田九玲

摘要：利用案例分析法，首先对GPS定位系统定位原理及系统结构特点进行介绍，选取测量区域，对GPS定位系统在建筑工程大比例尺地形图测量中的应用进行分析，其中主要包含的应用内容有实测方案，测量的范围限制及GPS测量控制网的主要技术参数要求。通过以上内容的描述，总结出GPS具有测量选点灵活，且实现了智能化、自动化测量，提升工作效率，进而产生经济效益和社会效益。

关键词：GPS定位系统;大比例尺;地形图;测量

中图分类号：TUl98;P228.4 文献标识码：A 文章编号：1001-5922（2021）02-0111-04

0引言

GPS定位系统的研究起源于美国，主要应用于军事研究，而后新一代的定位系统建成，功能更加全面，主要涉及的领域是地形图的测量。GPS定位系统是基于无线传输系统，借助卫星导航仪开展的地形图测量工作，其在应用过程中具有速度快、自动化能力、地理测量坐标准确等特点，因此其在各个领域中得到应用。本研究主要以其在建筑工程大比例尺地形图测量中的应用进行分析，结合案例分析法，阐述GPS定位系统的工作原理，同时对其控制网主要技术参数要求进行分析，以期为相关领域提供理论参考。

1GPS系统定位原理及测量特点分析

1.1 GPS系统定位原理

根据距离交回定点原理，实现GPS定位系统的标准化应用，依据三颗及以上的卫星系统，对位于待测点附近的GPD接受系统天线提供信号的传输，通过实际传输的数据嘲，计算得到待测点距离卫星的距离，同时通过公式（1）可计算出三颗卫星的三维坐标（X，Y，Z）。

GPS系统是将人造卫星作为参考依据点，根据待检测点的位置，运用数学几何思维，通过GPS实际定位测量计算出待测点距离整个人造卫星间的距离，从而实现几何学上的三角测评。

1.2 GPS系统测量特点分析

根据实践及系统使用经验分析看，GPS系统测量主要具有以下4个特点。

1）测量精度高。与常规测量相比，在基准线50km以下时，其测量精准度可以达到1×10^-6，随着基准线的逐步增大，其定位精度逐步提升-引。

2）侧量基准站可远程对接。在测量过程中，不受到距离的限制，根据实际测量需要确定待测点，各测站之间无需通视，选点灵活方便。

3）观测时间较短。GPS测量过程中每站测量过程中的静态相对定位时间在20min，动态相对定位仅需几秒钟即可实现。

4）仪器操作简便，可进行全天候作业。GPS系统属于信息化、自动化系统设计，在使用过程中只需进行简单调试，保证数据网络的稳定性即可使用，对于开机后的参数进行标准化设定，以防数据测量精度不够;此外，GPS系统卫星分布均匀，由于可进行数据的自动检测，因此测量工作效率高，不受天气变化影响，可实现全天候检测作业。

2GPS定位系统在大比例地形图测量中应用及技术实现

2.1测量控制应用

导线测量随着GPS系统测量的出现而逐渐退出历史舞台，同时导线测量也已经不能满足大比例地形图测量的标准，因此GPS系统测量将逐步成為建筑工程大比例尺地形图测量中主要应用技术。从GPS系统静态测量过程中具备的特点及优势分析看，GPS系统在作业的过程中无需通视，增加了测量工作开展的灵活性，通视可以有效的提升测量的精准度。对于静态的测量控制来说，后续的数据处理存在一定缺点，往往会由于测量控制过程难以把控，导致重复测量，使得数据精度缺失，因此在测量控制应用过程中，应保证定位结果的精度，力争测量成功率。

2.2建筑工程大比例尺地形图中像控点测量应用

像控点的测量与GPS测量技术之间是相辅相成的，且联系紧密，在应用过程中，应首先选择完成像控点的测量位置，通过架设控制点坐标，实现交会点处的全面测量。另外，由于在建筑工程大比例尺地形图测量过程中存在不易测量的点，因此应紧密结合像控点测量的准确获取渠道，根据像控点测量的优势，及时分析对控制点的逐级测量标准化控制，能够根据像控点位置的确定，缩短作业周期，提升GPS系统测量的效率。

此外，在建筑工程大比例尺地形图测量中的建筑物规划、用地测量及小方位的调控技术中，应从宏观和微观上分析GPS技术应用及实现的理论，同时确立界址点的坐标及位置，促进大比例地形图测量过程中的相互整合图层的形式规范化。融人数字化、自动化测量技术，根据三维坐标的获取理论能够在地形的勘察及有效调控过程中融入数据结合理论。

3应用案例分析

选取某地区比例尺为1：1000的地形图，首先进行首级控制点的布选，布设E级GPS控制网，其精度及误差控制在10mm以下，同时比例误差控制在20mm以下，都符合测量规范的要求。其次，对整个待测区域进行实地勘察，在E级测量控制网中，由3个待测点和2个已知点组成，且均以代号“GE”开头。以静态引入的方法，实现3个待测点的GPS测量，架设基站架，对以前的观察点进行数据校准，每次搬站的过程应符合规范要求。此案例的外业观测等级标准指标如表1所示。

