GPS在工程测量实践中的应用及存在的问题

GPS在工程测量实践中的应用及存在的问题

杨洪杰邹磊杨明霞

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摘要：近年来，随着科学信息技术的飞速发展，GPS测量技术在工程测量实践中发挥着越来越重要的作用，不断地提高着工程测量的效率和可靠性，其定位能力得到了一定增强。在此背景下，为了保障工程测量的准确性和有效性，需要加强对 GPS 测量技术的有效应用，并发挥 GPS 技术的保密性和抗干扰作用。基于此，文章对 GPS 测量技术的特点和在工程测量中的应用进行了分析，旨在为进一步促进我国工程测量的发展提供可行性建议。

关键词：GPS；工程测量；应用问题

引言

GPS 作为一种新型应用技术，具有测量时间短、精度高等特点，在工程测量中得到普遍应用，为保证工程项目规划建设的精度和质量提供强有力的技术保障，还可满足降本增效的新要求。但是，在实际应用中还存在着些许问题，如点位选择难度较大、高程精度稳定性不足、受电离层干扰较大等，需要从外业和内业工作中共同着手进行优化，通过合理选择观测时段、适当增加测回频率、内业数据优化等方式，使 GPS 技术的测量精准度进一步提升，在工程测量领域实现长远发展。

1GPS系统概述

GPS 是全球定位系统的简称，该系统是由空间卫星和地面的监控系统以及用户设备部分组成的。空间卫星是由均匀分布在 6 个轨道面上的 24 颗 GPS 卫星群组成，能够在任何时间向任何地点发送信号 ；地面监控系统是由监测站、主控制站和地面天线构成，对卫星群传递的信息进行搜集及处理 ；用户设备部分就是 GPS 信号接收设备，这种设备能够接收卫星信号，并可测量出一系列的数据，根据这些数据可计算出用户所在位置的相关信息。在工程测量中应用 GPS 技术时，需要测量用户接入卫星信号接收设备，不断地进行信号的接收与反馈，在计算机系统下进行数据处理后可测量出所需数据。技术原理为：利用 GPS 卫星、接收端、导航电文等进行位置信息采集，根据技术要求在指定位置设置 GPS 接收机，在特定时刻同时接收至少 3 颗卫星发出的导航电文，经过数据接收前后所需时间的计算，得出 GPS 接收机与卫星间的距离。同时，还可利用 GPS 接收卫星星历获得某一时刻卫星在空间范围内的三维坐标。

2 GPS应用中的问题与对策

2.1测站点设置问题

在设置首级控制网时，测站点的选择发挥着非常重要的作用。GPS测站点应选择基站周围障碍物的高度角小于10°，视野开阔的地段。测站点周围不应当有GPS信号反射物，避免造成多路径误差。此外，测站点周围应当具有利于发播、传送差分改正信号的条件。选取的测站点周围应当具有尽可能开阔的上空，在10°-15°高度角之内不能有成片的障碍物。测站点周围大约200m范围内不应当有强电磁波干扰源，例如高压输电线、大功率无线电发射设施等，以避免电磁波对GPS卫星信号的干扰。测站点不应当设置在对电磁波信号反射较为强烈的地物、地形上，例如成片的水域、高层建筑等，以避免多路径效应的发生。

2.2 基准站定位问题

通常在基线解算中存在着基线的起点坐标不准确、GPS卫星观测时间较短、周跳太多、严重的多路径效应等问题。进行RTK放线时，如果已知点不适合基准站放置，就应当采取多点定位法（通常采用两个已知点定位法）将基准站设置在条件相对较好的测试区位置上。可以先快速测出流动站到两个已知点的WGS-84坐标，再根据后方交会原理对基准站的坐标进行测算，然后利用WGS-84和已知点的独立坐标求出相关参数。这样设置的基准站受到的电台发射电磁波干扰较小，基站的位置好，放样的精度也相对较高。

2.3 GPS网基准点选择问题

要把GPS定位成果应用到坐标体系中，GPS网就应当和既有的GPS点进行联测，并且联测的总点数应当大于3个。点的分布和误差直接影响着GPS网的测绘精度，较大的基准点误差将会以系统误差的形式体现在观测值的残差当中，导致GPS的定位结果发生扭曲变形。所以，GPS数据处理的关键环节是选取可用的GPS网基准点。目前，国内只建成了A、B两级高精度的GPS网，由于点位密度相对较小，一直未能推广使用。因此，在进行GPS观测时，应当将国家大地点当作坐标转换时的尺度、方向和位置基准的依据进行联测。必要时还应当对进行联测的大地点做有效的检核，尽量确保基准点的精度。

