GPS测量技术在工程测量中的应用

GPS测量技术在工程测量中的应用

徐亚泽

中科津典勘测规划设计有限公司   天津  300350

摘要：科学技术的发展，我国的GPS技术有了很大进展，并在工程测量中得到了广泛的应用，为保证工程建设初期施工控制测量结果的准确性，本文就GPS测量技术在工程测量中的应用进行研究，以供参考。

关键词：GPS测量技术；工程测量；应用

引言

随着技术的不断发展，工程测量领域也经历了革命性的变化，数字化测量技术的兴起成为了这一领域的关键推动力。数字化测量技术作为一种将物理量转化为数字信号，然后使用计算机和现代软件来处理和分析这些数据的方法，优势在于提高了测量的精确性、可重复性和效率，同时提供了更多的数据信息和分析能力，使得数字化测量技术成为了工程测量领域的一项重要工具，被广泛应用于建筑、土木工程、环境监测、资源管理和众多其他领域。

1GPS技术

全球定位系统（GPS）技术是一种基于卫星导航的数字化测量方法，依赖于卫星、地面接收器和计算机处理单元的联合作用。GPS系统中地面接收器接收来自多颗卫星的信号，这些卫星以已知的轨道运行并定期发送时间戳信息。通过测量从多颗卫星接收到的信号的时间差，地面接收器可以确定自己与每颗卫星的距离。通过同时连接至多颗卫星，地面接收器能够确定自己的精确三维位置坐标（经度、纬度、高度）。GPS技术在工程测量中有广泛的应用，适用于土木工程、交通工程、测绘等领域。在土木工程中，GPS可用于测量建筑物和基础设施的精确位置，以支持设计、施工和维护。在交通工程中，GPS可用于车辆追踪、交通流量监测和智能交通管理。在测绘领域，GPS可用于地形建模、边界测量和土地管理。在大型建筑项目中，工程师可以使用GPS接收器来确保建筑物的精确位置和平面布局，有助于提高建筑质量，减少建筑误差，节省时间和成本。

2GPS测量技术在工程测量中的应用措施

2.1定位信息采集和处理

在采集定位信息时，利用不同数据综合分析进行定位，能够获得比较准确的测量结果，使用GPS技术时，就可以利用多模态数据融合的方法提高定位的准确性。在定位时，除了GPS卫星信号，也可以使用传感器提供的数据，比如，利用惯性导航、地面测站等，融合这些数据后，可以进一步减少不同环境和天气条件对测量精度的影响，从而获得更加可靠和准确的位置信息。

2.2RTK的碎部点测量与放样

利用CORS网络RTK作业，可使用单移动站模式，RTK测量的步骤如下。首先，正确连接仪器，打开接收机开始收星；其次，打开手簿，在“配置”选项里选择进行蓝牙和接收机的连接；最后，开始测量模式，到达测量点位置，显示为固定值时，输入天线高，测量点坐标，编制点名。在此期间，RTK对碎部点进行测量，手持安装流动站天线的碳钎杆放置碎部点上即可，测点前需检测已知控制点进行坐标检核，作业时碳钎杆尽量保持水平，否则偏离测点距离较大，容易降低测点精度。使用RTK在视野开阔位置采集时速度较快，如果碰到比较密集高层建筑物和起伏高差较大的林区时，网络RTK也会受到干扰，很难得到固定解，也会影响作业进度。利用RTK网络对CORS进行点放样，需准备放样数据，步骤如下。首先，将放样点数据按照规定仪器格式导入excel表格中，再将文件格式另存为.*csv格式；其次，把.*csv格式的点文件用记事本方式打开，把输入光标放到最后一行的下一行，再另存为*.txt格式，将TXT放样数据文件通过数据线方式把点数据复制到手簿中。点放样操作流程如下。首先，进入放样界面，点击“目标”进入放样点库，点击“导入”，选择格式.*txt-pn，x，y，h，然后选中该文件；其次，在放样点库列表中，选取要放样的点，弹出菜单，选择“点放样”，即可进入放样界面；再次，在点放样界面，点击启动罗盘导航放样模式，可直观地找到放样点，当前RTK位置与目标点连线的方位角和箭头重合时，相当于找到放样目标点的最短距离；最后，当指标箭头指针的数值显示为零时，该点位置即确认为放样目标点。