依据测量的结果准确填写统计信息，确保测量的准确度，最后选取中数使用，确保天线高纪录的一次性统计，不可进行修改。

数据测量观察过程中的准确度及其控制措施如下：为确保GPS数据测量及统计准确度，对于各项参数的限差进行规范化分析，卫星高度角在一级等级范围内应大于等于15，且二级同上。有效观测卫星数在一级设置为大于等于5，二级设置为大于等于5;平均重复设置站数和时段的长度，在等级一和等级二中相等，数据采集的时间段为10min以上，60min以下。观测的过程中应认真，且维持两次测量，确保数据测量的精度符合规范要求。在基线解算及使用GPS接收机测量的过程中应使用商用软件，测算得出GPS网相邻点弦长精度不超过9.0ppm，环线全长相对闭合差不能超过15.0ppm。

4GPS测量定位技术精度、可靠度分析

通常，厂家提供的GPS系统定位设备只能够应用到一般性质的作业单位中，$80 GPS RTK型号定位系统应用较多，从测量的精度上分析，一般包含有平面和高程精度，精度值分别可达到2cm+lppm、5cm+lppm。建筑工程大比例尺地形图测量中，卫星运行周期状态、测量施工周边环境等的影响较大，使得GPS测量只是在一个较为理想化的状态下进行实施，由于GPS的作业状态分布及所能够满足的RTK级别控制测量技术理论等，对测绘地形图中的相关精度级别和实际工程体系的应用进行合理化的验证分析，为此选定了本研究案例中的某项目以1：500的地形图为主要测绘比例，并开展了测绘成果的检验检测及评估。

4.1控制点测量精度的验证分析

为了能够通过GPS有效额的实现测量点位的精度验证分析，以2级全站仪为主要导线技术研究实施设备，选取其中8个侧位点进行数据的测量及收集，针对测量同一位置下的已知控制点位，选择使用GPS-RTK测量技术，实现双基准站法的高效应用。在大比例尺地形图的测量环节中，可选择使用流动站系统，测量数据中观测时间少lmin，要对地位坐标进行测量稳定性分析，针对控制点位的测量标准，实现测量数据的有效记录，记录过程中次数应少于4次，并取平均值，以实现坐标控制点的合理应用。针对不同种地形图测量方式，每种测量方式中的各个控制点的坐标如表2所示。

从上述统计对比分析表中数据可看出，由于测量过程中的平面精度需求相对较高，且精度的测量要符合一级导线的实施要求，因此在高程精度的水准测量要求中，要基于双基准站的测量应用方法，以利于流程性的随机变化为主，对RTK的检测结果进行偶人性误差分析，以有利于消除对基准站中自身误差动态测量点的系统化影响，从而提升GPS RTK的动态测量点的精准性。双基准站法的应用过程中，依据对流层中的延迟效应，可通过GPS-RTK技术的随机变化性，大大提高GPS测量技术的应用精度。

4.2碎步点测量精度分析

在碎步点测量技术应用中，测量精度要求与城市空旷区域卫星高度相关，测量方法应依据建筑工程中构筑物的密集程度不同进行选择，可分为全站仪和无支点测量。同时，测量技术基本需求条件下，按照碎步点的抽取方式和布点原则，需要对GPS-RTK中高程测量进行重点抽查，点位抽查数应设置为200，各区域的抽查统计数据如表3所示。

由表3可知，现场施工技术人员对于测量的信息反馈中，RTK技术对于城市的空旷区域中的地形圖测量能够充分的发挥定位的优势，而在建筑物碎密集但是无高大建筑物的区域对于接收机中中杆进行加高后，可以避免劣势放大化，也可以发挥定位的优势。

4.3地形图测量质量的检测与控制分析

在本次测绘测量的过程中，应充分的结合GPS-RTK测量技术，将测绘工作过程中的相关任务系统进行分析，可分为4个不同的任务小组，然后依据小组内的任务集合，在测量区域内进行平行关系的测量，并以测量相遇过程中的推进距离，一般设置为200m，考察和检验3种测量方法的效果。当地形图中的地形、地貌重合度较大时，地物特征之间的点位误差相对较大，地物点的误差和高程中的误差一般用以下公式（2）计算。

5提高GPS测量精确度的基本方法

首先，对于城市空旷区域，对在建的建筑工程进行大比例尺地形图的测量过程中，对于能够充分的满足GPS接收机数据采集要求的相关区域，利用GPS技术进行快速的完成碎步测量控制作业;但是在建筑物相对密集的区域，或者树林密集的区域，会导致GPS技术应用过程中的初始化速度大大降低，不仅会影响到采集到的图根点无法实现野外作业，同时全站仪测量GPS不能够作用于基本的测区范围。其次，GPS测量技术在应用的过程中，针对图根控制点的测量过程，应充分考虑GPS高程的测量技术控制质量，同时，由于外业测量技术实施的过程中，不同的观测条件下碎步点的控制测量质量要求相对较低，因此在已知高程的校核过程中，应采取科学合理的处理方式，以满足GPS测量技术对精确度的要求。再者，对于不同型号的GPS地形数据测量产品或者设备来说，GPS信号会受到一定程度的影响，因此在使用的过程中容易造成初始化，这样会大大降低地形图中数据测量的精度，同时也会降低整个地形图测量过程中的生产效率。

6结语

综上所述，GPS技术测量的过程中具有众多优势，是目前建筑工程大比例尺地形图测量中应用最多的技术类型，同时由于GPS接收机智能化和数字化技术的实现，其观测质量主要受到卫星空间分布与卫星信号质量的影响。随着GPS、GIS和Rs等技术的开发与融合，GPS技术在建筑工程大比例尺地形图测量中应用将更为宽广。