面监控系统、空间卫星群构成，且卫星接收设备属于基础内容，技术构成要素如下：

1)地面控制系统。该系统由主控站、注入站、监测站构成，且系统间的作用不尽相同。主控站的作用在于修改卫星钟参数、计算卫星星历，且计算所需参数由监测站供给，将修改后的参数传递给注入站，由注入站接收后才可发挥修改作用；监控站的作用在于接收GPS卫星中发射的各类信号。

2)卫星接收设备。该设备由气象仪、接收机以及计算机信息处理软件等组成，作用在于采集GPS卫星中传递的信号，且经过综合分析后确定位置。气象仪针对外界气候条件进行测量，避免气候因素对测量产生干扰，提高测量结果的准确性；信息处理软件是将数据收集起来综合分析，是接收设备的基础。

3)空间卫星群。由6个轨道面上分布的24颗GPS卫星构成，且每个GPS卫星与地面的距离均为2×105km，彼此间的夹角为60°。卫星所处轨道面与地球赤道面的交角约为55°，通过此种形式的分布，可保障接收到4~11颗卫星传递的信号。

3 工程测量GPS测量技术应用

3.1 工程测量中GPS定位技术的测量形式

在工程施工前，施工单位应根据工程实际情况委托专业的测量队伍进行测量。测量队伍应根据工程情况制定观测计划，确定地块整体基准、设计精度以及控制网布形式。其中控制网的布设非常重要，对测量是否能够达到设计精度会产生直接影响。控制网通常需要包含12个精准测量点，水平方向控制点数为2个，垂直方面控制点数为5个，并且边长需要控制在一定范围，不能过长，边长过长会影响实际控制范围，要求在观测过程中所有接收机同时工作。使用GPS定位技术进行测量，控制网布设主要有四种形式：三角网、环形网、附和线路和星型网。下面做简要介绍：

3.1.1三角网

由不同独立网构成各三角网的边进行观测，在实际测量中，经常选用三角网，特别是正三角网，能够确保测量结果的精度。但遇到复杂地形时，我们也可以选择一些接近正三角形的短边三角形，以实现精度最大化。优点是网中各相邻点基线向量精度能够均匀分布，且各独立网独立运行，独立自检，能够及时发现测量结果误差。缺点是因独立网数量较多，工作量大，所需测量时间显著增加。

3.1.2环形网

由多条能够独立观测的闭合环组成，优点是能够独立自检，可靠性高。缺点是部分基边线不能直接观测，精度较低，且网中相邻点间基线向量精度分布不均。

3.2 RTK测量的日常应用

1)道路施工。RTK可应用于道路施工中的原地面采集、放样道路中边桩、边坡开挖填筑工作，极大限度地提升道路施工效率。以道路放样为例，RTK测量技术支持下，相关人员可应用RTK软件导入道路施工设计中标准横断面、加宽、道路边坡、路基结构等关键参数，实时显示道路施工活动中当前里程、路基路面填挖值等数据，从而减少道路施工对计算设备、

设计图纸的依赖，有效地提升道路施工中的外业放样效率。

2)桥梁测量。桥梁测量中RTK可用于桥梁桩基、基坑开挖的放样与复核。桥梁工程放样测量时，RTK测量技术可在放样作业中，将GPS基准站布设在桥梁工程测量控制网内，随后利用移动站进行放样。放样后从RTK测量控制器中提取放样测量时获取的“桥位坐标”。准确地标记桥梁结构，控制施工

误差。

3)大土方开挖。大土方开挖中，RKT技术的主要作用集中在原地面测量、计算土石方量、边坡开挖控制、截水沟放样等方面。以土石方测量为例，相较于传统全站仪测量技术，RTK测量技术可在各网格点放样处理后，高效率地测量土石方外业量，且RTK具有“放样直线”功能，所以在实际测量中可直接分解土石方测量区域的方格网，将其分解为直线，每隔10m设置1个测量点，从而减少土石方工程测量时的逐点测量工作，提升土石方量的测量效率。

3.3 数据分析

GPS测量技术实践中，还应利用计算机技术，有效分析工程测量数据，准确核算各项参数，以此保证工程测量的精确度、整体质量。比如，测量人员可基于外业检测技术，评估GPS测量数据与工程测量情况的匹配度，建立GPS工程测量数据库。明珠湾大桥项目中，GPS测量后复测网的数据处理主要包括GPS的基线解算和内业平差两方面。基线处理时，结合GPS检测网的基线解算，采用华测CGO数据处理软件，获取观测值。验算外业测量数据时，可在观测工作结束后，利用基线解算进行结果验算，并检验外业测量时的复测基线边、三边同步环基线。

3.4 外业实施

①选点。要求各测量点之间不要求通视，但每两个相邻点之间要求能够通视；要求各测量点周围15度高度角范围内不能有遮挡物；测量点不能布置在移动信号发射源等对信号造成干扰的地方；测量点能够同时接收到4个GPS卫星信号；选择好测量点后要及时进行标记。

②观测。采用静态相对定位法进行观测。在3个测量点同时安置3台GPS接收机进行观测采样，系统采样时间间隔15S，卫星与GPS接收机高度角不大于15度，根据规程要求，本工程观测时段45分钟。

③数据处理。打开GPS接收机，当测量点各指标符合要求后，GPS接收机对相关数据进行自动记录。GPS系统对数据进行处理，数据处理包括采用随机软件进行基线处理，处理完成后，对符合固定解的基线进行核验，对超限的基线进行返工重测，最终确定GPS控制点的三维坐标，本工程要求各控制点精度不大于5mm。

4 结束语

综上所述，与传统的测量技术相比，GPS测量技术在精准度、可靠性方面有诸多优势，还可降低测绘强度，将技术人员从繁重的现场测量中解脱出来。但是，在工程测量应用中，还可能出现点位选择难度较大、高程精度稳定性不足、受电离层干扰较大等问题，要求测量人员加强重视，通过合理选择观测时段、适当增加测回频率、内业数据优化等方式，使GPS技术的测量精准度进一步提升，在工程测量领域充分发挥其应用价值。

参考文献：

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