GPS定位技术在精密工程测量中的应用研究颜加斌

颜加斌

摘要：GPS定位技术是美国首先研发的一种用于导航的无线电技术，现在随着科学技术的进步和发展，已经在很多领域应用，利用GPS定位技术控制测量，可以在工程中进行平面和高程的精度测量。可是，在进行测量时，也有一些缺陷和不足，要进行完善和改进。基于此，本文主要对GPS定位技术在精密工程测量中的应用进行了简要的分析，希望可以为相关工作人员提供一定的参考。

关键词：GPS定位技术；精密工程；测量；应用研究

引言

在经济发展进程中，基础设施建设的重要性不断凸显，这就需要结合发展趋势，积极探索更为有效的工程测量技术，推动工程测绘更快更好的发展。现阶段工程规模不断扩大，这就对工程测绘提出了更高的要求，在这一过程中传统的测量技术及方法逐渐暴露出了相应缺陷及不足，这就与时代发展需要难以契合，而GPS测量技术的应用优势则不断凸显，依托科学技术创新，该技术也呈现出了良好的发展态势，技术水准也相对提高，本文就以GPSGPS定位技术进行了简要的分析。

1GPS定位技术特点

GPS技术在20世纪被开发应用，具有精度高、操作方便、成本低、速度快等优势，在工程测绘中有较大的优势。该系统使用卫星系统进行定位，可以实现对全球的定位导航，最早在美国是军用技术，包括太空卫星、地面控制装置与用户接收装置3部分。太空部分有24颗处于工作状态的卫星在6个轨道运行，可以覆盖全球；地面控制部分负责收集卫星发射的信息、计算距离、进行校正等数据处理工作；用户部分主要是信号接收器，用以捕获待测卫星并及时跟踪，对捕获的信号用计算机进行数据处理、计算，可以得到用户当前的地理位置信息，如经纬度、高度、时间等。其特点主要包含以下几个方面：

1.1定位精确

通过对可靠资料及实践进行研究不难发现，GPS测量技术之所以应用范围广泛，是因为以GPS为主导的定位优势较为显著，不仅精确度值呈现高水准特点，更可以精确到50千米内。与传统的测量技术相比，GPS测量技术的应用优势是传统技术无法超越的，精确度高是一方面，精确度更能够实现有效控制。与此同时，在探测深度下降的过程中，定位精度会随之逐步提升，特别是在既定深度中，定位的误差基本可以忽略不计。因此，如果GPS测量技术的定位精度能够处于厘米级范畴，就能充分满足工程需求，其应用效果也将更加趋于理想状态，相信在技术发展范畴中，GPS测量技术的精度会逐渐提高。

1.2能够实时定位

GPS测量技术最为明显的特点就是能够实现实时定位，可以是任何静止或者运动目标，并清楚显示目标运动的速度和经纬度信息。将GPS测量技术应用在导航中，能够保证物体按照预设的路线运动。正是因为GPS技术全天候精确定位特点，当前在各个领域的应用越来越广泛，发挥重要价值和作用。

1.3观测时间短

以观测20km以内基线为例，未使用GPS测量技术，利用传统的静态相对定位模式展开位置测量，整个测量需要15min左右时间，GPS测量技术的应用，可以将观测时间控制在5min以内，有时候甚至只需要几秒中就可以完成整个测量工作。GPS测量技术的应用，使观测时间明显缩短，整个测绘作业的效率得到极大提高。

1.4操作简单

从当前形势来看，自动化技术的应用能效已经拓展到了各个领域中，而GPS测量技术中也是如此，提高其自动化效率，不仅能简化操作流程，更能以自动化为主导自行完成数据收集及处理，在这一过程中，工作人员只需要按动按钮，设备就能自动工作，与此同时，自动化技术还能对设备运行情况进行实时检测，一旦发现故障问题，就能在第一时间以警报的形式将设备反应给操作人员，快速处理以便为后续测量提供基础保障。在完成观测工作时，工作人员需要按下关闭按钮，并将接收器妥善存放。在信息技术发展进程中，接收器的体积也会随之缩减，但是其性能及容量都会不断优化，在重量下降的同时，出行携带将更加便利。

