吉林油田公司勘察设计院 吉林松原 138000
摘要：工程测量含义，它是一门研究各类工程建设在勘测设计、施工建设以及运行管理全过程、全方位的测量工作的科学技术，同时也是研究资源勘察和区域规划中的测绘工作的科学技术，为各部门的勘测、规划、管理、决策提供测绘保障和服务。在工程测绘中使用GPS测量技术对于工程测量意义重大。本文立足于对GPS系统的阐述，研究了GPS测量技术特点以及GPS测量技术及其在工程测量中的应用。
关键词：GPS测量技术；工程测量；特点；应用
1.GPS测量技术概述
全球定位系统GPS（Global Positioning System）是美国陆海空三军联合研制的新一代空间卫星导航定位系统，由空间卫星星座、地面监控站及用户设备三部分构成，其具有全球性、全天候、连续性和实时性的精密三维导航与定位功能，具有良好的抗干扰性和保密性。因此，GPS技术率先在大地测量、工程测量、航空摄影测量、海洋测量、城市测量等测绘领域得到了应用，并在军事、交通、通信、资源、管理等领域展开了研究并得到广泛应用。而一直以来我国普遍运用常规的传统技术手段来实现工程测量，例如用水准仪、全站仪以及测距仪来进行工程控制网测量，随着科技的进步以及工程测量的发展，GPS技术以其诸多优势，正逐步替代传统的测量方法。
2 GPS的构成
2.1 测量原理
GPS定位的基本原理是根据高速运动的卫星瞬间位置作为已知的起算数据，采用空间距离后方交会的方法 确定待定点的位置。
2.2空间部分
GPS的空间部分是由24颗GPS工作卫星所组成，组成了GPS星座，其中21颗为工作卫星，3颗为备用卫星。这24颗卫星均匀分布在6个倾角55°的轨道上，每个轨道上4颗卫星，每颗工作卫星都发出用于导航定位的信号，GPS用户正是利用这些信号来进行工作的。
2.3地面控制部分
GPS的地面控制部分由分布在全球的若干个跟踪站所组成的监控系统所构成，根据作用不同，分为主控站、监控站和注入站。主控站一个，监控站有五个，注入站有三个。
2.4用户设备
GPS 用户设备由GPS 接收机、数据处理软件及其终端设备等组成。GPS 接收机可捕获得到按一定卫星高度截止角所选择的待测卫星的信号，跟踪卫星的运行，并对信号进行交换、放大和处理，再通过计算机和相应软件，经基线解算、网平差，求出GPS 接收机中心（测站点）的三维坐标。
3.GPS测量技术的特点
3.1定位精度高
测量型GPS精度：静态精度平面3mm+1ppm，高程精度5mm+1ppm
RTK（动态实时差分）精度平面10mm+1ppm，高程精度20mm+1ppm。
由此可见，GPS测量具有更具优势的精度。
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3.2测量方式多样化
使用GPS进行控制测量时，可采用静态测量，四等控制测量每个测站上的一个观测时段一般是30分钟到40分钟左右，五等以下可采用采用RTK（实时动态）测量方法，观测时间更短 几秒钟就可完成。
3.3操作简便
我们可以在具体的操作中发现，GPS在测量中拥有很高的自动化程度，它操作起来也是非常简单便捷的。观测者只需要做好以下几个步骤即可。第一，对气象数据进行采集。第二，把仪器架设好。第三量取仪器的高度。第四，保证仪器在正常的工作状态。例如在观测过程中卫星的自动捕获和记录、观测的跟踪等这一系列的工作在GPS设备中都可以实现自动化。在完成观测之后，工作人员就只需要把电源给安全关闭，再把接机给收好，那么数据采集的任务就可以完成了。所以说，在工程测绘中应用GPS测量技术能够提高精度，还能够提高工作效率，对于实现工程测绘的自动化非常有帮助。
3.4全天候作业
GPS的观测不受到时间和地点的限制，随时随地都能够进行观测，同时也不会受到天气状况的干扰。在我国，随着GPS技术的不断发展和完善，GPS在石油开采、隧道的修建、地铁的施工等领域都得到了广泛的使用。
3.5测站间无需通视
这是GPS 技术区别于常规测量的最大优点，尤其是布设长距离线路施工控制网时，可省去大量的传算点、过渡点的测量，大大减少测量作业时间和费用，同时也使选点布网变得非常灵活。
