摘要：本文通过对GPS系统结构特点、工作原理及测绘工程相关领域技术的发展情况进行了较深入地分析，论述了测绘工程相关领域中GPS的应用情况，提出GPS应用能够有利促进测绘工程技术的发展。
关键词：GPS技术原理；测绘领域；应用
引言
测绘工程主要开展各种空间信息测量并绘制相关地形图等方面的工作，研究对象非常广泛，不仅包括地球形状、大小、重力场，还包括地表地貌、地质构造、水文、房屋、道路、植被等很多方面内容。一般情况下，新开发地块或工程项目开始建设前，都要由测绘工程师进行测量后绘制地形图，才可以根据提供的信息资料进行项目决策、规划设计，因此可以说测绘是开展其他工作的一项重要基础性工作。日常生活中的地图、交通旅游图都是基于测绘而完成的。随着近年来GPS技术的发展与广泛应用，它在测绘工程上也发挥着越来越重要的作用。
1GPS技术的原理
24颗GPS卫星在离地面12000km的高空上，以12小时的周期环绕地球运行，使得在任意时刻，在地面上的任意一点都可以同时观测到4颗以上的卫星。由于卫星的位置精确可知，在GPS观测中，我们可得到卫星到接收机的距离，利用三维坐标中的距离公式，利用3颗卫星，就可以组成3个方程式，解出观测点的位置（X，Y，Z）。考虑到卫星时钟与接收机时钟之间的误差，实际上有4个未知数，X、Y、Z和钟差，因而需要引入第4颗卫星，形成4个方程式进行求解，从而得到观测点的经纬度和高程。事实上，接收机往往可以锁住4颗以上的卫星，这时，接收机可按卫星的星座分布分成若干组，每组4颗，然后通过算法挑选出误差最小的一组用作定位，从而提高精度。由于卫星运行轨道、卫星时钟存在误差，大气对流层、电离层对信号的影响，以及人为的SA保护政策，使得民用GPS的定位精度只有100米。为提高定位精度，普遍采用差分PS（DGPS）技术，建立基准站（差分台）进行GPS观测，利用已知的基准站精确坐标，与观测值进行比较，从而得出一修正数，并对外发布。接收机收到该修正数后，与自身的观测值进行比较，消去大部分误差，得到一个比较准确的位置。实验表明，利用差分GPS，定位精度可提高到5米。
2GPS技术特点
GPS的特点主要表现在以下个方面：①定位精度高。应用实践证明，GPS相对定位精度在50km以内可达6~10m，100~500km可达7~10m，l000km可达9~10m；②测绘时间短。随着GPS系统的不断完善，软件的不断更新，目前，20km以内相对静态定位，仅需15~20min，快速静态相对定位测量，只需1~2min；③观测站之间无需通视。GPS技术在保持良好通视条件的同时，保障了控制网的良好结构，大大减少了测量工作的经费和时间，使得点位的选择更加灵活，提高了工作效率；④操作简便。随着GPS自动化程度越来越高，接收机的体积越来越小，重量越来越轻，一般手持型GPS重量不足400g，携带方便；⑤全天候作业。GPS应用不受气候的影响，且能保证接收性能。
3测绘工程技术的发展
近年来，现代测绘技术得到迅速发展，在测绘工程中使用水准仪、经纬仪、平板仪等传统工具的时代将逐渐被以全球地位系统、遥感和地理信息系统等核心技术的设备所取代。遥感和全球定位系统综合集成了航天、卫星、现代通信、传感器、计算机等多种高新技术，地理信息系统也综合集成了计算机、数据库、空间分析模拟等技术，综合集成空间技术与信息技术的现代测绘技术已逐渐成为国家高新技术的重要组成部分。智能化、数字化、网络化、自动化将是测量仪器的未来方向趋势，传统光学测量仪器将逐渐被淘汰使用。作为测距仪与电子经纬仪合成体的全站仪可实现电子测距、测角，并进行自动记录、运算存储，工作效率较高。