3GPS 测量技术在工程测量中的应用

3.1 GPS 定位技术

GPS 定位技术是工程测量中的重要组成部分，其在工程测量中的应用主要是依据科学基本原理对信息数据的位置信息进行整合，发挥其在各个系统中的共同作用，主要目的是通过多角度定位对其中的数据信息进行测量，保障数据信息的有效性。此定位技术还可以加强动、静态的有效结合，在地面接收装置的组成中可以排成静态基线，实现同步目标观测，并且其时间还长达 45min 左右。在完成上述工作后，还可以对相关的数据信息进行统一整理。此外，GPS 定位技术还具有操作简单等多种优点，可以实现对相关信息的动态观测。

3.2 带 RTK 的碎部测量和放样

RTK 技术即载波相位差分技术，它是实时处理两个测站载波相位观测量的主要方式。在对 RTK 系统组成进行分析时发现，其主要由基准站和移动站两部分组成。此技术在工程测量中的应用可以将基准站采集的载波相位有效发送给用户，用户可以根据基准站中的差分信息进行求差解算，对自身的位置坐标进行准确判断。RTK 技术还可以有效应用于地籍图和房地产的界址点测绘等多个领域，应用此技术时，只需一个人就可以完成测图，将 GPS 接收机放在待定的特征点上 1 ～ 2s，然后再按照相关的要求输入该特征点的编码就可以了。同时，将一个小区域内的地形和地物特征点进行测定后，还需要将其传入计算机中，避免外界因素对测量工程带来的影响，从而形成更加高质量的成果图。此外，还可以利用 RTK 技术完成放样工作，需要标定界标点，直接对坐标进行标定，不可以像常规放样那样，需要合理应用解析法对其进行标定。

3.3 实现对静态数据的处理

在应用 GPS 测量技术对工程测量中的静态数据进行处理时，需要将 GPS 观测的数据传输到存储设置中，在完成此项工作后才可以进行分流工作。要对原始内容进行记录，合理利用解码，将其中的数据进行分类和处理，将没有用的数据内容处理掉，还需要将有用的数据进行统一，然后将其形成文件格式。同时，在对相位观测值进行整合时，要进行探索和测量环节等多种工作，还需修正恢复载波，对其中的静态数据进行有效测量。大比例尺地图绘制是工程测量中的主要组成部分，多数高等级公路在选线时都要进行大比例尺带状地形图的绘制，比如 1 ∶ 1000 或 1 ∶ 2000。但是，传统的测图方法速度慢、花费时间长，会严重影响地图的有效性和准确性；而合理采用 GPS 动态测量技术，可以帮助技术人员确定沿线各碎部点位置，并对其进行合理绘制，分别停留 1 ～ 2min，进而获得更加准确的坐标，保障成图的合理性。

3.4虚拟现实技术的应用

传统的工程测量中，大部分的测量工作都需要由人工操作完成，这样不仅会限制测量效率，还会因为测量环境的影响而发生安全事故。利用 GPS 的虚拟现实技术，利用计算机中对需要观测的环境进行虚拟创建，能够完整地还原出比较逼真的观测环境，再利用虚拟技术将工程测绘的全部流程以三维图像的形式在计算机中显示出来，这样使测量的过程一目了然，更加直观清晰，不仅保障了测量方案的安全性和可实施性，还有效提高了工作效率和质量。

结语

综上所述，与传统的测量技术相比，GPS 测量技术在精准度、可靠性方面有诸多优势，还可降低测绘强度，将技术人员从繁重的现场测量中解脱出来。但是，在工程测量应用中，还可能出现点位选择难度较大、高程精度稳定性不足、受电离层干扰较大等问题，要求测量人员加强重视，通过合理选择观测时段、适当增加测回频率、内业数据优化等方式，使 GPS 技术的测量精准度进一步提升，在工程测量领域充分发挥其应用价值。

参考文献

[1]王强.GPS 技术在水利工程测量中存在的问题及应用方法[J].建筑工程技术与设计,2019(6):12-14.

[2]刘武.GPS 测量技术及其在工程测量中的应用及实践研究[J].居舍,2020(6):55-58.