研究GPS测绘技术在工程测绘中的应用

研究 GPS测绘技术在工程测绘中的应用

袁明辉

河南省测绘工程院 450000

摘要：GPS技术是随着科学水平提高发展而来的，具有较高精度的定位技术，由于此种技术具有较高的定位精度、便利的操作性等被广泛应用在多种行业的定位工作中。通过GPS技术的有效应用大大提升了工程测绘效果，极大地提升了测绘准确性，进一步提升了工程整体可靠性、安全性。

关键词：GPS测绘技术;工程测绘;应用;

为更好地利用GPS技术，针对工程测绘中GPS应用进行分析，首先阐述GPS技术的原理，然后结合实例进行探讨，就其应用进行分析，从而进一步推广GPS技术在测绘中优势，如能够充分发挥其全天候、高精度，无须通视、可实时获取空间某点的三维坐标等特点，以此提升工程测绘的效果，并为此类问题提供参考。

1 GPS技术基本概述

1.1 GPS技术的原理概述

1.1.1 GPS定位原理

GPS的空间部分是由24颗GPS工作卫星组成，这些GPS工作卫星共同组成了GPS卫星星座，其中21颗为可用于导航的卫星，3颗为活动的备用卫星，这24颗卫星分布在6个倾角为55°的轨道上绕地球运行。卫星的运行周期约为12恒星时，每颗GPS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。GPS的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，根据其作用的不同，这些跟踪站又被分为主控站、监控站和注入站。主控站的作用是根据各监控站对GPS的观测数据，计算出卫星的星历和卫星钟的改正参数等，并将这些数据通过注入站注入卫星；监控站的作用是接收卫星信号，监测卫星的工作状态；注入站的作用是将主控站计算出的卫星星历和卫星钟的改正数等注入卫星。

1.1.2 GPS-RTK技术

就是指实时载波相位差分技术，属于实时处理两个测点载波相位观测量的差分方法。

1.2 GPS技术在工程测绘的发展现状分析

工程测绘技术已经成为现代各项工程施工中必不可少的组成部分之一，为了进一步发挥工程测绘的作用，相关专业人士进一步加强了测绘技术的研究，GPS测绘技术有了快速发展，在工程测绘应用方面充分发挥准确性高、效率较高、成本较低、操作便利等特点。近些年随着我国经济的快速提升，各方面工程有了飞速发展，工程测量工作面临着很大的挑战。GPS测绘技术作为测绘方面的关键技术之一，特别是GPS-RTK等更高级别测绘技术的应用大大提升了工程测绘的动态性，对于工程测绘有了非常大的推动。总的来说，GPS测绘技术在工程方面的应用集中在如下几方面：

1.2.1 应用于精密工程测量方面

GPS测绘系统具有比较高的定位精度，不容易受到环境等因素的影响，所以常常应用在精密设备安装工程、桥梁工程、水利工程、隧道工程等工程的测量中，能够充分发挥其精密定位的特点，可以最大限度展示出GPS技术高精度的基本特性。

1.2.2 应用于工程变形监测等方面

在工程项目建设过程中，最为常见的问题之一就是工程变形问题，人为因素、自然因素等都会对工程变形造成影响。而GPS定位系统具有非常高的精度，可以对工程变形进行有效的测绘。通过合适的数据传输装置以及技术的应用能够对工程变形数据进行实时监测，同时对相应数据进行收集并将其传输给相关人员实施数据分析，从而判定工程变形情况，及时采取措施应对。

1.2.3 应用于实时动态测绘方面

可以通过GPS-RTK技术对工程情况进行动态测绘，可以将已知点作为基准点，同时在地面设置GPS接收机，可以对相应卫星实施现场观察测量，同时利用无线电相应设备实施数据传输，将所测数据和测量站信息实施有效关联，之后将相应数据传输给流动站。通过流动站的作用不但能够接收GPS卫星信号，同时也能够接收基准站数据。在此基础上能够对基准站和流动站相应数据实施对比分析，在此基础上计算获取流动站相应坐标。

2 实例分析GPS测绘技术的应用

2.1 案例基本概况

某河流改造工程施工过程中，所测区域的海拔在500～3500 m范围，该区域的大部分地区还没有建设公路，车辆和人员无法顺利通行。另外，该区域的水源主要来自于周边冰山的雪水融化，这些水域的水流非常湍急，很难直接涉水过河。对于这种较为复杂的环境来说，采取传统方式实施工程测量是比较困难的，不但消耗非常多的人力物力，同时也无法获取较为准确的测绘结果，因此可以采取GPS测绘技术实施空中测绘，能够获取所在地区1:5000地形图，可以对像控点实施联测。

