工程建设标准化2023年10期

工程测绘中GPS测量技术的应用研究

闫新建 张彦胜

河南省星耀世纪项目管理有限公司

 摘要：GPS是一种能够实现定位与跟踪的卫星导航系统，通过该系统在工程测量中的应用能够对地理空间距离进行测量，并且然后再利用计算机系统对所获取的信息进行全面分析，从而保证其测量的精准性，以便于工程项目后期的设计与施工。由于GPS技术的各种优点，在我国的工程测绘中发挥了重要的作用，提高了我国工程测绘的工作效率和工作质量。

关键词：工程测绘；GPS测绘；特点

引言

近年来，随着社会经济水平的不断提升与科学技术的快速发展，推动了各行各业的进步，对于技术创新与应用的需求也不断提升。GPS测量技术作为测绘工程领域常用的一种技术手段，能够在全球范围内实现实时定位及标准时间获取、测速导航等功能，可满足工程测量相关业务的多项需求，在实际测量应用中颇受欢迎。研究显示，采用GPS测量技术进行工程测绘应用，不仅能够有效提升工程测绘的工作效率的同时，还可以保证较高的测量精度，优势显著。对GPS测量技术在测绘中的应用实践进行研究，为测绘工程相关工作的开展提供了参考，对促进测绘工程技术的发展具有积极的作用和意义。

一、GPS定位系统的特点

GPS就是全球定位系统，它是随着现代科学技术的迅速发展而建立起来的新一代紧密卫星导航定位系统。GPS卫星定位测量是研究利用GPS系统解决大地测量问题的一项空间技术。随着全球定位系统（GPS）技术的快速发展，GPS测量技术也日益成熟，GPS测量技术在工程测绘中逐步得到应用。GPS测量过程中，基准站把全部接收的卫星信息与其基准站信息利用通讯系统向各个流动站进行传递。GPS接收机（2台或2台以上）、数据传输设备、有关处理软件为GPS RTK系统的重要组成部分。现阶段主要选取双频机作为GPS接收机，数据传输设备则具有较多形式，以无线电台为主，电台发射信号半径的大小将对GPS RTK作业范围的大小产生重大影响。在处理软件选择中，要求其必须能够对整周未知数进行快速结算，并能对用户站在WGS-84下的坐标进行结算，同时能够转换坐标系统与高程系统等。其特点如下：

1、测量精度较高

在工程测绘中，运用GPS定位测量技术，通过静态定位的方法，可以保障每个定位点的准确度，排除定位点的误差影响，测量的精度十分高。GPS定位测量技术在十五公里内的短距离精度可以达到毫米级，在几十公里甚至是几百公里的距离相对精度可以达到厘米级。大型的建筑物、构筑物变形监测，在运用一些特殊的观测措施、精密的计算和处理模型和软件之后，平面的精度还可以达到亚毫米。如此的数据就说明了GPS技术的定位精度是比较高的。

2、操作简便且节省时间

目前，GPS定位系统已经分为高度自动化与智能化的系统技术，在工程测绘中运用 GPS 定位测量技术，就能够通过智能型接收机进行观测，工作人员只需安装一些开关仪器，就能够通过仪器进行实时监控。由于GPS定位测量技术的自动化程度较高，工程的测量与卫星捕捉都能够通过GPS定位测量仪器来实现，操作较为简便。此外，GPS用户接收机体积较小，方便携带，在日常工作中能够节约人力和物力，能够有效的节约工作成本。因此在工程测绘中运用GPS定位测量技术，就能够有效的缩短观测的时间，提升工作效率。

3、全天候实时动态观测

GPS卫星比较多，并且在空间的分布也很均匀，基本能够保证全球的地面都被连续覆盖。因此，几乎在地球上的任何一点，任何时候要进行观测工作，通常不受自然环境的制约。使用 GPS测量技术面对能见度不高的天气，依旧可以进行工程测绘工作，保证了工作的质量和时间。同时避免了在能见度极低的环境下，人工测量的不准确性和危险性。不过，在雷雨天气是不适合观测的。这也进一步说明GPS测量技术还是有发展的空间的。

4、应用范围广

GPS技术在国民经济的很多领域都有运用，在各种测量工程中的大地测量、地震的形变监测、各种工程的检测网等都有运用GPS测量技术。在测绘工程的工作中，GPS技术不单单可以为使用者提供相应的位置坐标之类的信息，还可以提供速度、时间、磁场等方面的信息，使得这种技术不仅仅适用于导航和测量的工作，还可以用于有关方面的研究和实验。日趋成熟的 GPS测绘技术会给社会带来更加快速的发展，同时给工程测量这个行业带来新的生机和活力。

二、GPS 作业模式

1、快速静态测量。选取该测量模式，要求在每个用户站上GPS接收机能够进行静止观测。在观测应用中，与接收到的基准站同步观测数据进行整周未知数、用户站三维坐标的实时解算。当解算结果变化较为稳定，精度符合设计规定，即可完成观测。

2、动态测量。在观测工作开始前，要求流动站接收机在某个起始点进行静止观测，以此为整周未知数快速解算提供便利。初始化工作中，在各个观测站上流动接收机可对基准站同步观测数据、三维坐标等进行测量。

3、动态观测。动态测量模式需要先在某个起始点进行几分钟静止观测，以此为初始化工作提供便利。根据预定采样时间运动接收机可间隔自动观测，并对基准站同步观测数据进行同时观测，实时对采样点空间位置进行确定。该测量模式，在观测应用中，必须对观测卫星进行不间断跟踪。如出现失锁情况，必须进行几分钟静止观测，为重新初始化提供便利。

