GPS在工程測量中的應用

韓健

摘要：隨著社會的不斷進步，科學技術也在不斷的更新中，工程的測量技術也有了很大的發展。本文就針對GPS在工程測量中的應用進行分析，為我國的工程建設的發展提供更加優越的條件。

關鍵詞：社會進步；科學技術；GPS；工程測量

中圖分類號：C35文獻標識碼： A

引言

GPS測量技術的精確度非常高，能夠準確測繪工程項目，為工程建設提供數據支持。GPS測量屬于科技測繪技術，包含諸多科學技術，可以最大化的適應工程測繪的需要。目前，GPS測量技術在工程測繪中處于不斷發展的階段，在實踐中充分吸收測量經驗，完善精密測量的過程。GPS測量技術為工程建設提供全面的測繪技術，提高工程測繪的質量。

1、GPS簡介

GPS系統主要組成部分有：空間星座、地面監控和用戶設備。地面監控部分主要由1個主控站、4個地面天線站和6個監測站組成。用戶設備主要為GPS接收機，主要作用是從GPS衛星收到信號并利用傳來的信息計算用戶的三維位置。GPS衛星接收機種類很多，根據型號分為測地型、全站型、定時型、手持型、集成型；根據用途分為車載式、船載式、機載式、星載式、彈載式。GPS定位原理是一種空間的距離交會原理，測量需要2臺GPS接收機同一時刻接收4顆以上GPS衛星發射的信號。

2、GPS在工程測量中的應用

2.1建立工程控制網

工程控制網的網型和精度要求是要與工程項目的性質和要求有很大關聯的。工程控制網主要是對工程項目的建設和管理起到基礎保護的作用。一般的工程控制網的覆蓋面積不太大，因此，要求點位密度較大，精度要求較高。而選用GPS定位技術來建立工程控制網，是由于利用GPS技術的選點位限制比較少，通常作業時間比較短，精度還較高。所以，運用GPS技術建立控制網在工程中很普遍。一般地，采用載波相位靜態差分技術來使得利用GPS技術建立的工程控制網的精度達到毫米級。利用GPS技術建立的道路工程控制網等具有很大的優勢，在道路施工和勘測時，這些監測網有縱向很長，而橫向較短的特短，對道路施工很有利。

2.2GPS變形監測

GPS變形監測主要是監測像水庫大壩、高層大廈等這種建筑物和構筑物地基的沉降、整體的傾斜的情況。比較常規的監測技術是運用水準測量的方法監測地基的沉降；運用三角測量的方法主要是用來監測建筑物的地基位移和整體的傾斜。這些常規的監測方法在實際操作的過程中，耗用的時間非常的長，耗用的勞動力多，很難實現設備的自動化監測，因為所要監測的物體都是體積較大的，并且監測的環境較復雜，而要求監測的精度很高。前面就講過GPS技術的優點，利用GPS定位技術來監測，能夠很明顯的看出GPS技術在應用中定位精度高，能夠全天候工作等優點。GPS技術運用于監測，能夠在很細微的地方發現變化，并對被監測物采取正確有效的措施。因此，GPS技術在變形監測中受到了越來越廣泛的應用，在一些大型的建筑工程中，GPS技術更是被重點使用。

2.3形變測量

形變是工程測繪中的主體項目，大部分工程內都存有形變影響，尤其是受到地質、人為等因素的影響，更是增加形變控制的難度。針對形變控制，需通過GPS提供測量信息，便于提出科學的控制途徑。例如:某礦業現場的地基出現形變，表現出嚴重的沉降危害，該礦業人員通過GPS測量技術，及時分析引發地基變形的原因，同時測量地基沉降的基礎參數，有效控制形變發生，降低地基形變對整個礦業現場的危害，GPS測量技術在該礦業中發揮定位與監測的作用，利用三維定位的方式，監測地基形變中的細微變化，控制在安全范圍內，避免出現大規模的形變或沉降，保障該礦業現場的安全運營，而且提高了礦業現場抵御變形風險的能力。

2.4水下測繪

水下測繪一直是我國工程測繪中的難點，因為水下的情況復雜，而且受到水位影響，所以水下測繪的難度系數比較高，如果在水下工程中采用人工測繪，必須要排除流速、壓強等因素的干擾，無法保障測繪結果的準確度［1］。我國水下工程的發展速度越來越快，對水下測繪的依賴性也逐漸提高，促使水下測繪成為水下工程的重要部分。GPS測量技術具有顯著的優點，可以在橫、縱兩個方向，實現精準測繪，GPS測量設備的體積非常小，不會對水下測繪區域產生影響，其在測量過程中，將收集到的水下資料迅速傳遞到地面的計算機系統內，通過軟件分析得出最終的數據結果，排除水下環境的干擾，降低水下測繪的難度。水下測繪在GPS測量技術的推動下，取得良好的測量結果，如超生測量等，優化水下測繪的環境。

