工程测量中GPS的应用

工程测量中GPS的应用

王广新

珠海诚信达勘测咨询有限公司

摘要：随当前我国经济快速发展，工程项目也在逐步增多，GPS技术在测量行业应用非常广泛，GPS技术的使用不仅能提高工程测量的精准度，还能确保工程测量的质量，有着较大的优势。本文主要谈谈工程测量中GPS的应用。

关键词：工程测量；GPS；应用

1.GPS技术概述

1.1GPS技术与工程测量

GPS即全球定位系统，具备卫星导航与定位功能，可以实现海陆空全方位地三维导航与定位。GPS系统由3部分构成，包括空间星座、用户设备、地面控制设备。GPS技术用于测量可以快速、准确、高效地获取点线面三维坐标和地理信息，有着高精度、全天候、自动化的特点，可以应用到军事、导航、野外考察、摄影测量、土地测量等不同领域。工程测量泛指工程建设中涉及到的测绘工作，包括工程的设计阶段、施工阶段、管理和竣工阶段等，都需要进行工程的测量。根据不同的测量对象，工程测量可以分为建筑工程测量、交通基础设施测量、水力工程测量、矿区测量、军事工程测量、市政工程测量以及海洋工程测量等。工程测量是工程建设的重点内容，工程测量数据，可以用于工程设计，衡量工程是否达标，是否存在安全隐患等，因此，工程测量数据必须做到精准，而且最好可以实现全天候的实时监控，GPS技术用于工程测量，可以实现这一要求。

1.2GPS的组成

使用GPS技术，需要了解GPS的构成，通常情况下，GPS系统包括3部分：空间星座、地面监控、GPS信号接收设备。空间星座方面，GPS由24颗卫星组成（21颗工作卫星，3颗备用卫星），每4颗划分为一组，放置到6条60度轨道的平面上，实现了任何时间段，都有4颗以上的卫星为GPS系统提供数据。空间部分主要在于目标观测，收集目标观测数据，将其转换为载波信号和码信号，传输给地面监控以及用户设备，实现观测目标的定位。地面监控部分，主要包括监测站、地面天线、主控制站。主控制站在于收集天线接收的信息，将信息通过计算和调整，进而控制空间卫星的运行。GPS信号接收设备，也就是所谓的用户端，主要起到查找和捕捉卫星信号，跟踪卫星传达的信号，进行转换和处理，计算接收机所处的经纬度和高度数据。

1.3GPS技术应用于工程测量的优势

相较于传统的工程测量方式，GPS技术应用于工程测量有着明显的优势，如GPS技术有着较高精度的定位、目标观测时间较短、可以测量三维坐标、各测站之间无须通视、操作简单、全天候作业等。工程测量精度方面，GPS技术工程测量精度大幅度提升，小于50km基线，精度可以达到1×1–6，基线大于1000km时，定位精度达到1×1–8。较高的定位精度，可以满足不同工程测量的需求。GPS用于工程测量，工程测站之间不需要相互通视，使得定位更加的灵活，可以省去传统测量时，对过渡点和传算点的测量，可以大幅度节约测量时间和经费。GPS工程测量有着较高的自动化程度，测量工作更为简单便捷。

利用GPS技术进行工程测量时，测量人员只需量对相关数据进行记录即可，而且GPS测量工具有着携带方便，重量轻，耗能低的特点。GPS技术用于工程测量，可以实现三维坐标的精准测量。GPS工程测量，不仅可以提供水平面测量，而且可以测量三维层面，为航空物探、摄影测量、精密导航提供数据。GPS技术用于工程测量可以实现全天候的监测。GPS不仅卫星数量较多，而且分布均匀，可以实现全球地面的覆盖，也就是可以在任何时间对任何地点进行测量，有着全天作业的特点。GPS技术用于工程测量，可以大幅度提升测量效率。由于动态定位技术和快速静态定位技术的发展，工程测量的时间得到极大地缩短，测量效率高。正是由于GPS技术的优点，因此其可以用于工程测量，GPS接收机成为主要的测量仪器。现阶段，工程测量中，平面测量方面几乎全部使用GPS技术进行测量。随着GPS技术的成熟，水上测量的效率也提升了数倍，大幅度提升水力工程的测量速度。实时动态测量技术的出现，使的GPS可以广泛地用于地形测量和放样测量。

2、工程测量中GPS的应用

2.1大型工程测量的应用

一般情况下，工程测量不仅测量数据较多，而且测量的难度较大，会花费许多的时间和经费。尤其是一些大型的工程，比如，铁路工程、水坝工程等，为了对工程有着全局把控，需要对工程进行全面的工程测量。采用传统的测量方法进行大型工程测量，非常吃力。GPS技术的使用，则可以较为便捷地实现工程数据的测量。利用GPS技术可以实现工程三维数据的测量，尤其是工程的勘探和设计阶段，保证工程数据的全面性和准确性，有助于工程设计更加地科学合理。

