浅析GPS在工程测量中的应用

浅析GPS在工程测量中的应用摘要：GPS是在现代科学发展中随之兴起的一种先进的导航定位技术。GPS测量较之传统的测量技术有着十分明显的优点，并且在房屋、现代地质测绘、航道测绘、高速公路等工作领域中得到了广泛的应用，并为测绘行业的发展做出了巨大的贡献，为保障工程的安全提供最有力的实际依据，占据着越来越重要的地位。木文就GPS技术在工程测量中的有效应用进行针对性的探讨，希望能够帮到有关人士。关键词：GPS技术；工程测量；提高质量中图分类号：C35文献标识码：A一、GPS技术的简述GPS是美国从20世纪70年代开始研发，1994年已经全面建成，具有海、陆、空全方位实时三维导航与定位能力的新一代卫星导航与定位系统。GPS是由地面控制、空间星座和用户设备等三部分构成的。GPS测量技术能够快速、准确、高效地提供点、线、面要素的精确三维坐标以及其他确切信息，具有全天候、自动化、高精度、高效益等显著特点，广泛应用于民用（船舶、飞机、汽车等）、军事交通导航、大地测量、野外考察、摄影测量探险、土地利用调查、精确农业以及日常生活（人员跟踪、休闲娱乐）等不同领域。GPS技术是一种以卫星为基础进行无线电导航的定位技术，随着现代科技技术的不断发展，GPS技术应用水平越来越高。在社会各种领域中均已广泛使用该技术。工程测绘是为建设方案制定提供有力数据依据，以确保房屋工程建设质量的重要措施。例如它能利用卫星系统进行无线导航和定位，准确计算出被测物体所在的空间坐标，快速实现空中卫星定位。二、GPS工程测量技术的特点（一）应用空间广阔由于GPS技术主要是用于定位，所以在车辆或者传播的导航领域都得到较为广泛的应用。加上该基础在定位之后还能够作为速度或者定位测量的重要依据，所以在速度测试以及定位测量等方面也得到广泛应用。比如能利用卫星系统进行无线导航和定位，准确计算出被测物体所在的空间坐标，快速实现空中卫星定位；在房屋工程测绘中应用GPS技术能够有效减少测绘人员的工作量和提高测量的准确率，为促进房屋工程建设方案更好的制定和提高房屋建筑质量起着非常重要的作用。GPS用于高速公路测量也是完全可行的，比较GPS测量与常规测量在公路测量中的优劣，它在很大程度上可以提高测量的工作效率。（二）精准度高GPS技术在应用多年后其测量的高精度也已经得到工程定位和测量人员的认可。由于这种技术是在静态模式下开展的定位，且受自然因素的干扰比较小，所以定位和测量时其精度非常高。一般双频GPS接收机基线解精度为5mm+1ppm，而红外仪标称精度为5mm+5ppm，GPS测量精度与红外仪相当，但随着距离的增长，GPS测量优越性愈加突出。相信在不久的将来这种定位技术的定位精度将有可能达到毫米级别，将能够较大幅度提高工程测量的质量。（三）操作简便，基本实现自动化传统技术在工程测量中需要分别观测和计算高程以及平面坐标，GPS定位时并不需要工作人员有多专业，而是只要有一定教育基础且经过专门培训的人都能够胜任，非常的快捷简便，和传统的工程测量技术相比，GPS技术在工程测量中的应用能够有效地同时获得平面坐标和高程，直接得出三维坐标。这种优势为其大范围推动创造良好条件且目前GPS技术测量已经基本实现自动化，只要工作人员打开相关的仪器开关并设置好测量内容就能够自动完成测量工作，有效减轻工作人员的工作压力和提高测量质量。（四）观测站之间无需通视随着GPS技术的不断发展，其观测的速度不断提高，所用的时间在不断缩短，传统的静态定位方法受到接收卫星数目的多少以及精度的要求的影响，其定位所需要的观测时间一般在40分钟到180分钟之间，而RTK技术的兴起能够有效的缩短观测的时间，只需要几秒钟就可以完成观测。而在测量过程中对通视的要求很严格，同时良好的几何结构在测量网络中还要得到保证，所以两者之间的矛盾还是很大，而且在传统的工程测量中这个矛盾就一直存在着。