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对工程中GPS测绘技术应用的探讨

作者：武新宇日期：2014-04-30 09:39 来源：城市建设理论研究

齐齐哈尔市勘察测绘研究院　黑龙江齐齐哈尔　161006
摘　要：在现阶段的工程建设过程中，采用新型测绘技术是很有必要的，它不但可以增大对于数据测量的精确度还可以大幅度提高工程的质
量。随着GPS 测量技术的持续发展，不但使测绘有了发展还令其工作方式出现革新，这也在很大程度上增加了测绘的效率和工作范围。本文通过
对GPS 测量工作进行分析，先是给出其工作原理、工作特点，然后探讨了GPS 测量在工程中的应用。
关键词：测绘；GPS测量工作；工程
中图分类号：P2 文献标识码：A
一、测绘中有关GPS测量工作的原理说明
GPS测量中包含两种：相对定位即两个根据地心固定点设置的坐标的
测点，两者间确定基线向量从而得出结果；而绝对定位即根据精度、海拔
和纬度三者为标准来对三维的坐标进行定位，然后得出定位以后的结果。
分析空间几何理论后发现，若是存在一个GPS测定点，并且三个卫星和它
的距离是已知的，这三个卫星在空间中的位置也是已经确认的，那么根据
一些特殊算法就可以计算出测定点的实际位置，再加上分析求差法的这个
原理后，解除掉接受的钟差和削弱传播信号，而最终计算出来站点中的基
线向量，这种情况下得到的定位精度可以高达好些个ppm。绝对和相对定
位测量都是要通过同步观测从而得到站星之间的距离，相对定位会通过载
波相位测量而得到站星之间的距离，绝对定位会通过测距码信号而得到测
绘距离，同时因为载波比较短的波长，要根据求差原理来处理产生的误差
现象，所以测绘结果的精确度还是相当高的。
二、测绘中有关GPS测量工作的特点
GPS测量即通过空间的距离相汇合产生定点的相关定理，地面上设
定3个信号发射点，先测量出其位置的坐标，并标记下来，根据无线电测
距，用户手中的接收机会测量出接收机和发射点之间的距离，记录下来之
后，将发射点看做球心，测量中所得到的的距离看做半径，通过距离交汇
的原理来计算，最终会得出用户接收机在空间中的位置定位。GPS测量工
作的特点：①即使测绘点不通视也无障碍，这样使测绘点进行选择时要灵
活的多，解决了房屋建筑等工程进行测绘的一个难题，但是也要注意测绘
点上方要比较空旷，便于信号的接收，也方便对数据的收集工作；②精确
度很高，相对于传统的定位来说GPS定位所得到的数据精度会高很多，数
据说明，范围在5千米之内GPS定位精确度在10-6，范围在一百公里以上
五百公里以下时，GPS定位精度在10-7之间，范围在1000千米时GPS定
位精度在10-9，在工程中进行300米到1500米范围定位测量时，1个小时
的观测后数据出现的误差在1mm以内，根据传统中ME-5000电磁波测距
仪所得到的的结果来说精确度有了很大的程度的提高。③观测的时间减少
了，在现阶段对静态目标在20千米内的定位测量只要15分钟就可以，若
是流动站和基准站之间的距离不超过1.5千米，那么在静态相对定位的测
量过程中，只要对流动站进行不超过2分钟的观测即能得到很准确的定位
结果，然后在后续的目标持续定位测量工作中，观测的各站差距只需几秒
钟。④操作简单易行，GPS测绘工作多采用了自动化，工作人员只要简单
进行操作就能完成，并且多是按照三维的坐标来确定观测点数据。
三、GPS 测量工作在工程测绘中的应用
现阶段，GPS测量在工程测绘中应用是很广泛的，比如说在工程的勘
测、设计、施工和竣工验收的各个阶段都有所涉及，并且在对大型设备进
行安装时的一些测绘工作也有应用。
首先是GPS定位技术，在工程测绘时要是采用GPS定位，就是结合了
几何原理和物理原理来进行工作，利用GPS系统中在空间中分布的卫星实
行遥感测量技术，然后地面上设置接收装置，接收到相关数据和结果，设
备自行处理以后，得出最终结果，这就是多角度定位测量技术的原理。目
前GPS测量技术在工程测绘的应用中主要是两种：静态相对定位和实时相
