关于GPS在工程测量中应用的探讨
潘文章
安徽省地质矿产勘查局322地质队
摘要：随着现代科学日新月异的发展以及新科技在各行业的应用，地质测绘作为我国的重要行业，也在技术上进行了提升。近年来地质勘查行业在政府的大力支持发展迅速，但是随着新科技的不断进步和人们对生活要求的不断提高，对地质测绘行业也提出了更高的要求。本文主要围绕GPS在工程测量中的应用进行了探讨。
关键词：电子信息论文,核心论文发表,GPS技术,地质测绘,工程测量,RTK技术
前言：
GPS技术也叫全球定位系统是英文Global Positioning System的简称。它起源于美国军方的一个项目，在1964左右投入使用。具有自动化程度高、定位精度高、全天候实时动态观测、可消除或削弱系统误差影响等优质特点，为全球大地测量提供强有力的工具。目前GPS 接收机能进行动态、准动态、快速静态等多种测量工作方式，GPS 在测量中的应用广泛并逐步成为工程测量中的重要手段，尤其是自动变形监测系统、工程施工自动控制系统成为应用研究重要方向。
一、GPS在工程测量中应用
1、工程控制网
采用GPS定位方法建立工程控制网，具有点位选择限制少，作业时间短，成果精度高，工程费用低等优点。通常采用载波相位静态差分技术，以保证达到毫米级精度。道路勘探、施工控制网和隧道工程控制网测量中GPS具有显著优势。传统的三角锁、导线方案，多数需要分段实施，以避免误差积累过大，采用GPS技术可以敷设很长GPS点构成三角锁，以保持长距离线路坐标控制一致性。在隧道施工测量中，采用GPS技术建立隧道地铁工程控制网保证贯通精度，建立地面精密控制网。例如，应用 GPS技术建立沈阳市地铁一号线首级平面控制网，从选点埋标到提交成果共历时2个月,获得高精度的成果是传统方法无法比拟的。
2、变形监测
GPS定位技术由于定位精度高，不需要通视、可全天候工作等特点。研究表明，利用GPS进行水平位移观测可获得小于士2mm精度位移矢量，高程测量也可获得不大于士10mm精度。因此，GPS在变形监测中越来越受到广泛应用，尤其是大型工程经实验及运行实践结果表明系统自动化程度高、数据可靠、监测精度高。采用设置两个基准点，适当提高精度措施，取得了点较为理想的监测成果。我国大型建筑物、构筑物高精度变形监测，采用GPS自动监测系统时代已经开启。
3、GPS到RTK测量新突破
工程测量中放样工作至关重要，RTK技术是基于载波相位观测值的实时动态定位技术，它能够实时地提供测站点在指定坐标系中的三维定位结果达到厘米单位的精度，主要应用于工程放样中的点放样和曲线放样测量的方按设计。采用RTK技术测图时仅需一人进行，需把设计好的点位坐标输人到电子手簿中，把一个小区域内地形、地物特征点测定后传入计算机，由专业成图软件、在人工适当干预下，形成所要成果图。采用RIK技术进行放样，不需要采用后视方向、解析法标定，而直接标定界标点，与“经纬仪加钢尺”或“全站仪”放样相比，可以说是采用GPS系统测量的新发展。
4、测量智能化
GPS控制网选点灵活，布网方便，基本不受通视、网形的限制，特别是在地形复杂、通视困难的测区，更显其优越性。GPS接收机观测基本实现了自动化、智能化，观测时间少，降低了作业强度。测量的数据传输和处理采用随机软件完成，只要保证接收卫星信号的质量和已知数据的数量、精度，即可方便地求出符合精度要求的控制点三维坐标。
二、GPS系统在测量工程中的主要问题
GPS技术大大提高测量的可靠性和效率，但是我实在实际使用中也存在一定的问题。希望通过对以下问题的探讨，能对GPS进行科学使用。
(一)在操作技术上还存在误差
1、工程测量中忽视布网、观测时段这样的基本技术。我们知道实施外业观测前应收集最新的卫星星历，选择卫星数大于5，且PDOP值小于8(B级网应小于6)的时段安排观测。如果没有遵循这一规则，GPS的测量将有很大误差。