GPS技术在工程测量中的使用非常有效的解决了这个矛盾，不需要观测站之间能够通视，更不需要使用舰标，不仅大大的减少了测量的成本，同时提升了测量的效率，除此之外，点位的选择也是十分灵活。三、GPS技术在工程测量中的应用（一）技术应用方面1、GPS的信号主要通过两种形式被用户的天线所接收，一种是直波，另一种是反射波。测量的自动化程度很高，目前476接收机已趋小型化和操作傻瓜化，观测人员只需将天线对中、整平，量取天线高打开电源即可进行自动观测，操作简单、要求低、快捷方便，GPS技术只需要简单布设网络就能够使用，且这种定位测量技术对环境的要求不高，能够在恶劣环境中应用。对于高层房屋建筑这种相对比较良好的环境能够快速的使用，工作效率高。此外，利用软件对数据进行处理就可以求得测点的三维坐标，而其他的观测工作如跟踪观测、卫星的捕获等均由机器自动完成。2、有助于提高测绘数据的精准度。在人们安全防范意识越来越高的时代，提高测量的精准性，保证工程拥有绝对质量已经是工程测量工作的根本出发点。因此，为保证以足够的精度求解，既要求有足够数量的可视卫星，又要求所测卫星对观测站构成几何图形有一定强度，即不超过规定的几何精度因子GDOP数，以保证交会精度。GPS技术在工程测绘工作中应用，除了能够有效避免外在因素的感染，还能够有效提高测绘工作效率，确保测量数据的绝对精准，有助于提高测绘数据的精准度。3、能够有效克服建筑高度过高测量难度大的问题。在工程测量中，采用两套以上接收设备，分别安置在一条基线的端点，同步观测4颗卫星1小时左右，或同步观测5颗卫星20分钟左右。当基线超过100km时，观测时间应适当延长。GPS技术除了具有高精度特点之外，还有高程测量这一显著优点也就是能够对远距离事物进行定位和测量，所以，在高层建筑中应用能够很好的克服难测量的问题。适用范围用于建立地壳运动或工程变形监测网、全球性或国家级人地控制网、建立长距离检校基线、钻井平台精密定位、进行岛屿与人陆联测等。传统技术在工程测量中需要分别观测和计算高程以及平面坐标，和传统的工程测量技术相比，GPS技术在工程测量中的应用能够有效地同时获得平面坐标和高程，直接得出三维坐标。4、保障测绘安全。GPS技术定位测量操作基本都是在自动化进行，工作人员只需要布设好网络和开好开关就能够完成定位和测量工作，整个定位测量所需要时间非常短且工作人员需要操作的步骤非常少，不需要爬到高楼上测量，保障了测绘质量和安全。（二）应用前景方面1、在大地测量应用方面，利用GPS技术开展国际联测，建立全球性大地控制网，测定和精化大地水准面，提供高精度的地心坐标，组织各部门参加全国GPS定位大会战。2、在工程测量的应用方面，应用GPS静态相对定位技术，设置布局精密的工程控制网，用于矿区油田和城市地面沉降监测、高层建筑变形监测、大坝变形，隧道贯通测量等精密工程，测绘各种施工放样和比例尺地形图等。3、在航空摄影测量方面，应用GPS技术进行航测外业控制测量、机载GPS航测摄航飞行导航等航测成图工程等。4、在地球动力学方面，我国应用GPS技术于监测四川鲜水河地壳断裂、南极洲板块运动、青藏高原地壳运动，建立了三峡库区形变观测网、中国地壳形变观测网、首都圈GPS形变监测网等。5、在海洋测绘方面，我国已经应用GPS技术于水下地形测量、海洋测量等方面。结束语在工程测绘中应用GPS技术能够有效减少测绘人员的工作量和提高测量的准确率，为促进工程建设方案的更好制定和提高工程质量起着非常重要的作用。参考文献[1]熊介.椭球大地测量学[[M].北京：解放军出版社，1988.[2]刘大杰，自征东，施一民，等.大地坐标转化与（；1'S控制网平差计算及软件系统「M].上海：同济大学出版社，1996.[3]刘洪同，徐利民，张效忠RTK技术在复杂地形条件下的应用[J].山西建筑，2009（28）.