摘要：随着国家基础设施的大力建设，对工程的施工质量也提出了更高的要求，而工程测量是工程施工的前期基础工作，它对工程施工的准确定位起到关键性的作用。GPS测量技术以其全天候、实时性、高精度的优势在工程施工测量中得到了越来越多的应用。本文主要以GPS测量技术在工程施工中的应用、以及测量工作的不足做简要的阐述。
关键词：GPS测量；误差；精度控制
1 GPS测绘技术概述
GPS（Global Positioning System）是全球定位系统的简称，它是一个由空间星座、地面监控以及用户设备组成的中距离圆型轨道卫星导航系统，这种系统最初是由美国为了军方应用而发明的，它的主要作用就是提供时间、导航以及准确的三维坐标等功能。后来，随着科学技术的发展进步，GPS技术得到更加充分的发展，在很多领域得到广泛应用。在工程测绘中，GPS定位测量技术的应用是一次技术革新，使工程测绘工作进入到一个新的发展阶段。在工程测绘中，GPS定位测量技术之所以被称为是一次革命性的变革，是因为它具有以下特点。第一，定位精度高。与传统的工程测绘技术相比，GPS定位测量技术的最大特点就是定位精度高，从而为工程建设工作提供更为精确的数据信息，在很大程度上保证了工程测量的质量。第二，测量速度快。在过去，传统的手工工程测量技术工作效率低下，浪费了大量的人力和物力资源。而GPS定位测量技术的测量速度很快，只需要几分钟甚至几秒就可以完成定位作业，测量速度非常快。
2 GPS技术的特点
2.1 实时定位
全球定位系统的最大特点就是能够对地球上的任意静止或者运动的目标进行定位，显示其精确的经纬度和运动的速度，所以运用GPS进行导航，就能够更好的保证运动载体依据设计好的路线进行运动。这种全天候精确定位系统的应用对于目标导航来说是最恰当不过的了。
2.2 观测时间短
就观测20km以内基线需要的时间来看，在没有应用GPS测量技术进行观测的情况下，使用传统的静态相对定位模式来测量，至少需要十五分钟的时间，但是采取实时动态定位模式之后，观测所需的时间最多不超过五分钟，有时候几秒钟就能完成。不仅仅极大的缩短了观测时间，还能够促进测绘作业效率的提高。
2.3 定位精度高
按照一系列的实验及实际工程测绘应用结果来看，最高不超过50km的基线上，采用载波相位观测量实施静态相对定位，其相对定位精度能够达到1×10-6～2×10-6，在100～500km的基线上，已经能够达到10-6～10-7的精度标准。而如今的待测技术在不断的改进，很多观测数据的处理措施已经得到很大程度的优化，即便是高于基线1000km的距离时，观测出来的定位数据也会达到10-8甚至更好的精度。随着技术的发展，测量精度也会不断提高以更好的满足工程测量的各种要求。
2.4 功能多用途广
使用GPS测量技术不仅有助于实现精确稳定的导航的效果还有助于短时间高效率的完成测量工作，其观测精度比较高，一般来说可以达到0.1m/s的测速精度和毫微秒级的测时精度。由于这样的功能特点，它能够广泛的应用于各种各样的测速和测时工作中。
3 GPS在工程施工控制测量的优点
3.1 卫星精度控制
卫星星历的误差控制主要根据区域性GPS跟踪网锁定卫星运行轨道。在地面的跟踪站地心坐标误差会对卫星轨道产生较大的误差（可达到10倍）。因此，这就需要卫星轨道的精度达到2m，而跟踪站的地心坐标精度要达到0.1m，并采用约束全球基站松弛卫星轨道的约束基准法以达到优于5cm的相对坐标值，这就可以满足我国定轨道的需求。
3.2 信号传播误差低
电离层延迟控制主要通过以下三种方法：第一根据电离层模型加以修正;第二，根据接收机的双频特性降低电离层的延迟;第三，以同步测量来降低误差延迟。
