工程测量中的GPS定位技术及其误差分析

工程测量中的GPS定位技术及其误差分析

王有锋

浙江地博勘测设计有限公司，浙江省杭州市， 310000

摘要：如今，我国经济发展十分迅速，GPS测量技术就是全球定位技术，是实现地球时空导航的重要定位系统。在实际应用中，通过GPS测量技术可以实时地呈现被测对象的位置信息。GPS测量技术实现定位功能主要是基于GPS接收机，它能够接收到卫星提供的实时信号，从而准确地就该时刻的具体距离信息进行定位，有效保证定位的准确性。GPS测量技术是一种在静止坐标系下实现的测量作业，在工程测绘中运用该方法，可以将工程测绘效率质量显著提升，使测绘数据更加准确，为工程建设提供准确有效的参考依据。

关键词：工程测量;GPS定位技术;误差分析

引言

GPS技术在现代工程测量中的应用越来越广泛，它促进了现代测控技术的发展，同时也使测控系统的精度得到了极大提升，为工程施工提供了有力保障。GPS具有操作简单、精度高等优点，在工程、矿山等工程中具有较好的应用前景。随着现代工程技术的进步和GPS技术的飞速发展，GPS技术在实践中仍有很多问题，制约了其广泛的应用。因此，加强GPS技术在实际工程中的运用，对提高GPS技术的应用具有重要意义。本文着重介绍了GPS技术在工程勘测中的应用，并结合工程实践，对GPS技术在工程勘察中的应用进行了初步探索。

1GPS实时动态测量技术的原理和优点

GPS实时动态测量技术是一种基于全球定位系统（GPS）的高精度测量技术。它能够实现厘米级甚至毫米级的测量精度，在工程测量领域，GPS实时动态测量技术具有许多优点。GPS实时动态测量技术是一种基于载波相位观测值的实时动态差分定位技术。其基本原理是：将一台接收机置于基准站上，另一台或几台接收机置于运动载体上，基准站和运动载体同时接收同一卫星发射的信号，基准站接收的信号与已知位置信息进行比较，得到伪距修正值，然后将伪距修正值实时传输给运动载体的接收机，对其测量值进行修正，实现运动载体的实时定位。GPS实时动态测量技术在工程测量中具有强大的优势，GPS实时动态测量技术的测量精度可达厘米级甚至毫米级，远高于传统的测量方法，这使得工程建设的质量得到了更加可靠的控制。该技术可以实现实时动态测量，无需像传统测量方法那样进行繁琐的测量和计算，大大提高了测量效率，也减少了人力成本和时间成本。而且，该技术可以实现自动化测量和数据处理，减少了人为误差和劳动力成本，提高了数据处理的效率和准确性。同时，GPS实时动态测量技术的设备具有较高的可靠性和稳定性，能够保证测量的准确性和精度，还具有较高的抗干扰能力，能够在复杂的工程环境中稳定运行。除此之外，该技术可以实现实时动态测量，能够快速获取测量结果，便于及时调整和优化工程方案，这提高了工程建设的灵活性和效率，GPS实时动态测量技术的设备轻便、灵活，便于携带和操作，可以适应各种复杂的工程环境。虽然该技术的设备成本较高，但是可以大幅度减少人力成本和时间成本，从长远来看具有很好的经济性。同时，该技术的自动化程度高，也减少了人力成本和时间成本，这使得该技术在工程建设中的应用具有很好的经济效益和社会效益。

2工程测绘中GPS测量技术具体应用

2.1城市测绘中GPS技术应用

GPS技术在城市建设测绘中也得到了大范围应用。由于我国城市化进程的持续推进，大量城市建筑投入建设，工程测绘工作是城市建设的基础，直接关系着城市现代化发展。所以，要将GPS技术科学合理地应用于城市建设测绘中，帮助施工单位获取更加准确有效的数据信息，在准确可靠数据基础上做好城市建设规划工作。目前，由于我国城市建设环境较为复杂，城市中存在大量各类管线管道，不利于展开城市建设测绘工作。工作人员采用传统测量方法时，需确定城市测绘控制网的可控制点，且各点间需保持通视，采用这种测量方法不仅需消耗大量的人力物力，而且还会影响测量结果的精度。将GPS测量技术应用于城市测绘工作中，可以直接通过卫星信号来确定各点的准确位置，不用受到各点位之间的通视限制。GPS技术作为科学技术发展的成果，将其合理地应用于城市测绘中，不但可以将测绘效率、测绘质量提高，同时还可以减少消耗人力与物力。但是，随着城市建设规模的不断扩大，GPS技术应用过程中会花费大量时间来采集数据，无法做到实时定位测绘，所以可以融合GPS技术与RTK技术，使工程测绘数据采集更加迅速。

2.2技术自身方面的限制

就当前而言，GPS技术在工程测量中的运用，能使其定位准确、测量精度得到最大限度的利用。但由于GPS系统在实际应用中需要与网络信号沟通，而通信卫星和接收机的沟通又不能因无线网络精密定位技术的制约而受到干扰。同时，受周边环境影响较大的可能是卫星的采集和发射过程。当在相对隐蔽、封闭的条件下作业时，如植被相对茂密的地面等，就有可能在构建控制网的过程中产生接收不到的信息，造成GPS技术不能正常应用的情况发生。比如，在隧道施工中，由于地面建筑物、树木等因素阻碍了卫星信号的传递，造成了GPS信号不能连续地接收。在这种情况下，建筑施工中建立的项目控制网络的精度将不符合具体规定。而且，在进行测量或部分放大的过程中，存在被高大建筑物阻挡的风险，很容易导致GPS的数据信息不准确，从而引起观测值的回升，计数不正确。这种做法不但会延缓工程测量工作的进行，而且还会对测量工作的高效率和工作人员的心理状态造成不利的影响，严重地阻碍了工程项目的顺利进行。此外，在确定道路观测点标高的全过程中，必须根据道路点标高的异常情况来确定。利用GPS技术对高程进行全过程的测量，不能马上获得全部标准高，这就制约了GPS技术在高程上的应用与推广。

