马理想

摘 要：随着我国全球定位系统（GPS）技术的不断进步发展，GPS定位技术在全球测绘技术领域发挥着越来越重要的作用，使测绘技术在定位系统技术领域取得革命性的技术突破，为我国工程测量技术不断发展进步提供崭新的方法和技术。简要性地介绍GPS技术的工作原理、特点，并对目前GPS技术在工程测量的主要应用领域作出探讨，借此给其他的测量研究人员提供一点借鉴。

关键词：GPS技术;工程测量;应用探讨

引言

随着科技的发展，我们的交通和生活各个环境都离不开GPS，GPS技术的成功研发和普遍使用，让我们的生活越来越便捷。目前，我国轨道交通和建筑工程事业的快速发展，高测量速度、高效率、高测量精度的GPS技术在我国建筑工程测量事业中的应用正在逐步扩大。

1 GPS定位系统的形成、定位原理

1.1 GPS定位系统的形成

GPS卫星定位系统由地球卫星监控星座（地球空间部分）、地面卫星监控定位系统（卫星地面部分）、GPS卫星接收机（卫星用户监控设备接收部分）模块组成。它主要的核心功能任务是：能够精准的让发射到宇宙的卫星进行实时监测，每一颗在宇宙的卫星都能够时刻准确的播报信息电文，包括每颗卫星导航星历（星图即一系列用于描述每颗卫星轨道运动修正轨道速度参数的卫星数据）、卫星轨道钟差和地球大气运动修正温度参数等;GPS卫星接收机构也是一种能够实时接收、跟踪、变换和实时测量卫星GPS导航信号的卫星接收通信设备，由一个主机、天线和多个电源部件组成。GPS全球卫星信号发送的全球导航图和定位卫星信号的也即称为GPS卫星信号，是一种具有全球性可共享的卫星信息技术资源。一些应用GPS系统非常频繁的企业，可以通过GPS接收机，在任何的时间或者条件下，接受到定位信号，从而进行各项测量工作，这样就可以方便各个企业的工作。

1.2 GPS定位原理

后方定位交会，也就是GPS的原理。如果需要已知一颗空间卫星GPS发射卫星的瞬时信号位置，若仅需要确定卫星测点到站点的三维直线坐标则空间，GPS卫星接收机只要同时接收并测到3颗星向GPS空间卫星测点发射的瞬时信号，即得到该卫星发射到达的测点和站点的三维几何直线距离，就足以可根据后方卫星交会观测原理，确定发射出卫星测点到站点的三维直线坐标。

2 GPS在工程测量中的应用

2.1 建立工程控制网

在工程测量中，对于整个工程的建设和日常维护还有管理而言，工程控制网是非常重要的，它对于工程测量来说，可以根据工程的相关要求和精度来进行设计，从而方便工程中的测量工作。通常来说，工程控制网络的特点是密度不大、精度很高并且影响的面积比较小。用的是常规的施工方法，多可以采用矩形边角网。采用GPS自动定位的设计方法即可建立一个工程控制信息网，具有工程点位方式选择时间限制少，作业运行时间短，成果分析精度高，工程维护费用低等几大优点。采用手动GPS控制技术，由于传输点与线两点之间不一定需要手动通视，可以自动布设出由很长的几个GPS点坐标构成的自动三角锁，以便于保持长时间距离传输线路对点坐标自动控制的精确一致性。通过在实际中对应用的检测情况进行比较，我们可以总结并得出在平均检测边长在5公里以下的专业工程中用GPS无线控制局域网，用双频无线接收机进行观测20-30min范围即可可以达到能够满足专业工程中高精度检测要求的良好检测结果。