2GPS定位技术在精密工程测量中的应用要点

2.1落实好测量前的准备工作

为了使GPS作用下的工程测量精度更高，则需要落实好测量前的准备工作，避免对最终得到的测量结果造成不利的影响。具体表现为：（1）整理好工程测量中所需的资料，并根据其测量工作落实要求，准备好工程测量所需设备；（2）在工程测量前的准备工作落实中，测量人员应提高对GPS的认识，使得相应的准备工作开展更具针对性，完善工程测量所需的资料、设备等。

2.2控网布设

在测绘工程测量工作当中，通常需先进行控制网的布设，而后才可开展相应的测量工作。那么，测绘工程相关测量单位若想更为科学地、合理地布设该控制网，就必须巧妙地运用GPS该项测量技术。基于在GPS该项测量技术当中，包含着基准站系统，属于一种大数据存储系统，具有较强连贯式的高密度性，能够及时的向相关客户提供精准数据。因而，就需测量技术员能够充分发挥GPS该项测量技术优势，运用其所包含着基准站系统，合理布设控制网，并结合数据抽查取样的技术手段，进行数据的抽样分析处理，在规定的时间节点上，对测量数据进行快速整合，精准的计算出每个节点上的三维立体坐标系位置，传输到测量数据终端。为GPS该项测量技术提供数据技术支持，不但节省了整个测量工作的人力，还提高了测绘工程整体测量布网定位工作的效率。

2.3实时动态化差分数据测量

在一定程度上，GPS该项测量技术当中，实时化动态差分属于一项核心技术，它具有强大的便利特点，即操控简单，又具有高效连贯性。因而，在利用GPS该项测量技术开展测绘工程测量工作期间，测量技术员就需科学运用实时化动态差分这一技术手段，无需在节点数据过度性传输，而是实现整个测量数据传输都由动态化的差分技术来完成操作，实时地对测量定位大数据进行快速精准的传输，提高测绘工程测量工作的可靠与连贯性、传输信号的强度性等，有效地将测绘工程整个测量数据传输系统连接为一体化，开展高质量的测绘工程测量工作。

2.4GPS控制测量高程精度

2.4.1高程测量控制点的设置要科学合理

在进行测量时，假如测量工作范围比较大，会受地表曲率影响，产生一定的误差。所以，应用GPS控制测量法开始测量时，一定要根据有关标准，进行测量区域的划分，尽量对地表曲线产生的误差进行消除，小区域当中建立相应的高程数据拟合模型，确保高程测量数据的精度。利用高程拟合模型所推算的高程数据必须保证其精度，因其是高程测量的起始计算位置，其位置数据的精度和位置的稳定性及精度等级有直接的关系。进行拟合时，一定对几何水准点进行均匀分布，起算点设置六个或者六个以上。

2.4.2进行大地的高程测量

高程测量时，其中的大地高程测量比较重要。第一，应用GPS控制测量时，进行的大地高程测量会受到外部因素和测量人操作习惯的影响。特别是进行测量时，操作人员往往会对天线高度的测量不重视，可是在进行GPS控制测量法中天线高度的测量是重要数据，进行测量天线高度会影响到以后的高程数据的计算。所以，一般情况下，要在三个不同位置进行天线高度的测量，保证三个数据符合测量标准，再计算出三个数据的平均值，确保其误差不超过3mm，并且要不同类型的天线在测量时的不同。第二，应用GPS控制测量法的测量过程中，要科学合理的选择相应的测量站点。在应用GPS控制测量时，对测量中的可视能力没有相应的标准和要求。可是也一定要重视和考虑到测量的地理位置和环境对GPS信号接受的影响。所以，一定根据GPS控制网的具体实际情况，进行相应位置的选择，测量站点是方便GPS信号接收的位置。第三，应用同步求差法对低于20km高程数据进行测量。这是GPS控制测量法当中较常用和普遍的方法。应用同步求差法时，因测量范围小，可以确保测量区域当中电流层、大气对流层和卫星星历等的影响一致，可以忽略两个测量站点间的误差。测量距离不能超过20km，才可以应用同步求差法进行测量。