目前，GPS全球定位系统在大面积的控制测量中得到应用，集成电源、天线与接收机一体功能的静态GPS接收机已应用在控制测量工作中。集成GPS与全站仪设备而衍生了“超站仪”，使工程测量野外作业发生重要变革，实现集成碎部测量、控制测量及施工放样的无缝衔接作业。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆可快速、精确、可靠获得被识别物体三维空间数据功能由三维激光影像扫描仪就很容易实现，并应用于桥梁变形、水坝监测、测量开挖容量等诸多方面。高精度高程测量还是基于几何水准进行测量，水准测量设备具有数字化、自动化优点。配合条码标尺数字水准仪能够实现自动安平，自动化观测等功能，并得到数字化测量结果。
4测绘工程中GPS技术的应用
4.1GPS定位技术的应用
在工程测量方面，采用GPS静态相对定位技术，对精密控制网的分别布设，可监控高层建筑与水利大坝的形变，以及隧道贯通等各类工程。GPS实时动态定位技术的应用对于实现不同比例地形图的测绘，测量控制地籍等方面都发挥了重要作用。GPS技术能够对没有互相通视要求的两点之间进行测绘，有效避免测量控制常规地藉过程中选取点位的局限，同时GPS网状结构基本不影响GPS网精度。GPS仪器精度在使用中要匹配等级控制精度，要根据GPS点位选取要求选取适宜控制点位，这样才能使布设的GPS网精度达到地籍测量规范的各项要求。
4.2GPS定位技术的其他应用
GPS定位技术在地球动力学测量方面可以监控全球区域尺度的板块运动，国内有关专业研究人员已将该技术用于对南极洲板块运动的监控，以及用于实时监测青藏高原地区的地壳变动。除此之外，在海洋测量、水下地形测绘等领域GPS技术应用也得到较为长足的进步。科研人员在航空摄影测量方面采用GPS定位系统用于实现高空航测、航空测绘导航等应用。
3.3GPS定位技术的不足
虽然目前GPS定位技术已经应用于多种不同领域中并发挥十分重要的作用，然而目前该定位系统在实际应用仍然存在一些问题有待解决。其中一个普遍遇到的问题就是目前的GPS定位误差大概有100m，因此有些小街道并不能准确定位。为了解决这个问题，目前主要采取两种方法，分别是差分和拟合来减小或者消除定位的误差。
结束语
综上所述，GPS定位技术已经深入到我国社会发展、基础建设、经济发展的多个领域中，由于其高精度、智能化、数字化和自动化的性能使得测绘工程得以顺利和高效进展，为测绘工程带来了十分大的好处。不仅能够对静态的物体进行几何空间的测量，而且能够对动态的物体进行实时自动化的数字测量，给不同领域的多种作业都带来了很大的便利。
参考文献
[1]柯可.GPS技术的原理及其在测绘领域的应用[J].中国水运(下半月),2008,(02):146-147.[2017-08-08].
[2]林艳平.浅谈GPS技术在建筑测绘领域中的应用[J].建材与装饰,2016,(47):206-207.[2017-08-08].
[3]李明.GPS技术在测绘工程相关领域的应用浅析[J].黑龙江科技信息,2014,(02):40.[2017-08-08].
[4]郭肖肖.GPS定位测量技术的优势及其在工程测绘中的应用[J].江西建材,2014,(19):193-194.[2017-08-08].
[5]李文汉.浅析GPS技术在测绘工程相关领域的应用[J].科技资讯,2011,(28):43.[2017-08-08].DOI：10.16661/j.cnki.1672-3791.2011.28.196
[6]张振华.浅析GPS技术在测绘工程相关领域的应用[J].黑龙江科技信息,2013,(19):119.[2017-08-08].
[7]魏大泉.GPS技术在测绘工程领域中的应用研究[J].黑龙江科技信息,2015,(13):5.[2017-08-08].
[8]祁恒.关于GPS技术在测绘工程相关领域的应用[J].通讯世界,2015,(10):239.[2017-08-08].
论文作者:董文涛
论文发表刊物:《基层建设》2017年第29期
论文发表时间:2018/1/4
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