2.2 GPS测绘技术在工程测绘中的应用过程

2.2.1 静态GPS控制网布设

在测绘原始地形图之前先要进行E级GPS控制网的布设，通过三台GPS接收机进行观测，保证同步观测时间不少于40 min。以测区周边两个小三角点当作起算数据，通过边连接的方式在测区周边设置10个E级GPS控制点，同时利用GPS数据处理软件实施平差计算，所得到的具体结果为：平面误差最大为±2.5 mm，高程误差最大为±7.2 mm。

2.2.2 通过GPS-RTK实施地形测量

具体操作流程为：(1)在测区范围内相对空旷且地势较高区域设置基准站，基准站启动搜索获取足够数量卫星之后能够自动进行信号发射；(2)基准站完成信号发射之后设置移动站，可以利用蓝牙和手簿进行连接；(3)对于新建工程来说，可以利用向导选择椭球参数，并且输入“中央子午线”；(4)进行控制点原始坐标的采集。主要是通过移动站依次采集两控制点坐标，并且将采集到的坐标数据转变成为已知坐标。若是转换参数的比例K控制在0.9999…到1之间，就可以通过第三控制点实施检核，若是误差控制在许可范围内就能够实施地形测量；(5)数据输出以及地形图测绘。完成坐标数据的采集之后，要将文件转换成为测绘软件能够接受的格式，之后利用专门的电缆将数据进行输出。

2.2.3 地形图修测以及所在区域测量结果的计算

验方测量过程中要和已有地形图进行对照，以此为参照实施挖运之后的地形修测，然后利用测绘软件所具有的计算功能进行修测前后地形图同样区域测量差的计算，从而获取最终的测量结果。

2.3 GPS-RTK测量的精度

2.3.1 GPS-RTK测量精度误差分析

为了提升GPS-RTK测量的准确性和效率，在实际测量时需要避开相应影响因素，总的来说造成GPS-RTK测量误差的原因包括如下几个方面：

(1）和卫星相关的误差。虽然卫星存在星历误差、钟误差等，但是对于GPS-RTK测量影响相对较小。

(2）和接收机相关的误差。接收机也存在钟误差、位置误差、天线相位误差等，但是对于GPS-RTK测量影响相对较小。

(3）和信号传播相关的误差。此方面的误差主要包括电离层折射、多路径误差、对流层折射等方面，这些误差会对GPS-RTK测量有较大影响。而GPS依靠的是接收距离地面约2万km的卫星无线信号来进行工作的，但是这些信号的频率相对较高且功率相对较低，很难彻底穿透卫星和GPS接收机之间的障碍物，严重情况下会被完全屏蔽掉。除此之外，基准站和流动站之间的无线电信号和周边电磁环境以及作用具有存在直接关联，要求基准站和流动站之间不能存在较大障碍，否则也会对所测情况造成影响。

2.3.2 GPS-RTK测量的精度

对于GPS-RTK测量方式来说，其很难通过误差公式来表示定位误差，更多是利用已知控制点以及重复作业的方式进行检查。

(1）利用已知控制点检验的点位精度。在通过第三个已知控制点进行检验时一定要特别注意检测值误差，同时在每次完成地形测量之后还要对已知控制点进行再次检测，明确其是否存在超限的情况，在此基础上来确定作业过程中所测细部点的点位精度。

(2）利用重复作业自检的点位精度。在进行地形测量时，需要在所测区域内均匀的选择相应测量点，为了确保准确性对于这些点进行3次观测，之后对所测数据实施比较分析，明确是否具有较大误差。

3 结语

将GPS测绘技术应用在工程测绘方面，不但能够便捷获取所需位置坐标，同时也能够提供速度时间等相应信息，所以其可以应用在多种工程测量等方面，例如航空摄影测量、水利工程测量、大地测量等方面，对于工程测量准确性的提升起到非常重要作用，对于进一步提升工程测绘质量具有现实意义。

参考文献

[1]叶楠.GPS测绘技术在工程测绘中的应用[J].江西建材，2020(11):73,75.

[2]杨万荣.工程测绘中的GPS测绘技术探讨[J].冶金管理，2020(21):102-103.