2.2 变形监测

变形地基监测主要目的是用来监测一下像长江大桥、水库和核大坝、高层办公大楼等大型建筑物、构筑物的整体地基变形沉降、位移以及建筑整体的地基倾斜等变形状况。应用在大型短边天线监测网中比如大型水库边和大坝短边监测中，不仅可以直接替代其他常规边、角天线监测网，还可以同时取得标准毫米等级，甚至亚标准毫米等级的高精度的绝对大地平面垂直位移与相对大地垂直位移监测数据;在小区有一定条件（可以解决小区多路径监测效应，如小区采用监测天线的条件情况下，小区域范围内以绝对大地高精度取代高水准精度的绝对水准测量的监测是相当有可能的。

2.3 带RTK的碎部测量与放样

RTK（realtimekinematic）差分技术，即不同载波进行相位观测差分处理技术，是实时处理两个对观测站不同载波进行相位差分观测的变量的一种差分处理方法。rtk的系統由两个大部分共同组成：无线基准观测站（具体坐标位置已知）和无线移动基准站（没有用户无线接收机）。其主要基本原理功能是：将采集基准站已经采集的用户载波差分相位信息发送给指定用户，用户根据采集基准站的载波差分相位信息，对其进行相位求差解析计算获得用户载波位置上的坐标，因而简捷易行。

2.4 区域差分网下的碎部测量与放样

差分碎部函数测量和差分放样，二者是GPS系统在区域性网络下的表现形式，这是根据在这个区域内，根据GPS的局部差分网络来进行工作的。GPS的使用用户，可以通过专用的信号接收机，来实时观察自己的位置和信号，从而来保证各个区域相关信息的改正权在自己的手上，通过按照非等值的方法来计算平差值，就可以将自己所形成的相位差分的信息进行改正，从而实现区域差分精准定位。

3 GPS技术在工程测量中的优缺点

3.1 GPS技术应用于工程测量中的优点

用途广泛：GPS创新技术中的产品目前可广泛应用于经济发展国家国民经济的各个领域。对于目前全球地质测绘以及地理信息行业而言，GPSs等全球地质定位系统已广泛应用于包括：进行全球地质大地测量，地壳运动地质工程板块运动天体地质运动等的地质气象监测。定位精度高：大型地区高层公寓建筑物、构筑物以及墙体结构变形损坏情况高空监测，在充分结合采用特殊的高空卫星观测处理控制措施、精密的高空卫星历和适当的高空大数据处理综合信息处理数据，分析模型和高空监测处理软件后，高程高空监测数据精度最高可长期稳定在1毫米左右。全天候物体变形气象观测：广泛应用于对GPS物体进行气象定位、导航，不受任何外界观测天气的地形变动情况影响，可以全天候地跟踪观测气象工作，这一观测技术最大特点，保证了被测物体天气变形变动情况实时监测，实时性与连续性和观测工作过程自动化。

3.2 GPS技术应用于工程测量中的缺点

工程控制网在工程应用中非常广泛，而对于大型工程控制网来说，在具有遮挡隐蔽的区域，是不能进行工作的。如在高层地下控制工程、隧道自动控制工程测量中或在地面隧道控制测量网络中可以广泛采用这种GPS控制技术，在地下工程施工隧道控制测量方案中却根本无法广泛采用，因为地下工程没有任何GPS控制信号。都市中过于高大的房屋等建筑，会出现遮挡住GPS信号的现象。这样一来，GPS观测设备就不能保证其工作的效率，并且还会影响到工作人员在观测时的工作情绪。如果这种类似现象频繁同时出现，将直接造成成像记录的支离破碎，影响相机成像精度，还可能会发生成图错误。这样的结果就导致GPS技术无法得到充分使用，限制了其在精度方面的标准。

4 结语

GPS观测技术同时具有观测精度高、观测持续时间短、测站间不固定需要无线通视和全天候同时作业等优点，使得三维天体坐标的定量测定工作变得简单，该检测技术已广泛应用于大型工程碎片测量系统中，诸如建立大型工程碎量测摄系统控制信息网、rtk下的芯片碎部变形测量与稳定放样、区域差分网下的碎部测量与放样等各个领域;但随着科学的不断发展，GPS技术具有更广阔的应用发展前景。

（江苏省工程勘测研究院有限公司，江苏 扬州 225000）