2.4.3高程拟合模型的建立

应用GPS控制测量法进行测量过程中，一定要对实际的测量情况和测量区域范围的现场情况进行了解和考虑，参照这些情况进行高程拟合测量模型的建立，模型的建立要合理和科学。模型的建立中要进行二次曲面和平面的拟合计算，从而对控制区域范围内的测量控制点和相应待定点数据进行有效的推算，通过这样的计算可以获取更高精度的异常数值，进而确保最终计算结果的精确性。

2.5变形实时化检测控制

精密工程项目建设涉及面广，工程项目建设中容易受到地质运动以及人为因素等影响导致建筑出现变形或位移，这种情况的出现会产生严重后果和影响。常见的工程变形类型有建筑物沉降、大坝变形等，如果能够及时发现变形，给予针对性的评价和处理，可以提高变形破坏控制有效性。将GPS测量技术应用在工程变形监测中，利用高精度三维定位技术，能够及时发现建筑物产生的微小变化，提高工程变形防范水平。

3提高GPS定位技术在精密工程测量质量有效措施

3.1加大性能可靠的卫星研发力度

由于GPS的实际作用发挥中对卫星的依赖性强，其运行效果是否良好，关系着GPS在工程测量应用中的精度，因此，为了提高GPS在工程测量应用中的精度，则需要加大性能可靠的卫星研发力度。具体表现为：（1）积极开展GPS所需的卫星研发方面的更多基础理论研究工作，并通过对卫星发射条件及运行环境对其性能影响的综合考虑，研发出服务功能更加完善的卫星并加以使用，促使GPS支持下的工程测量精度逐渐提高；（2）在卫星研发过程中，尽可能地延长其边长，使得其作用下的GPS在工程测量应用中可对更多的数据进行科学处理，提高其测量效率的同时保持良好的工程测量精度。因此，需要在基于GPS的工程测量精度研究工作开展中给与性能可靠的卫星选用更多的重视，并在长期的实践中不断加大其研发力度，确保GPS作用下的工程测量精度状况良好性。

3.2合理划分观测区域

当前在开展基于GPS的工程测量工作时，由于观测中所需的接收机配置数量有限，难以进行较大范围的观测工作，会影响工程测量精度。针对这种情况，需要通过对GPS支持下工程测量精度提高方面实际要求的考虑，合理划分观测区域，并加强分区检测方法使用，从而提高接收机工作效率，满足工程测量工作高效开展要求，从而保持其良好的测量工况，全面提高GPS在其测量应用中的精度。同时，观测区域划分中工程测量人员应对GPS的实践作用效果进行科学评估，促使其在工程测量中有着良好的应用价值，进而达到现代工程建设中所需的测量结果，丰富实践中的工程测量工作内容。

3.3确定接收机最佳的安装位置

GPS在工程测量应用中对接收机的依赖性强，且该设备应用中因环境因素的影响可能会影响工程测量精度。因此，基于GPS的工程测量工作开展之前，为了实现对接收机的科学使用，确保工程测量精度良好性，则需要根据实际情况，确定GPS接收机最佳的安装位置。在此期间，需要工程测量人员能够了解GPS的接收机的功能特性，并对其设置过程进行相应的控制，使得GPS接收机支持下的工程测量水平可逐渐提升，满足其GPS在其测量应用中精度提高方面的实际要求。

