GPS技术在工程测量中应用现状及其局限性

GPS技术在工程测量中应用现状及其局限性

贺文华

延安市君成测绘有限公司

摘要：全球定位系统是由美国国防部研制的卫星导航与定位系统，它利用24颗分布于6个轨道面内的卫星进行观测，通过接收从地面发射回来的信号来确定用户位置信息，GPS技术具有高精度、高效率、全天候和全球覆盖等特点，能够为用户提供精确的三维坐标及速度等重要参数。本文重点研究GPS技术在工程测量中应用现状，提出若干建议，旨在解决GPS技术的局限性，提高我国工程测量水平。

关键词：GPS技术；工程测量；应用；局限性

引言：目前，GPS已经广泛地应用于各种领域。例如：大地控制网、地球动力学、大气海洋学、航空航天和军事等方面都有涉及。随着卫星导航定位系统（GNSS）技术的不断完善与提高，其应用范围将会越来越广，并且会逐渐取代传统的测量方法。

一、GPS技术在工程测量中应用现状

（一） GPS技术在地形图测绘中的应用

随着科学技术不断发展，GPS技术已经被广泛地应用于各种领域。其中，在工程测量方面也得到了广泛的应用。利用GPS技术进行地形图测绘可以提高工作效率和精度，减少人力、物力等资源浪费。同时，还能够为工程建设提供准确可靠的数据支持。目前，GPS技术主要用于土地勘测定界、控制网布设以及大比例尺地图测制等方面。下面将分别从这三个方面对其应用情况进行详细介绍： (1)土地勘测定界。传统的土地勘测定界需要大量的野外调查和内业计算，而且存在一定的误差率。采用GPS技术进行土地勘测定界后，不仅大大缩短了工作时间，降低了劳动强度，而且具有较高的精度和可靠性。此外，通过与全站仪配合使用，还可实现实时动态定位，进一步保证了土地勘测定界成果的质量。 (2)控制网布设。在公路、铁路、水利水电等工程项目建设中，控制网是必不可少的基础设施之一[1]。由于控制点往往分布范围广、数量多，因此如何快速、精确地确定控制点位置一直是一个难题。采用GPS技术结合三维坐标转换软件，可以实现控制点的快速精准定位。此外，在大型桥梁、隧道施工放样中，也常常采用GPS-RTK技术来完成控制点的测定。 (3)大比例尺地图测制。在城市规划、国土管理、房地产开发等领域，大比例尺地图是不可或缺的重要工具。但是，传统的大比例尺地图制作方法通常需要大量的野外调绘和人工判读，费时费力且容易出现错误。而采用GPS技术结合数字地图制图软件，则可自动化地生成符合规范要求的大比例尺地图。此外，在一些应急救援、地质勘探等特殊领域，也需要及时获取现场信息并绘制大比例尺地图，这时GPS技术更是发挥了独特优势。

（二）GPS技术在工程施工测量中的应用

随着我国经济建设的快速发展和城市化进程的加快，工程建设项目日益增多。而这些项目往往都需要进行高精度、高效率的施工放样工作，以确保建筑物的尺寸符合设计要求以及满足工程质量标准等方面的要求。因此，将GPS技术引入到工程施工测量之中已成为当前研究领域内一个备受关注的热点问题。 目前，国内外许多学者对于GPS技术在工程施工测量中的应用做了大量的理论分析与实验研究。例如：李永春等人通过对某高层建筑基坑变形监测数据的处理分析，得出了该基坑变形规律及变形量；王志刚等人以某地铁隧道为例，利用GPS-RTK技术建立三维坐标系并进行断面测量，从而实现了地铁隧道的精确控制等等。这些实例充分表明了GPS技术在工程施工测量中具有非常广阔的应用前景。针对以上问题，可以采取多种措施来提高GPS技术在工程施工测量中的可靠性和精度：如采用多个基站联合作业、加装屏蔽罩减少干扰、加强天线位置选择等方式来解决信号被遮挡的问题；同时还需结合其他先进的测量手段（如全站仪、激光测距仪等）相互配合使用，才能更好地发挥GPS技术的优越性能[2]。

二、GPS技术在工程测量中应用的局限性

（一）GPS数据采集精度低

GPS接收机本身就存在一定误差，而且在静态定位时只能进行单点定位，无法满足施工放样、变形监测等高程方向需要。此外，由于卫星信号容易受到干扰和遮挡，导致观测数据质量下降，从而影响了定位精度。因此，为保证测量成果准确可靠，必须对GPS接收机进行合理布局与优化选择，同时加强周围环境监测以及多路径效应处理等措施来提高GPS数据采集的精度。 另外，GPS-RTK技术虽然可以实现实时动态定位，但是其解算软件相对复杂，操作难度大，并且受大气折射及城市峡谷高楼等因素制约，导致其在某些区域或地形条件下难以达到预期效果。因此，在一些特殊情况下，如城市控制网加密布设、长距离线路勘测等领域，还需结合其他测绘技术手段进行补充完善。

（二）GPS定位精度差

由于卫星信号传播路径和接收机硬件等方面存在一定误差，导致GPS定位结果不够精确。此外，GPS网点分布不均匀也会影响其定位精度。因此，为了提高GPS定位精度，需要加强对卫星轨道位置、钟差以及大气折射率等参数的实时监测与处理。同时还可以采用多频观测值组合方式来削弱电离层延迟对定位精度的影响。另外，在布设控制网时需考虑到地形地貌特征及交通状况等因素，合理选择控制点并进行优化布局以提高定位精度

[3]。

三、GPS技术在工程测量中应用的发展趋势

（一）多频信号接收机

目前， GPS接收机已经从传统的单频接收机向着双频、三频甚至四频等高精度多频接收机方向发展。未来随着卫星导航系统的不断完善和组网，将会有越来越多的用户使用到高精度的多频信号接收机。

（二）快速定位定向仪

由于GPS技术是基于卫星进行观测的，因此对于某些不便建立地面控制点的地区或者需要实时动态定位的情况下，可以采用快速定位定向仪来实现精确定位。这种仪器具有操作简便、响应速度快、定位精度高等优点，将成为今后主要研究开发对象之一。

（三）网络RTK技术

网络RTK技术是一种集数据采集、数据处理、数据分析等于一体的全自动作业模式。它不仅提高了工作效率而且还降低了劳动强度，尤其适用于一些受地形复杂、交通不便等因素影响较大的工程建设项目。

结束语：

综上所述，随着GPS技术不断的更新与完善，其在工程测量领域中的应用也会愈加广泛。未来，GPS技术将主要朝着多频观测、高动态性能、智能化程度更高等方面发展。因此，将来GPS技术在工程测量中的应用也有望实现更多的自动化控制功能，从而为工程建设提供更为便捷高效的服务。总之，虽然GPS技术存在一些局限性，但随着技术的进一步革新和完善，GPS技术在工程测量中的应用前景必将更加广阔。

参考文献：

[1]林艳平.浅谈GPS技术在测绘领域中的应用对策[J].建材与装饰，2019，22（47）：206-207.

[2]陈华军，沈国良.浅析GPS测量技术在建筑工程测量中的应用[J].魅力中国，2018（8）：356.

[3]张峻熹，张丽丽，李海勇.房屋工程测绘中GPS技术的应用探究[J].智能城市，2020，16（21）：152-153.