2.3基于RTK-GPS技术的桥位放样测量

RTK-GPS是实时动态测量的主要研究成果之一，其在公路建设领域的应用具有独特的优势。在具体操作过程中，借助控制装置和计算机通讯，对放样数据进行上传，然后充分考虑实地情况得出坐标转换参数，再对放样结束的中桩重新测定其在三维空间的坐标，最终绘制精确度极高的纵断面图。在实际的桥梁工程建设中，一般要求在控制网中间控制点进行参考站设置，再利用两台操作站完成放样操作，之后在控制装置中将桥梁位置信息准确调出。为进一步验证这项技术具备的放样成果精度，在实际工作中开展位置测量同时和理论坐标实施对比。通过对比可知，高程和平面中误差分别只有±10.4mm、±19.4mm。除此之外，对已经放样完成的点位实施快速静态观测与水准测量，通过对这两项成果进行综合对比和分析可得，所有误差都保持在50mm之内，其中，平面中误差在±28.4mm左右，而高程中误差只有±16.0mm左右。根据这些数据可知，这项技术具有较高的精度与可靠性。当采用RTK-GPS时，放样点数为85，3个方向的中误差分别为±12.7mm、±14.7mm和±10.9mm，点位中误差为±19.4mm；当进行静态GPS与水准测量时，3个方向的中误差分别为±20.5mm、±19.9mm和±16.0mm，点位中误差为±28.4mm。

2.4网平差

（1）选取基线构网。选取独立基线或合格基线构网，理论上应选取相互独立的基线构网。（2）无约束平差。将获得的基线组合，不给定起算点，或只给定一个起算点的平差方式叫做无约束平差，也称为自由网平差。（3）约束平差。以提供已知坐标系的固定点坐标、边长和方位作为网的基准，平差中作为已知起算数据。（4）坐标转换。约束平差完成后，根据工程需要，对约束平差的坐标成果根据需要进行坐标转换，得到所需要的分带坐标或独立工程坐标系坐标。

2.5强化项目的整体监控

在工程施工建设中，也可以使用GPS技术进行测量，实现对工程整体状况的监控。比如，可以进行变形监控、动态定位等工作，还可以利用GPS技术建立工程控制网，实现对工程不同环节的监测和控制。通过在建筑物等结构中安装GPS信号接收器，就能够进行工程项目变形情况的监测，并且完成对工程横断面、纵断面的监测控制工作。

结语

相较于传统测量方式，采用GPS技术手段建立的施工控制网更为精准和均匀，而且操作方法更为灵活与方便，能大幅提升工作效率。对桥梁工程以GPS为基础建立的施工控制网实施约束平差能确保桥梁轴线和两端路线中线达到合理衔接，同时保证路线设计成果整体视觉效果。通过均匀且合理的控制点布设以及相应数学模型的建立，能使高程测量精度完全适应施工控制测量的要求。采用RTK-GPS技术对桥梁三维位置进行放样，经实践验证该方法不仅精度合格，而且还能有效提升作业效率。通过对控制测量、工程放样、断面测量和像控测量等情况说明GPS技术在工程测量中得到了广泛应用，提高了工程测绘的工作效率，提升测绘技术水平，促进测绘行业的快速进步。

参考文献

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[2]阮靖文.GPS测量技术及其在工程测量中的应用要点分析[J].工程建设与设计,2022,(15):164-166.

[3]宋圳飞.GPS测量技术在工程测量中的应用分析[J].建材与装饰,2020,(18):247+250.