2、进行基线解算时，只看比率、参考变量、方差RMS这三个参数，没有分析残差图，简单的来决定卫星信号的删减。
3、在确定约束条件之前，没有充分了解设计控制点的精度及点位保护情况，给控制网带入粗差，破坏GPS网内的精度。起算点的选择过少也是忽视的问题。为了使GPS控制网能与设计线路较好地吻合，一般应选择3～5个观测条件好、桩位稳固的设计控制点作为平差的约束条件。
(二)仪器使用缺乏精密性
1、GPS系统在测量方面对精度的要求很大，不同型号的GPS系统存在一定的差异，我们要尽可能选择可靠的Trimble接收机。
2、GPS在进行平差计算时，往往需要两项修正，采用随机软件完成。
3、经基线解算、质量检核、外业重测和网平差后，得到GPS控制点的三维坐标，其各项精度指标要符合技术设计要求。有些仪器不能进行二维网联合平差和“一点加一方向”平差运算，不能满足缺少高精度控制点的情况下既最大限度地与设计吻合，平差结果不周密。
三、GPS系统在测量中的使用方案
(一)加强技术训练，掌握科学方法
GPS系统对精准度的要求很高，因此需要加强对技术的掌握，才能更好在工程测量中使用。科学的测量方法主要包括以下几项。
1、拟定观测程序。编制GPS卫星的可见性预报图。根据卫星可见预报和天气预报选择最佳观测时段，定位观测区域。设计基准和控制网，一般采用3台GPS接收机进行观测，网形布设成边连式。设计GPS网与地面的联测方案。
2、收集资料的方法。相关资料包括待测区的地形图，各类控制点成果以及与之有关的地质、交通、气象、通信等方面的资料。
3、外业测量时，合理选点，应选择在上空开阔、视场内周围障碍物的高度角小于15°，以免信号被遮挡或吸收，影响观测质量。要远离大功率无线电发射源和高压电线等，其距离应大于200m，以免电磁场对信号的干扰，避免大面积水域对电磁波反射和吸收。GPS网点应埋设具有标志的标石，以精确标志点位，必须利于长久保存与利用，并做好记录。
(二)重视仪器选用，提高精准度
1、我们在选用仪器时，首先要选用符合国家标准的厂家所生产的设备。
2、其次，选择功能强大齐全的仪器，虽然价位上昂贵，但是性价比很高，使用年限长。
3、再次，做好仪器性能的检验，包括检查接收机各部件及其附件是否完好，使用手册等相关资料是否齐全等;通电检验，主要是检验接收机通电后有关信号灯、按键、显示系统和仪表的工作情况;实测检验，也是必不可少的，主要检验方法为标准基线检验、已知坐标边长检验、零基线检验、相位中心偏移量检验。
(三)把打造自己的GPS系统品牌，作为重点任务
国内导航技术在不断突破，某些技术已经达到国际水平。GPS统一的接收体系和标准，也已得到重视。GPS硬件、软件政策门槛低，国内企业的进入、发展以及国外导航企业的进入、竞争，软件技术更加成熟，硬件价格将下降。因此，我们必须抓住机遇，在GPS数据生产方面形成知识密集型和劳动密集型相结合的测量应用系统，打造自己的GPS测量使用品牌，在国际市场拥有核心竞争力。
结论：
GPS定位技术由于其独特的优越性与适应性而被广泛的应用于工程施工测量，GPS定位技术为工程质量的稳定，提供了比较有力的保障;这对实现经济的发展和社会效益具有重要作用。随着我国卫星的不断上天，我国已经有能力建设出自家的全球导航技术，北斗系统并有望在2013年应用于实际生活与工作中。
参考文献：
[1汪灯林.GPS定位技术在工程测量中的应用[J].中国高新技术企业，2009.
[2]汪灯林.GPS定位技术在工程测量中的应用[J].中国高新技术企业，2009(22).
[3]梁明亮，宋宪华.GPS电子地图的建立及GPS定位技术的应用[J].郑州铁路职业技术学院学报，2010.
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