2.2测设方格网

利用GPS技术进行方格网的测设时，可以表现出GPS技术的适应性和灵活性。由于GPS技术在工程测量时，不需要各基站之间建立通信，这样测量时的选点工作就变得十分简单。由于省去建立视标的环节，可以节约测量的经济成本。GPS技术在进行工程测量时，对于点位选择有着一定要求：要求方便到达、实现开阔、周围没有障碍物和金属物等，以免出现干扰电磁波的情况。通常情况下，高压线网、大面积的水域、大量金属等这些物品都会对电磁波产生干扰，为了保证数据的准确性，应该在选点时，避开这些位置。

2.3RTK技术在大型工程测量中的应用

GPS技术运用到工程测量中，使用最为频繁的技术要属RTK技术，RTK是一种实时动态差分法，是一种新型的GPS测量方法，在传统的GPS测量方法中，静态测量、快速静态测量及动态测量都需要在测量后进行解算，才能最终得到厘米级的测量精度，RTK技术是GPS技术发展的重大突破，RTK技术的应用可以实现实时地获得厘米级精度的测量数据，其采用载波相位动态实时查分方法，在野外测量时，可以在不到一秒的时间内，获得厘米级的测量数据，对于大型工程的地形勘测以及工程放样都有着重要意义。

2.4RTK技术在施工放样中的应用

在施工放样中，采用传统的经纬仪、全站仪进行交会放样和边角放样，首先要进行点位的设计，在实地将点位标识出来，然后需要2~3人共同操作完成，操作过程中，来回移动目标，才能完成放样。这种操作方式，不仅耗费人力，而且耗费较多时间。将GPS技术中的RTK技术用于施工放样，不再需要2~3人共同操作，一个人即可完成操作，只需在终端设备中，输入放样点的坐标，按照终端的要求，移动到放样点就可以完成操作，这种施工放样方式，不用点位之间建立通信，坐标直接放样的方式，放样均度得到极大提升。如在某输油管道项目建设中，就使用到的RTK技术。由于项目施工区域，地形较为复杂，使用无线电进行数据采集、传输的方式，会受到地形的影响，导致信号不良。使用GIS技术进行测量数据的采集，通过GPS实现工程测量数据的高精度采集，实现工程进度的实时监控，实现对工程设计和工程放样的有效控制，让施工人员可以精确地掌握到工程数据的变化，保证工程项目的施工效率和质量。

2.5RTK技术在矿山测量和水力工程测量中的应用

在矿山测量过程中，由于矿山地形环境复杂，利用RTK技术主要用于矿山的地形测量、矿区控制点加密、钻孔、探井、探槽、剖面点、坑口、近井点、地质点、取样钻孔、坑口位置点等内容的坐标放样和测量工作，实现对整个矿山工程的调度。

受到土地资源的影响，在我国的一些沿海城市，积极开展围垦建设，通常情况下，围垦工程距离海岸的距离较远，施工会受到潮汐的影响，而且部分项目需要在水上完成，操作难度较大。传统的测量方式，难以实现围垦工程的测量工作，使用GPS技术，则可以很好地实现工程数据的测量。

3、GPS技术与传统测量方式的结合

GPS技术用于工程测量有着明显的优势，但也有着一定的局限性。在工程测量过程中，部分区域会影响GPS卫星信号的接受，这时GPS技术则无法应用于工程测量工作。针对这些区域，需要采取图解法、解析法等方式，采用全站仪、经纬仪、测距仪等仪器进行工程的细部测量，用于弥补GPS技术无法应用的不足。

应用GPS技术的关键，在于卫星与GPS接收器之间的信号传输，信号的传输是通过电磁波的传播实现的，如果电磁波的传输存在不均匀的介质，就会影响到最终的计算结果，导致GPS测量数据的不精准。除此之外，如果存在遮蔽物，影响和干扰电磁波，同样会影响最终的测量精度。因此，工程测量应该根据实际情况进行，采取GPS技术测量与传统测量方法相结合的方式，互相弥补各自的不足之处，保证测量结果的准确性。

4.结束语

综上所述，相较于传统的工程测量方法，GPS技术用于工程测量有着明显的优势。如测量简单便捷，测量效率高；测量数据准确性高，测量时间段，测量成本低等。由于工程项目涉及测量数据广泛，采用GPS测量技术，可以实现工程测量数据的快速精准地测量，弥补传统测量方式耗时耗力的不足。尤其是RTK技术的使用，可以解决传统测量方式的诸多不足，但同样的GPS测量技术也存在自身的局限性，一旦存在电磁信号干扰的情况，则会影响到GPS技术的应用以及最终测量结果的精准性。因此，工程测量应该根据实际情况，采取GPS测量方式与传统测量方式结合的方式，使其互相弥补各自的不足，保证工程测量结果的准确性。

参考文献：

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