浅析GPS在工程测绘中的应用

    凡艳伟

    摘要：GPS测量技术在工程测量中发挥重要的作用，提高工程测量结构的准确度。随着工程建设事业的发展，GPS测量技术得到积极的应用与发展，稳定其在工程测绘中的地位。GPS测量技术能够改善工程项目的现场测绘，提高现场测量的基本水平，完善GPS的测量结果。因此，本文通过对GPS测量技术进行研究，分析其在工程测绘中的应用。

    关键词：GPS 工程测绘应用

    1.GPS测绘技术的概述

    GPS主要由空间卫星星座、地面监控站及用户设备三部分构成。该系统是以卫星为基础的无线电导航定位系统。在工程测量中，为了保证控制测量和施工放样的精度，满足工程质量要求，GPS定位技术被广泛应用于工程施工测量中。GPS测量通过接收卫星发射的信号并进行数据处理，从而求定测量点的空间位置，它具有全球性、全天侯、连续性、实时性导航定位和定时功能，能提供精密的三维坐标、速度和时间，而且具有良好的抗干扰性和保密性。现已成功应用于工程测量、大地测量、地籍测量、物探测量、航空摄影测量及各种类型的变形监测等诸多领域。

    2. GPS测绘技术的应用特点

    ⑴观测不需要通视，测量时选点灵活。不需要建立瞻标，这样可以大大减少测量观测时间和经费。GPS技术测设方格网，比常规方法适应性更强，并且且作业不受环境和距离限制，非常适合于地形条件困难地区、局部重点工程地区等。

    ⑵定位精度高，误差分布均匀。GPS测量中，在精确测定观测站平面位置的同时，可以精确测定观测站的大地高程。一般双频接收机基线解精度为5mm+1ppm，红外仪标称精度为5mm+5ppm，实践证明，在小于50km 的基线上，其相对定位精度可达12×10- 6，而在100- 500km的基线上可达10- 6- 10- 7，不但能够满足规范要求，而且具有较大的精度储备。

    ⑶观测时间短。GPS方法布设大地控制网，因其图形强度系数高，能够有效地提高点位趋近速度。采用布设控制网时每个测站上的观测时间一般在1～2h左右，其观测时间只需1～2min。

    ⑷抗干扰能力强，保密性好，可以实现全天候连续测量定位。GPS定位技术性能稳定，可在任何地点进行全天候工作，一般不受天气状况的影响，大大方便了测量作业。

    ⑸自动化程度高， 操作简便。定位系统可具有自动记录数据、自动平差计算、跟踪观测等功能，操作简单，提高了工作效率。

    ⑹采用GPS- RTK测量法与常规测量法相比，效率可提高一倍以上，并能大幅度降低作业人员的劳动强度。3. GPS 测量技术在工程测绘中的应用

    在工程测绘中常用的 GPS 测量技术是RTK（Real- time kinematic），即实时动态差分法。该方法是以 GPS 测量方法为基础。这是一种新的常用的GPS测量方法，以前的静态、快速静态、动态测量都需要事后进行解算才能获得厘米级的精度，而RTK是能够在野外实时得到厘米级定位精度的测量方法，它采用了载波相位动态实时差分方法，是GPS应用的重大里程碑，它的出现为工程放样、地形测图，各种控制测量带来了新曙光 ，极大地提高了外业作业效率。

    3.1 控制城市建设中测绘精度

    为满足城市建成区和规划区测绘的需要 ，城市控制网具有控制面积大、精度高、使用频繁等特点，城市Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ级导线大多位于地面，随着城市建设的飞速发展，这些点常被破坏，影响了工程测量的进度，如何快速精确地提供控制点，接影响工作的效率。常规控制测量如导线测量，要求点间通视，费工费时，且精度不均匀。GPS 静态测量，点间不需通视且精度高，但数据采集时间长，还需事后进行数据处理，不能实时知道定位结果，如内业发现精度不符合要求则必须返工。应用 RTK 技术将无论是在作业精度，还是作业效率上都具有明显的优势。

    3.2 应用于大地控制

    GPS 定位技术以其精度高、速度快、费用省、操作简便等优良特性被广泛应用于大地控制测量中。时至今日 ，可以说 GPS定位技术己完全取代了用常规测角、测距手段建立大地控制网。我们一般将应用 GPS 卫星定位技术建立的控制网叫GPS 网。归纳起来大致可以将 GPS 网分为两大类 ：一类是全球或全国性的高精度GPS 网 ，这类 GPS 网中相邻点的距离在数千公里至上万公里 ，其主要任务是作为全球高精度坐标框架或全国高精度坐标框架 ，为全球性地球动力学和空间科学方面的科学研究工作服务 ，或用以研究地区性的板块运动或地完形变规律等问题。另一类是区域性的 GPS 网 ，包括城市或矿区 GPS 网 ，GPS 工程网等 ，这类网中的相邻点问的距离为几公里至几十公里.其主要任务是直接为国民经济建设服务。

    3.3 RTK 技术在地籍和房地产工程测绘中的应用

    地籍和房地产测量中应用 RTK 技术测定每一宗土地的权届界址点以及测绘地籍与房地产图 ，能实时测定有关界址点及一些地物点的位置并能达到要求的厘米级精度。将 GPS 获得的数据处理后直接录入 GIS 系统 ，可及时地、精确地获得地籍和房地产图。但在影响 GPS 卫星信号接收的遮蔽地带 ，应使用全站仪、测距仪、经纬仪等测量工具 ，采用解析法或图解法进行细部测量。

    在建设用地勘测定界测量中.RTK 技术可实时地测定界桩位置 ，确定土地使用界限范围 ，计算用地面积。利用 RTK 技术进行勘测定界放样是坐标的直接放样 ，建设用地勘测定界中的面积量算 ，实际上由 GPS 软件中的面积计算功能直接计算并进行检核。避免了常规的解析法放样的复杂性 ，简化丁建设用地勘测定界的工作程序。

    在土地利用动态检测中，也可利用 GPS 技术。传统的动态野外检测采用简易补测或平板仪补测法。如利用钢尺用距离交会、直角坐标法等进行实测丈量，对丁变通范围较大的地区采用平板仪补测。这种方法速度侵、效率低，而应用 GPS 新技术进行动态检测则可提高检测的速度和精度 ，省时省工 ，真正实现实时动态监测，保证丁土地利用狀况调查的现实性。

    结束语：与以往传统的工程测绘方法对比，GPS 测绘更具时代性意义，同时其定位精准、成本较低、点间无需通视，更重要的是不受自然天气因素影响，另外设备本身轻巧方便，操作科学简单，经过二十多年的努力实践证明，GPS 定位系统是一个准确精度高、全球全天候的智能无线电导航，在工程测量中得到了广泛的应用。

    参考文献

    [1]王颖. GPS在土地测绘中的应用[J]. 科学中国人，2015，32：87.

    [2]高忠春. 浅析GPS卫星定位系统在工程测量中的应用[J].科技与企业，2015，13：143.