关于GPS技术在工程控制测量的应用及测量精度研究

关于GPS技术在工程控制测量的应用及测量精度研究

吴全惟

海南浩昇投资有限公司海南海口570000

摘要：控制测量是工程展开的重要前提，必须高效准确的进行。牵一发而动全身，项目施工中的或大或小的失误，都会产生蝴蝶效应，对整个工程造成偏差，引起项目的返工与报废，造成工期延长、成本增加等不利后果，给工程的推进带来障碍。以全天候、自动化、效率高、高准确度为特点的GPS技术，在现实中应用的十分广泛，尤其是在工程测量和大地测量当中，在普遍的运用着。在本文中，笔者通过现阶段GPS技术在工程控制测量的应用状况，分析研究其测量精度。

关键词：GPS；工程；控制测量；测量精度；方案研究

1.GPS测量在工程测量上的应用

GPS测量是测绘领域中里程碑式的发明，是一次有重大意义的技术性的突破。GPS测量是测量同其他学科相互交会贯通得来的发展成果，对于测量领域来说，无论是测量的理论，还是测量的方法，都因为GPS测量的出现，产生更加科学的变革，推动了测绘技术的科学化与现代化。不单单是在中国，在世界各国，GPS测量都是作为一种新兴技术出现的，许多科学家都对这个项目产生了浓厚的兴趣，这也将导致测绘领域在未来还会出现重大的根本性变革。在工程测量的应用中，我国主要采取的主要方式是，建立并且逐渐完善以城市和矿区为代表区域的区域性的GPS系统网，用于我国惯用的并且已经发展出一套完整系统的GPS系统静态相对定位技术，用以进行工程控制网的布设，主要是为了进行所辐射区域的地面沉降、大坝变形、高层建筑变形以及隧道贯通的测量等工作的监测环节。GPS测量与人工测量最大的不同点在于，GPS更加高效便捷且准确，将GPS系统运用到工程中去，是为了在作业模式、精度和仪器各异的情况下，更加准确的测量出最佳观测点的具体坐标，极大地节省了人力与物力财力资源。但是，因为工程中的具体状况是不同的，对计算的标准要求的比较严格，测量的数据计算中需要把粗差的部分全部剔除，并且具体问题具体分析，灵活的运用系统。

2.GPS控制测量的设计内容

第一步，应该深入的了解并且分析既存的GPS系统控制网的测量数据和成果，用以判断是新建控制网，还是改建数据网，亦或是扩建控制网；第二步，如果经过分析，既存控制网在测量中选用的坐标系基本上是合理的，就采用此坐标系，这是为了是测量中的各种要素基本上是一致的，也会使测量结果与计算结果更加精准；第三步，在进行GPS测量的过程中，部分点高程异常，需要将之转化为正常商才能进一步进行控制点的计算，可以采取曲面拟合法来进行推估与运算；第四步，将所有数据测量并计算好之后，就要制作技术设计书，需要包括任务的来源以及具体的要求，要对进行工程作业的依据进行分析，即区域的概况和所利用的水准点与路线，所选用的坐标系，以及原坐标系中存在的起始数据，同时也需要对布设GPS系统控制网的方案进行说明与论证，选取最优的观测点以及对选取的点的精度进行分析，数据计算的过程也十分重要，在计算中需要将有误差的数值先行进行平差计算，最后也是最重要的一点，对工程的经费预算，这一点关系到整个工程的合理性，投入的成本与预期的收益是否可以成正比都是需要考虑的因素，在技术设计书中明确设计图表，可以最直观的向审核部门表现出这个工程项目是否值得运行与推进。

3.提高GPS控制测量质量及精度的做法

3.1选点

测量区域的具体情况以及原有的控制点的情况，都是需要在选点进行之前进行的工作，这直接影响到了外也得观测质量以及GPS系统控制网的测量精度。在选点的时候，有三个因素，需要重点考虑：首先，控制点的位置应该是交通比较便利的地方，同时也要方便埋设和进行长期的保存，除此之外，为了更好地接受设备与直观的进行操作，控制点的位置应该具备开阔的事业，在15米的高度角上没有任何障碍物的遮挡；其次，生活中存在着一些干扰卫星信号的物体，无线电发射源和高压电线都对卫星信号有着很大程度的影响，这就要求在控制点方圆50米的范围内不存在高压输电线，200米的范围内不应该出现大功率的无线电发射源；最后，为了避免资源浪费以及人力物力资源的消耗，应该尽量利用起既存控制点，如果既存的控制点并不符合要求，可以选取新点各个控制点之间最好可以达到通视的效果。

3.2布网方案

在布设GPS控制网的时候，要综合考虑自然、交通与城市建设等条件进行测量与布设，首先需要明确GPS控制网的等级以及布设所要求的精度，并根据测算的结果计算出边长与允许存在的相对误差；其次，如果要求GPS系统控制网与旧成果吻合，则起算点数量多多益善，如果不存在此项要求，则可以选取3-5个起算点，同时这些起算点应该分布的比较均匀，而不应该单单集中于一侧；最后，可采取高精度激光来进行矩边的测量，与起算点的数量一致，可以选取3-5条矩边，随意的分布在GPS控制网内的任何区域，但是两端高差应该相当，否则会影响整体的精度问题。布设控制网的过程中，连接应该从起算点开始，进行点连以及边连。增强GPS系统控制网的集合强度，重复设站将会使GPS控制网的可靠性进一步增加，整体的精度更高。

3.3外业观测

外业观测的高质量可以对GPS所测数据的质量进行有效的保障。在此项工作进行前，需要制定一个科学严谨的观测方案，对可见卫星数量、高度角、最佳观测组与实践、精度因子等元素都在考虑因素的范围内，具体操作中应该：第一，进行外业观测的时间应该同最佳观测时段吻合，卫星追踪数的最小值为4颗；第二，每个时段内的观测市场应该由基线的长短来进行调整，当基线在20km以下时，最佳观测时长为90min；第三，在进行观测的时候，观测者不能高于天线，同时观测的时间也应该由观测的数据接受情况来具体决定；第四，为了有效的保护数据的安全，防止丢失或被侵入，观测数据应及时存盘，并且确保各项数据准确无误。

4.GPS内业数据处理及质量控制

4.1GPS基线解算及质量控制

对观测的数据进行科学系统的统计以及严谨周密的计算，确保其精度达标及有效性，当然，对外业观测的数据也要进行反复的计算与检验分析，确保外业观测数据的质量以及精度，才能有效的提高GPS系统控制网基线解算的精度，对质量进行管控。

4.2GPS网的平差和质量控制

在大地坐标系中，以GPS往的起算点起算的三维无约束平差是以基线为观测值进行计算的，进行评查之后，需要对精度是否达标进行考察。

结论

GPS技术在控制测量及精度计算和施工放样中，能提高精度，并且可以做到高效便捷准确的对作业项目进行分析，从而降低难度，同时，基本上摆脱了人工进行测量的不准确性，更加的准确，更容易选出最佳方案。但是，GPS的测量与常规的工程测量不同，人工测量中的错误比较容易发现，智能化的GPS测量不易发现误差，这个问题困扰着进行GPS测量的项目人员，在今后，仍然需要技术人员在实践中发现问题并对GPS技术做出改进。

参考文献：

[1]赵志辉.关于GPS技术在工程控制测量的应用及测量精度研究[J].科技创新导报，2013（35）.

[2]王矗.GPS技术在工程测量的应用及测量精度分析[J].建筑工程技术与设计，2017（32）.

[3]潘杰.GPS技术在工程测量控制网的精度探讨[J].科技商品，2017（06）.