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3.3 观测误差精度控制
利用标准光压模型、ROCK4 光压摄动模型与多项式光压模型可以实现1m定轨的基本需求。此外，可用附加随机的过程参数或是对较长轨道运用一阶三角多项式逼近非模型化的长期项影响， 可以得到更为理想的结果， 甚至是可以满足到0.1～0.2m精度定轨的要求。
4 GPS测量在南水北调穿黄工程中的应用
南水北调穿黄工程施工控制测量是以已知首级控制网点为基准对布设的加密控制网点进行测量。在测量过程中采用GPS静态测量法与大地测量法，并对这两种测量方法的测量精度进行对比分析。
4.1控制网形
施工加密控制网采用首级控制网点作为已知的控制基准点，然后根据南水北调穿黄工程的施工进度对首级控制网点进行加密，以满足施工测量放样的基本要求。
4.2使用仪器、测量方法及结果
4.2.1大地测量法
使用仪器：2”型电子全站仪TopconGTS-602、干湿温度计、气压计等。
测量方法：采用侧边网测量工程控制网，采用测距三角高程测量高程，而利用2”型电子全站仪TopconGTS-602按照测量规范的要求进行施工测量。在外业各项数据测量结束后进行修正各数据，再进行平差计算。
4.2.2 GPS静态测量
GPS静态测量主要根据测量方案，将三台Topcon Hiper GPS双频接收机对中调平，误差不大于3mm，放置在设定的同步环上以进行同时接收卫星群发送的信号，以接收机静态快速观测，且以边连接方式，同时进行大于4个卫星进行观测，有效观测卫星倾角为大于15度，观测时间段数大于1.6，且每段时间长度为45min，直到将所有数据测量完毕。
5 GPS工程测量的不足之处
5.1卫星星历误差
研究发现，星历误差是GPS测量过程中产生误差的主要原因，若在测量前的定位精度小于1ppm时可以不考虑卫星星历产生的误差。在GPS实际应用过程中，由于监测站所监测过程中的误差以及卫星受到其他外力的作用而导致所测量的卫星轨道出现一定程度的偏差，这就导致卫星的星历出现误差，其与实际位置之间存在一定的误差。
5.2信号传播误差
5.2.1对流层与电离层折射的影响
对于电离层的影响主要是因为在电离层中，由于在太阳作用下分子之间发生了电离作用，这将导致卫星所发射的数据信号在空中传输途中出现一定程度的滞后，并引起GPS所测量的结果出现一些误差.
5.2.2观测误差
GPS观测的误差还与天线的安置位置、精度有很大的关系，即天线的整平误差、对中误差以及测量天线高度误差等。因此，在精密的定位当中，要应注意整平天线、仔细对中等基本操作。
5.2.3天线中心位置偏差
在GPS测量技术中，其测量值是由太空中的卫星与地面上接收机天线之间的距离，且天线的对中就是根据天线的几何中心为标准的。这就需要天线的几何中心与天线的相位中心相重合，可是，在天线的相位中心瞬时位置是根据数据信息的方向与强弱而发生改变，这就出现了在相位观测时其中心位置会与理论上相位中心出现偏差。
结束语
综上所述，GPS以其实时性、全天候、高精度的特点广泛应用在工程测量中，提高了工程测量定位的精度，同时也确保了工程的顺利施工。
参考文献
[1]肖建洋. GPS技术在隧道测量中的应用研究[J]. 工程建设与设计. 2012（06）.
[2]高小六，李永泉. GPS在隧道平面控制测量中的应用与精度分析[J]. 城市勘测. 2011（04）.
论文作者:高新林
论文发表刊物:《基层建设》2018年第1期
论文发表时间:2018/5/21
标签：测量论文; 误差论文; 精度论文; 工程论文; 天线论文; 技术论文; 电离层论文; 《基层建设》2018年第1期论文;