三、工程测绘中GPS测量技术的应用

工程测绘工作涵盖内容较多，对其测量结果精度要求较高。作为一种先进、应用范围较广的测绘技术，GPS测量技术的应用，不仅不受天气等外界因素的影响，还具有较高测量精准度。目前GPS测量技术在工程测绘中主要用于以下几个方面：

1、定位技术的应用

工程测绘选用GPS测量技术，如通过载波相位定位，时间可控制在20min以内，误差可控制在5mm以下。如选取快速定位法，也可在0.1m以内控制误差。工程测绘中GPS定位技术可对所有几何、物理知识充分利用，利用GPS系统功能，如地面接收装置等，全面定位所需测绘物体的各个角度。目前，主要选取静态相对定位、实时动态相对定位两种方式用于工程测绘施工，其中较为简单的为静态相对定位方法，其所需地面接收装置较多，根据既定方法排成基线，实时监测时间为45min，由相关专业人士处理获取的数据，即可得到定位数据。实时动态相对定位过程中，需进行载波相对观测量的设置，且控制点相对较多，基本控制基站可选取其中最为精确的点位，利用地面连接的接收装置不间断地监测被测量物体。

为达到三维定位，要求GPS接收机同一时刻获取4颗卫星信号，而误差要求极为严格，精度极高的情况下，则需同时接收5颗以上卫星信号才能满足三维定位需求。因24颗卫星构成GPS系统，通常情况下，接收到7颗卫星信号要求水平角超过10°，如定位位置地形复杂，存有阻碍物，如山、建筑物等，这种情况下，将大大减少接收到的卫星信号，此时必须充分结合惯性导航技术，才能满足测量需求。

2、虚拟现实技术的应用

传统工程测绘工作必须通过人工实施，不仅具有较大误差，还存在安全风险。特别是地质环境极为复杂的情况，工程测绘难度更大、危险性更高。如选取GPS虚拟现实技术创设附近环境，不仅能够真实展现虚拟环境，还能减小误差，降低危险。利用计算机、虚拟现实技术，可快速、真实地模拟测绘整个过程，同时通过三维图像展现到人们面前。

3、外业观测

外业观测是指可选用GPS接收机接收卫星信号，整个过程可分三步，天线安装—接收机操作—观测记录。外业观测对其设备要求较高，只有设备选择得当，才能加快外业观测进度，才能提高工作效率及测量精度。

为满足定位精度要求，天线安装必须准确无误，要求做好对中、整平、定向等工作。且严格按照仪器使用说明书合理操作接收机。当前GPS接收机具有极高自动化性能，仅需按相应按键即可完成自动测量作业，且可实现实时记录，大大降低了操作量。目前可选取接收机自动生成的方式进行观测记录，可直接在机载存储器内记录保存，为后期调用等提供便利。

为保证外业观测质量，必须检查核对观测结果，完成观测后，应及时对数据进行核查，如发现问题，需及时进行补测。如选取常规传统测量技术进行水准点测量，因水准点距离远，控制难度大，进而加大误差。通常都会选择500到1000m作为水准点的间距，距离越远，施工难度也越大，此时必须进行测量及确定临时水准点，观测前必须先进行观测计划的制定，通过GPS测量技术得到相应的卫星图片，全面剖析整个工程，并实地考察结果相结合，进行临时水准点的设定。

4、工程变形监测技术的应用

工程项目的施工建设中，由于多种因素影响，容易出现一些基础变形或移位等情况，对工程建设的顺利实施及其施工质量和安全产生不利影响。由于工程基础的轻度变形与移位情况，在初期通过肉眼不能直接观察发现。肉眼能够观察和发现时，已经发展到较为严重的程度，对工程基础的变形与移位情况进行修补和维护需要的各项投入也相对较大，不仅对工程建设进度与经济效益存在不利影响，还存在较大的安全风险，需要引起重视。在工程项目的施工建设中，针对工程变形及其影响，可通过采取相应的工程变形监测技术手段，加强对工程变形或移位情况的有效监测，及时发现各种问题，进行有效维护与修正，以减少工程变形或移位对工程建设及其质量、安全和效益的不利影响。通常情况下，在工程变形监测中，比较常见的工程变形情况主要包含大坝坝体变形、资源开采导致的地面沉降以及建筑物变形与沉降等。GPS测量技术具有良好的定位精度与较高的作业效率等特征优势，能够为工程变形与建筑物移位监测提供良好的技术手段支持。以大坝坝体变形的监测为例，由于其变形发生与水负荷对大坝坝体造成的重压存在较大关系，因此，采用GPS测量技术，利用较高的定位测量精度，能够对大坝坝体变形情况进行连续、精密与实时性的监测控制，及时发现大坝坝体的变形情况。

四、结束语

综上所述，在经济全球化浪潮冲击下，我国建设领域也产生了一定变化，必须不断提升工程测绘水平，在保证工程建设质量的前提下，实现良好的经济效益。GPS测量技术在工程测绘中的应用，提高了测量精度，加强对于施工进度、成本及质量的有效控制。由于工程施工规模大、周期长，具有一定的复杂性及系统性，测绘工作难度相对较大，而GPS测量技术的应用为各项工作的开展提供了可靠依据，可大大提升工程建设质量。

参考文献：

[1] 聂昌龙.浅析GPS测绘技术在测绘工程中的应用研究[J]. 科技创新导报,2019(22)

[2] 谢蔚原.GPS技术在工程测量中的应用探讨[J]. 通讯世界,2020(03)