2.5工程測量觀測時間的確定

GPS定位技術主要是利用幾顆GPS衛星的瞬間空間位置作為已知點，通過GPS接收機接受衛星信號來確定接收機和GPS衛星的距離，再通過空間的距離交會來求得GPS接收機的三維坐標。要使得監測的精度能夠更高，除了要有足夠的可視GPS衛星之外，還要對衛星觀測的時間把握好，因為大氣的折射會影響觀測的結果。所以在運用GPS技術觀測的時候，一定要對多方面進行考慮，使得監測的數據更為準確。

3、GPS技術的優缺點

3.1GPS技術的優點

（1）操作簡便在建筑工程的原始測量中，大都需要借助大量的人工，但是GPS在測量過程中，人為的操作是非常少的，很多數據處理和測量都是由相關的設備自動化完成的，遠遠降低了人工測量的不便，用GPS技術進行測量時，測量人員只用安裝好設備，接入電源，即可以馬上進入工作，自動測得數據，同時隨著科技的進步，GPS技術的科技含量也隨著提高，與原先的數據相比，質量也有了較大的進步，同時在儀器的規格上也有了很大的改變，操作也更加的便捷簡單。（2）測量時間短由于GPS技術直接應用了控制網布局進行測量，其中幾個觀測點會同時進行測量，因此所花費的時間要比其他測量方式的時間要短，尤其是比人工測量完成的時間至少短一半以上，從原來的一小時為單位到現在的幾十分鐘，對測量的東西進行全方位的覆蓋，有利于工程建設因為時間的耽誤而造成不必要的損失。（3）測無限制我們利用GPS技術進行測量和定位的時候，不需要考慮天氣因素，和所處位置所帶來的影響，因為GPS技術的工作原理就保證了其工作環境完全不受天氣和環境的制約，無論是陰雨天還是地形復雜的地方，都可以隨時工作，保證了測量的完整性和進度的完成。同時，GPS技術對于幾何圖形，和測點間的通視比常規的測量方法更加靈活，而且現在技術上有了更大的突破，對于工程測量來說是革命性的進步。（4）測量數據精準GPS技術測量的精準性非常高，更有其他測量設備所不具有的特點，便是其距離越遠對于所測量到的結果就越精確，而其所測量出來的數據可以與紅外線測量儀測得的數據相媲美，其定位精確度可達1mm左右。（5）適用范圍廣GPS技術不僅可以用于軍事，還可以應用于各種民事活動，如日常的出行，進行導航定位，此外還可以進行工程測量，航空導航，土地測量等多個領域。

4、應用GPS測量應注意的幾個問題

4.1流動站的設置

在流動站設置之前，應確保所設置的平民精度與高程精度滿足測量作業要求，并認真檢查作業文件設置是否正確。為了提升信號接收強度，應將儀器移動到相對比較開闊的地方，待出現固定解之后，再移至下一個測量點。同時，流動站與基準站之間的距離不要太遠，將其控制在八公里左右。

4.2控制點的選擇

由于GPS測量是通過接收衛星發射的信號，經過數據處理而得到點位坐標的，因此任何可能影響信號接收的情況發生時，所測定的點位坐標都可能產生誤差。為此，在選擇測量點位時應注意以下幾點:在選擇點位時，應遠離平靜水面、光滑的地面、山谷山坡等這類反射波較強的區域，測量點位附近也不宜存在高壓電線、電臺電視臺等輻射源。同時接收機天線應該設置抑徑板，以減少地面的反射信號。接收機天線相位中心相對測量點位中心位置的偏差，也是造成測量誤差的直接影響，在操作過程中，應該仔細定位以減少該誤差對測量精度所造成的影響。

4.3GPS網的布設布設

GPS網應參考測區交通、自然狀況與任務要求，著眼當前建設與城市長遠發展、圖根點加密及1∶500數字化測圖要求，堅持快速度、高精度、省費用原則。首先，要重視已設控制點與充分利用其標石。尤其是利用GPS網平差校核點與約束點以及其網內位置和平差精度的關系，如四周均勻分布約束點則可有效控制精度。其次，整體網以點連、邊連方式構成，連接之后應利于復測基線、異步環、同步環的構成，最大限度重復設站，實現多余觀測、增加GPS網幾何強度與可靠性，保證整體GPS網精度提升。

4.4觀測數據的處理

應對每天觀測數據有效性與精度做檢驗，及時計算、檢驗外業觀測，也就是統計與誤差衡量復測基線較差與異步環、同步環坐標閉合差以及解算基線，適度處理與復測超限誤差的基線，保證外業觀測所得數據精度。

結束語

隨著科技的發展，各種技術也隨之發展和提高，GPS技術的出現對于建筑業的發展無疑于是重要的。它帶給建筑業的不僅僅是施工測量時間上的縮短，同時也將原有測量的一些難度降低，對于一個工程而言，節省了人力，物力，以及財力的支出。

參考文獻

[1]趙立新.GPS在工程測量中的應用與發展[J].河南科技,2010,12:1.

[2]劉葉明.GPS技術在工程測量中的應用[J].科技風,2010,07:259-260.

[3]嚴秀夫,譚文輝.淺論GPS在工程測量中的應用[J].水利科技與經濟,2006,04:261-262.

[4]董昌周,黃甫,段貽民.GPS在工程測量中的應用[J].浙江科技學院學報,2004,01:14-16.