3.4提高GPS测量工作质量

相较于传统的测量方法，GPS测量具有诸多技术优势，但是应用于精密工程测绘中，依然存在一些问题需要特别注意。GPS技术可以保证较高的精度，但是需要测量人员基于传统的方法进行测量和复核，以确保数据精度。进行GPS测绘操作时，需要按照要求进行，注意操作的规范性，并且要合理选址，注意监测误差，发现误差要及时核查、处理。GPS较传统的测绘工作受外界干扰小，但是也要注意环境条件，根据环境情况选用测量方式。

3.5提升测量人员的专业操作水平

在工程测量过程中，测量人员能否在GPS应用中进行专业操作，与该测量方式作用下的工程测量精度是否良好密切相关。因此，为了使GPS支持下的工程测量精度得以逐渐提高，需要运用相关的措施来提示测量人员的专业操作水平。具体表现为：（1）开展专业性强的培训活动，使得工程测量人员能够对GPS的功能特性有着更多的了解，且在长期的实践中不断规范自身的操作行为，提升自身的专业操作水平，进而发挥出GPS在工程测量方面的应用优势，满足其测量精度逐渐提高的要求；（2）通过对GPS在工程测量方面应用工况的深入分析，实施责任机制，强化工程测量中的责任意识，使得GPS在其测量应用中可发挥出应有的作用，避免对工程测量精度造成不利的影响。同时，基于GPS的工程测量工作开展，需要做好测量人员在自身工作中的考核分析，使得他们在工程测量中能够保持高度的责任感，充分发挥GPS在工程测量方面的实际作用，为其测量精度的提高提供保障。

结束语

综上所述，GPS定位技术在精密工程测量中的应用，具有高度的测量精确性和适用性，因此能够提高精密工程测量工作的质量和效率，而GPS定位技术的应用也能为精密工程测量工作的进一步开展提供技术支持和更多的应用优势，但是现阶段的GPS定位技术应用还不够成熟和完善，相关人员还需要加大研究力度。

参考文献：

[1]贺凯飞,卢晓鹏,刘加收,张彪,张林杰,鲁洋为.石油工程GNSS精密单点定位研究及软件研发[J].测绘科学,2018,43(05):161-166.

[2]王芳,戴建安,晏承志,孟伟.工程测绘中GPS测量技术的应用研究[J].资源信息与工程,2017,32(01):129-130.

[3]平宏伟.精密工程测量分析及应用探析[J].智能城市,2016,2(12):84.

[4]林国利.工程测量中卫星导航定位系统的应用[J].工程建设,2016,48(07):66-68.

[5]任龙.基于GPS精密单点定位的城市工程测量应用研究[J].科技创新与应用,2016(30):287.

[6]胡开承.关于现代精密工程测量技术及其发展的探讨[J].低碳世界,2016(19):90-91.

[7]杨伟坤.关于GPS技术在工程测绘中的应用探析[J].科技经济导刊,2016(16):49.

[8]任勇,佟江.高铁精密工程GPS控制测量若干问题研究[J].科技经济导刊,2016(14):82.

[9]柳云龙.GPS定位技术在精密工程测量中的应用研究[J].科技与企业,2016(02):122-123.

[10]姜云中.GPS定位技术在精密工程测量中应用初探[J].黑龙江科技信息,2014(21):154.

[11]郑长海.工程测量中GPS测量技术的实际应用[J].中小企业管理与科技(中旬刊),2018(01):154-156.

[12]芦燃.GPS测绘技术在工程测绘中的应用[J].黑龙江科学,2017,8(24):50-51.

[13]王新朝,薄志卿.测绘新技术在工程测量中的应用[J].资源信息与工程,2017,32(06):134-135.

[14]王毅,刘俊卿.工程测量中GPS技术存在的问题及其解决措施[J].城市建设理论研究(电子版),2017(34):119.

[15]陈东生.GPS测绘技术在线形工程测量中的应用研究[J].城市建设理论研究(电子版),2017(33):117.