4.GPS的测量技术在工程测量中的实际应用
4.1 GPS测量的数据处理
GPS 数据处理的主要流程：把GPS 接收机观测的数据传输到计算机后，通过后处理软件把数据进行分类整理，过滤掉无效的数据和繁杂的信息；然后将不同型号接收机的数据记录格式、观测值数据统一成标准的文件格式 以便统一处理；再运用多项式拟合方法、平滑GPS卫星发送的轨道参数，观测时候的卫星轨道；接着在GPS观测值中加入对流层改正，单频接收机的观测值中加入电离层改正。预处理的主要目的是净化观测值，提高观测值的精度。一般的数据处理软件流程为：数据导入、统一数据格式、无约束平差、约束平差、精度评定、成果输出。
4.2实时动态（RTK）定位技术
实时动态（RTK）定位技术是GPS测量技术发展的一个新突破，在公路工程中有广阔的应用前景。实时动态定位（RTK）系统由基准站和流动站组成，实时动态（RTK）定位有快速静态定位和动态定位两种测量模式，两种定位模式相结合，在公路工程中的应用可以覆盖公路勘测、施工放样、监理和GIS（地理信息系统）前端数据采集。快速静态定位模式一般应用在控制测量中，如控制网加密测量。
RTK技术系统用户主要包括三个部分：基准站、流动站和数据链。其作业原理是：基准站接收机架设在已知或未知坐标的参考点上，连续接收所有可视GPS卫星信号，基准站将测站点坐标、伪距观测值、载波相位观测值、卫星跟踪状态和接收机工作状态等通过无线数据链发送给流动站，流动站先进行初始化，完成整周未知数的搜索求解后，进入动态作业。流动站在接收来自基准站的数据时，同步观测采集GPS卫星载波相位数据，通过系统内差分处理求解载波相位整周模糊度，根据基准站和流动站的相关性，得出流动站的三维平面坐标。
4.3变形监测
变形监测主要是监测像大桥、水库大坝、高层大楼等建筑物、构筑物的地基沉降、位移以及整体的倾斜等状况。监测工作的特点是被监测体的几何尺寸大，监测环境复杂，监测技术要求高。常规的监测技术是应用水准测量的方法，监测地基的沉降；应用三角测量（或角度交会）的方法，监测地基的位移和整体的倾斜。GPS技术在该领域有广泛的应用。
4.4建立工程控制网
整个工程管理、日常维护和建设的基础工作是工程控制网，其具有覆盖面积较小、精度要求高、点位密度大等特点。常规的方法最常见的就是采用边角网，而通过GPS 技术建立的工程控制网，具有很大的优势，如在点位选择上较灵活、定位精度高、费用低、作业效率高等等。其还可以应用于建立煤矿施工、变形监测和工程首级控制网等。载波相位静态差分技术是利用GPS 技术建立工程控制网时最常用的，其具有使精度达到毫米级的作用。由于工程一般具有横向很窄、纵向很长的特点，利用传统三角锁导线方法，误差累计较大。而利用具有测点之间无须通视特点的GPS 技术，铺设GPS点较长，可以使长距离线路坐标控制的一致性得到有效的保持。
结语
总之，传统的测绘技术正在向现代化以立体为特征的测绘科学技术体系转变。整个测绘行业无论从技术上、设备上，还是效率上，都得到不同程度的提高。原来的测绘方法受时间、空间和通视条件的限制性，而GPS全球卫星系统利用其独特的优势，达到全天候采集，充分显示了它在该领域实际测量工作中比常规控制测量具有更大的优越性和适应性。相信，随着该技术的飞速发展和普及，GPS 定位技术在工程测量中将得到更加广泛的应用。
参考文献
[1]李俊.GPS测量技术及其在工程测量中的应用[J].齐齐哈尔工程学院学报，2012，03：13-15.
[2]何祖伟.浅析GPS测量技术及其在工程测量中的应用要点[J].黑龙江科技信息，2013，10：88.
论文作者:崔炳余
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第28期
论文发表时间:2019/1/2
标签：测量论文; 技术论文; 工程论文; 精度论文; 接收机论文; 流动站论文; 工作论文; 《建筑学研究前沿》2018年第28期论文;