论GPS定位系统在工程测量工作中的应用

　　摘要：GPS测量技术的出现和不断发展，极大地促进了地籍测绘工作的进步，不仅使地籍测绘的工作方式发生了根本性的变革，也大大提高了工程测绘的工作效率、拓广了工程测绘的服务范围。本文介绍了GPS系统相关构成，特点，并阐述了GPS在工程测绘中的实践与应用。

　　关键词：GPS系统;定位;工程测量;RTK技术

　　Abstract: Emergence of GPS technology and development, greatly promotes the cadastral surveying and mapping work progress, and makes not only cadastral surveying and mapping work way undergone a fundamental change, which also greatly improves the efficiency of the surveying and mapping engineering, extension engineering surveying and mapping service scope. This paper introduces the related constitute a GPS system, characteristics, and expounds the GPS in the surveying and mapping engineering practice and application.

　　Key Words: GPS system; Positioning; Engineering measurement; RTK technology

　　中图分类号： P228.4 文献标识码：A 文章编号：

　　GPS是(全球定位系统)的简称，是以人造卫星组网为基础的无线电导航定位系统，由空间的卫星( GPS卫星星座) 、地面控制系统、用户的接收处理装置3部分组成。该系统具有性能好、精度高、应用广的特点，其应用领域正在不断拓宽，目前已遍及国民经济各部门，并逐步深入到人们的日常生活。近10年来，我国测绘等部门已成功地将GPS测量技术应用于大地测量、工程测量、航空摄影测量、运载工具导航和管制、地壳运动监测、工程变形监测、资源勘查、地球动力学等多种领域，从而在宽阔的领域创新了测绘技术。

　　1 GPS系统的组成与测量特点

　　GPS全球定位系统是由空间卫星群和地面监控系统两大部分组成，除此之外，测量用户还应有卫星接收设备。

　　GPS全球定位系统的测量有以下特点：

　　1.1 测站之间无需通视

　　测站间相互通视一直是测量学的难题。GPS这一特点，使得选点更加灵活方便。但测站上空必须开阔，以使接收GPS卫星信号不受干扰。

　　1.2 定位精度高

　　一般双频GPS接收机基线解精密度为5mm+1×10ˉ&，而红外仪标称精密为5mm+5×10ˉ&，GPS测量精度与红外仪相当，但随着距离的增长，GPS测量优越性愈加突出。实验证明，在小于50km的基线上，其相对定位精度可达12×10ˉ&，而在100~500km的基线上可达10ˉ&~10ˉ'。

　　1.3 观测时间短

　　在采用GPS布设控制网时，每个测站上的观测时间一般在30~40min之间，观测时间很短;采用快速静态定位方法时，观测时间更短。如，使用Timble4800GPS接收机的RTK法可在5s以内求得测点坐标。

　　1.4 提供三维坐标

　　GPS测量在精确测定观测站平面位置的同时，可以精确地测定观测站的大地高程。

　　1.5 操作简便

　　GPS测量的自动化程度很高。目前GPS接受机已趋于小型化和操作“傻瓜”化，观测人员只需将天线队中、整平，量取天线高打开电源即可进行自动观测，利用数据处理软件对数据进行处理即求得测点三维坐标。而其他观测工作如卫星的捕获、跟踪观测等均由仪器自动完成。

　　1.6 全天候作业

　　GPS观测可在任何地点、任何时间连续地进行，一般不受天气变化的影响。

　　2 控制测量中的应用

　　常规控制测量如三角测量、导线测量，通常是先布设控制网点，在国家高等级控制网点的基础上加密次级控制网点，以往是利用全站仪及棱镜等实施。而在这一个过程中要求点间必须通视，而且外业中不能及时知道测量成果的精度，耗力费时。

　　GPS静态相对定位系统测量时，无需点间通视，就能高精度地进行测定，还可以高精度快速地测定各等级控制点的坐标。但是GPS静态相对定位系统只需要时间进行数据处理，而不能实时定位并知道定位精度，内业处理后，如果发现精度不符合要求，必须返工测量。随着RTK技术的出现，控制测量既能实时知道定位结果，又能实时知道定位精度，这样大大提高了作业效率。

　　2.2 RTK在地形测图中的应用

　　由于RTK技术可进行实时定位以达到厘米级的精度，因此，RTK技术可用于控制测量、地形测图、地籍等测量中。

　　地形测图一般是用全站仪采集地形、地物碎部点，利用测图软件电脑成图。其要求是不仅测站点与被测的地物、地貌碎部点之间通视，而且还需要2~3人同时进行操作。

　　采用RTK技术进行测图时，一人在基准站架好仪器，另一人背着仪器到每个碎部点立杆并通过电子手薄输入特征编码记录数据，一般取3s作为一个记录单元，在记录数据时，要求测量人员立点要准确，尽量稳住对中杆，同时画出草图，以便内业整图时提供参考。点位精度在符合要求的情况下，在测定一个区域内的地形、地物点位，测点完成回到室内，再用传输线将数据导入微机，由专业绘图软件编制地形图。

　　2.3 RTK在地籍测量中的应用

　　地籍测量中应用RTK技术测定每一宗土地的权属界址点以及测绘地籍图，同上述测绘地形一样，能实时测定有关界址点及一些地物点的位置并能达到要求的厘米级精度。将GPS获得的数据处理后直接录入GPS系统，可及时、精确地获得地籍图。但在影响GPS卫星信号接收的遮蔽地带，应采用全站仪、测距仪、经纬仪等测量工具，采用解析法或图解法进行细部测量。

　　在建设用地勘测定界测量中，RTK技术可以实时地测定界桩位置，确定土地使用界限范围、计算用地面积。利用RTK技术进行勘测定界放样是坐标的直接放样，建设用地勘测定界中的面积量算，实际上由GPS软件中的面积计算功能直接计算并进行检核，避免了常规的解析法放样的复杂性简化了建设用地勘测定界的工作程序。

　　3 结束语

　　通过上述对GPS测量的探讨，可以看出GPS在工程测量上具有很大的发展前景。

　　⑴ GPS作业有着极高的精度。它的作业不受环境和距离限制，非常适合于地形条件较差的地区、局部重点工程地区等。

　　⑵ GPS测量可极大地提高工作效率。它不受人为因素的影响，整个作业过程全由微电子技术、计算机技术控制，自动记录、自动数据预处理，自动平差计算。

　　⑶ RTK技术将彻底改变了传统测量模式。RTK能实时地测出所在位置的空间三维坐标。它可以直接进行实地实时放样、中桩测量、点位测量等。

　　⑷ GPS测量可极大地降低劳动作业强度，减少野外砍伐工作量，提高作业效率。GPS测量作业效率为常规测量方法的3倍。

　　⑸ GPS高精度高程测量同高精度的平面测量一样，都是GPS测量应用的重要领域。

　　参考文献：

　　【1】CJJ73—91.全球定位系统城市测量技术规程Es7.北京：中国标准出版社，1997。

　　【2】胡伍生，高成发.GPS测量原理及其应用[M].北京：人民交通出版社，2006。

　　【3】刘善彬，刘成才.GPS RTK技术在城镇地籍测量中的应用，《中州大学学报》2009年第3期。