对定位，静态相对定位技术的操作步骤简单一些，在地面上设置几台接收
设备，然后依据测量中规定的程序排列成基线模式，接着同步进行观测，
时间大概在45分钟，测量完成后，得到的相关数据经过专业人员处理后
可得到最终结果。实时相对定位也称为载波相对观测，即先在测量之前先
选择一些已经定位的控制点，并把这些点设置为控制基站，作为测量工作
的基本点，接着在地面上设置一些接收装置，接收由控制基站发出的不同
程度的动态实时数据，需要注意的是每台地面上的接收设备在测量工作中
都要接受4颗卫星所传送的数据，这样才能保证三维定位的完整性，若是
对精确度的要求比较高，比如说要实现实时定位厘米级的精确度，则需要
接受到5颗卫星发送的数据才能实现。同时在研究中发现若是角度在10度
之上的时候，能接受7颗卫星发送的数据，只是如果观测站周围环境不是
很规格，可能有大型障碍物时，接受的卫星数据的数量会少一些，地面上
的设备进行定位也会艰难一些，如果出现这种现象，又有一定的精度要
求，就需要配合惯性导航技术来最终定位。
其次是GPS虚拟现实技术，这种技术具备逼真效果和交互作用，进行
测绘工作时对于地形十分复杂的地区有很大的便利。该技术即利用计算机
设置系统的三维图像，通过这些模拟图像来完整地显示出测绘的整个过
程，并且提示出测绘工作中的一些重点观测项目和测量工作中容易出现安
全问题的程序，不但让人们重点关注这些关键项目，还有效地阻止了安全
问题的出现。并且在测量工作开始以前先建立模型进行模拟分析，会大大
增加方案的可控性和可操作性，加大技术含量和安全性能。目前矿山或者
矿井的工程进行测绘时，GPS模拟现实技术已经是测绘工作中的不可缺少
的重点环节，通过该技术来准确地发现测量方案中可能存在的问题，并加
以解决，或者预先发现隐患，建立备选方案，这样增加了方案和设计的完
整性，并且更加安全和有效，不但确保了测绘工作的精确度，还降低了重
大事故的出现率。最后是测绘工作的临时性水准点问题，因为工程在进行
测绘时，会设置一些水准测量，若是采用传统方式进行，则根据水准点而
测量的数据是有很大的误差的，这可能是因为在设计中对于测绘的预算不
周详，或者实地进行实物考察时出现错误导致，设计单位中若是涉及到
了水准点，则其距离通常在500米到1000米，而这种设计方式在实际工作
中不便利，若是采用GPS测量技术就可以解决这种情况。GPS测量工作在
确定水准点及其测量时都是采用的GPS的接收设备进行卫星信号的采集工
作，操作工序是大型设备安装、数据接收工作、观测和数据记录处理工
作，在外业观测中，要先制定一些详细完整科学的测量计划和方案，严格
地根据标准来进行，确保外业观测能够顺利实行，还要保证测量过程的精
确度，提高工作效率。
四、对于GPS测量技术的展望。
目前GPS定位技术经过不断的革新，测绘的速度和精度以及其产生的
经济效益都是很大的，并且相比较常规的测量控制技术来说都是毫不逊
色，同事常规静态测量、TRK技术和快速静态测量技术都已经成为主流，
GPS基线向量边长小于10千米的长距离测量，一般都采用常规静态测量
这种方式，GPS基线向量边长在10千米以上不超过15千米时，若是卫星
数目很大并且周边环境符合标准，一般选择快速静态GPS测量的方式，若
是观测条件不是很合标准，就要采用常规静态测量方式。在平原比较开阔
的地方可以选择TRK方式。边长小于5km时，一二级的地面控制网上的
基线测量可以使用TRK方式，边长在5km-10km之间时大于一等的基本控
制网上的基线向量的测量最好可以采用GPS静态快速定位模式，还可以考
虑TRK模式。
参考文献：
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[2]张安洋.浅谈工程测量中GPS技术的应用分析.中国新技术新产
品.2011.（12）
[3]赵凯.GPS系统在房屋工程控制测量中的应用技术浅析[J].实用科
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