2.3GPS静态测量

GPS静态测量是一种适用于对位置精度要求较高的工程测量方法，GPS接收器会在观测点上静止一段时间，有效接收来自卫星的信号，提高定位精度。GPS静态测量的优势在于其较高的精度和相对较长的观测时间，能够满足对位置精度有严格要求的工程任务，但是该方法所消耗的时间比较长，不适合时间比较紧张的测绘项目。常用的静态测量技术包括绝对定位和相对定位两种方式。（1）静态测量类型。①绝对定位。该技术使用卫星和观测站之间的距离作为观测基础，使用已知的瞬时坐标来确定观测站位置，实现测量学中的空间后方交会。由于卫星钟和接收机并不能保持严格的同步，由于相对论效应，所获得的卫星钟和接收机钟的测量结果被称为伪距。通过使用航电文的参数进行修正，但是接收机钟的差值则很难确定。所以，在实际修正工作中，会将接收机钟的误差视为未知数，进行观测站坐标的求解。目前，绝对定位测量时，需要使用至少4颗卫星，通过求解观测站三维坐标分量和接收机钟的4个未知参数，获得相对准确的结果。使用该方法能够获得充分的多余观测量，从而能够提升定位的精度。如果单点点位没有观测站的同步数据比较，就很难实现对误差的控制，而且由于大气遮光、卫星钟差等因素很难通过线性组合修正，将会限制绝对定位的精度。②静态相对定位。静态相对定位会使用多台GPS接收机在不同观测站位置进行观测，保证各个接收机的位置固定，进行相同GPS卫星的同步观测，确定各观测站在WCS-84坐标系中的相对位置。通过多个观测站进行同步卫星的观测，卫星的轨道误差、接收钟差、电离折射误差等都具有一定的相关性。利用观测值的不同组合进行定位，能够削弱误差的影响，有效提升定位的精度。目前，该方法也是GPS定位中精度较高的一种。（2）静态GPS测量技术应用要点。静态GPS测量技术应用中，需要合理建立工程控制网，通过其他测量方法获得附和导线的测量。控制网一般使用涵盖三角、导线测量的方式进行测量，保证能够对控制网点进行提前布设，以及满足国家对高等级控制网点的要求。次级控制网点布设时需要进行加密，并且使用全站仪和棱镜等完成。要保证对外业作业的掌握，保证测量结果的精度。进入GPS静态相对定位测量后，就不需要考虑各点之间的通视问题。

2.4水下地形测绘中GPS测量技术应用

目前在水下地形测绘中，GPS测量技术得到了初步应用，并且已经发挥了重要应用价值。工作人员使用GPS测量技术对水下地形进行测绘，首先要建立一套完整的水底测量系统，测量人员要将GPS接收机、探测器、潮位机等设备相连，最后再与终端设备相连。在实际测量中，测量工作系统的GPS接收机利用GPS卫星信号基站和差分基站来获得测量数据，工作人员利用计算机来确定测量线路的初始坐标和终点坐标。通过利用GPS接收机就可以直接获取实际测量坐标，并且将相关数据信息录入计算机系统中，然后通过计算机系统自动转化坐标值参数，并对其进行计算。在实际水下地形测绘过程中，要求测绘人员及时掌握测绘工作状态，对导航监视器所发出的指令信号及时关注，并对测绘线路及时跟踪，修正测绘船航行方向。同时，测绘人员在实际测量工作与定位工作过程中，必须对计算机科学合理利用，将所获取的测量结果自动化记录，并对相关信息有效分析并储存，使数据信息更加完整准确，促使水下地形勘测工作有序开展。

2.5精确工程施工地点

在工程施工中，往往需要进行大范围的数据测量工作。如果使用传统测量技术，进行大范围测量时可能会出现失误，导致测量结果存在缺陷。使用GPS测量技术可以提供高精度的地理坐标，帮助实现精确的工程施工地点，准确定位工程施工地点，不仅能保证工程建设的顺利进行，也能确保施工的质量和安全。（1）地形和地貌分析。通过GPS测量获取的地理坐标数据可以与地形和地貌数据进行分析，为工程施工提供合理的地点选择。在拥有复杂地形的地区，使用GPS技术可以更好地理解地形特征，通过综合使用卫星同步图，能够对当地的情况进行比较全面地分析，了解当地的地貌，有助于选择最优的工程施工地点。（2）工程设计与GPS协同。在进行工程设计时，需要精确确定施工地点，通过将GPS测量技术与工程设计结合，能实现工程施工地点的更加精确地规划。GPS测量技术获得的信息能够获得当地的地形图，通过GPS测绘系统和数字化设计软件的协同，设计人员可以利用当地的地形模型展开设计，在施工前期就考虑到地理信息，确保工程设计更贴合现场的实际情况。

结语

工程测绘是工程施工中的重要组成部分，它的测量精度对工程施工质量有着重要影响。因此，施工单位越来越注重提高工程测绘精确度，如何将GPS测量技术更好地应用于工程测量，是确保测量精度的重要前提。要求测绘人员应全面深入地分析GPS测量技术在测绘工作中的应用现状，从而确定这一方法对工程测量的重要性。在此基础上，进一步提高这一技术在水底地貌制图、水平线、工程形变和位置观测等方面的应用，从而有效地保证工程测量的整体质量和精度。

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