闡述工程測量中GPS技術的應用及精度分析

徐慧林

摘要：當前工程建設項目越來越高、施工也越來越復雜，對工程測量工作的要求也越來越嚴格，雖然在工程測量工作過程中引入了許多的新技術、新工藝，但還是存在一些問題需要解決。我國的建設項目工程測量工作同西方發(fā)達國家相比還存在一定的差距，北斗導航系統(tǒng)還在進一步完善中，需要我們不斷地完善工程測量技術，提高測量的水平，加快工程測量工作的發(fā)展有效實現(xiàn)建設項目的高效率、高質(zhì)量完成。

關鍵詞：工程測量；GPS技術；精度分析

1導言

GPS技術應用到工程測量工作中，具有高精度、測量速度快以及測量費用較低等幾個優(yōu)點，被廣泛的應用了起來。由于工程建設項目中的工程測量工作會受到諸多因素的影響，比如沒有獲得較多的已知點、已知點的位置沒有合理的分布、網(wǎng)形較差、水準測量工作不能很好地開展。因此，為了能夠保障工程測量順利完成，需要對GPS技術的應用以及精度進行有效分析，促進工程測量的健康發(fā)展。本文就工程測量中的GPS技術進行分析就顯得十分有意義。

2 GPS技術簡析

2.1 GPS技術的組成部分以及其功能

GPS系統(tǒng)組成部分主要有三個內(nèi)容組成，這三部分內(nèi)容主要是GPS衛(wèi)星星座、地面監(jiān)控系統(tǒng)、GPS信號接收機。其中GPS衛(wèi)星星座總共由3顆軌道衛(wèi)星以及21顆工作衛(wèi)星共同組成，這些衛(wèi)星的運行周期為11小時58分，再由夾角為60°的6條軌道平面上勻速的運行著。因此通過24小時的不間斷運行能夠?qū)崿F(xiàn)地球每一個具體位置的掌握，能夠?qū)δ繕诵畔⑦M行有效地掌握。地面監(jiān)控系統(tǒng)的主要作用就是接受衛(wèi)星傳遞到地球的信息，而GPS信號接收機則負責對接收到的信息進行加工處理計算出具體的經(jīng)緯度。

2.2 GPS技術的測量速度快

同傳統(tǒng)的碎部點測量和控制測量的方法相比較，依據(jù)《全球定位系統(tǒng)實時動態(tài)測量（RTK）技術規(guī)范》CH/T2009-2010，流動站與基準站距離小于10KM內(nèi)，GPS-RTK技術只需要在10多秒鐘，甚至是幾秒鐘就能完成觀測碎部點測量和圖根控制。依據(jù)《全球定位系統(tǒng)（GPS）測量規(guī)范》GB/T18314-2009，4臺靜態(tài)GPS接收機在短短的2到3小時就可以完成20km范圍之內(nèi)的靜態(tài)定位的D級控制網(wǎng)。傳統(tǒng)測繪用全站儀需要至少需要3個工作日才能完成。這極大的提高了工作效率。

3工程測量中GPS技術的應用

3.1在公路測量中的應用公路工程建設項目具有較為復雜的施工環(huán)境，因此其工程測量工作比較困難，通過在公路工程測量工作中應用GPS技術則能夠很好地解決一些技術上的難題。在當前開展公路工程測量工作時，對工程的設計階段和測繪階段主要借助計算機技術以及配套的測算軟件開展工作，實現(xiàn)公路工程測量工作的高效完成。因此通過應用GPS技術來進行控網(wǎng)的建立，采用GPS靜態(tài)定位或者GPS-RTK的動態(tài)定位方式高效保證線路勘測的初測和定測工作順利完成，特別困難測區(qū)將GPS配合全站儀共同應用于測繪生產(chǎn)，取長補短，其得到的數(shù)據(jù)處理效率會有效地提高，促進公路工程測量的高效完成。

3.2在地形測繪中的應用

傳統(tǒng)地形測繪中，需要在首級控制網(wǎng)下加密圖根點，然后用全站儀進行數(shù)字化測圖，測站點與碎部點需要良好通視條件，碎部點點位精度隨視距長度增加而降低，且一般需要3人一組.而GPS-RTK技術能夠有效地解決傳統(tǒng)地形測繪中出現(xiàn)的一些困難，直接進入碎部測量減少測站點架設儀器時間且無需通視條件、視距長度的限制，一般只需要1至2人，且減少了累計誤差，碎部點點位精度均勻。提高了精確度，減少了人力，大大提高了工作效率。保證地形測量工作的順利開展。

3.3變形監(jiān)測中的應用

建設工程項目施工過程中會對周圍的建筑物和環(huán)境產(chǎn)生一定的影響，非常容易出現(xiàn)形變以及沉降等問題，因此必須要做好變形監(jiān)測工作，確保對周圍建筑物造成較小的影響。在建設工程項目中，對變形監(jiān)測工作要求非常高，因此一定要充分保證獲得的監(jiān)測數(shù)據(jù)能夠準確、精準。由于當前變形監(jiān)測工作過程中，會受到多方面的影響因素，從而給變形監(jiān)測工作帶來一定的影響。在變形監(jiān)測中引入GPS技術能夠?qū)⒆冃伪O(jiān)測的工作難度大大降低，特別適合建設工程的動態(tài)變形（風震、日照、其他荷載作用下的變形），提供實時、全天候監(jiān)測數(shù)據(jù)。監(jiān)測數(shù)據(jù)連續(xù)性、準確性、自動化都有顯著有效提高，充分確保監(jiān)測的結果能夠真實、科學、有效。通過應用GPS技術能夠有效地實現(xiàn)工程項目監(jiān)測工作地順利完成。

4工程測量中GPS技術精度分析

4.1衛(wèi)星對GPS測繪的影響

由于應用GPS技術的主要基礎就是衛(wèi)星的定位功能，因此對GPS精度影響最大的一個因素就是衛(wèi)星。GPS設備都會安裝原子鐘，受到原子鐘的影響設備的時間顯示會同實際時間存在一定的差異，這就容易給工程測量工作帶來一定的困難，嚴重的會發(fā)生事故問題。還有就是，衛(wèi)星發(fā)射天線相位中心偏移和衛(wèi)星星歷造成的誤差都會影響到GPS的測繪準確性。因此要不斷完善衛(wèi)星的功能，使GPS技術能夠更好地應用到工程測量當中。

4.2信號傳播途徑方面的因素

工程測量中對GPS技術精度形成影響的一個重要方面還有就是信號傳播途徑。衛(wèi)星信號的傳播形式為電磁波，電磁波的傳播會受到各種因素的影響，容易出現(xiàn)一些誤差，最明顯的就是衛(wèi)星信號同地面信號在時間上存在一些誤差。衛(wèi)星信號在傳播過程中會受到許多方面的影響，影響因素主要有溫度影響、濕度影響、對流層折射及電離層影響、對流層傳播速度不一致影響，讓GPS系統(tǒng)定位速度有了明顯的下降。由于整個大氣層的傳播和地面的接受環(huán)境隨時都是變化的，地面接收機在接受衛(wèi)星信號時受到周圍環(huán)境的影響會存在誤差，影響準確度。因此，在實際測量過程中需要對信號傳播加以模型改正多項式，以提高GPS的精度。

4.3多路徑效應的影響

GPS接收機天線附近若有高大建筑物、大面積水域或其它較強反射表面時，天線接收的信號不僅有直接從衛(wèi)星發(fā)射的信號，而且還會接收到因反射而路徑增長的電磁波，這將會導致定位結果不準確，降低多路徑效應的方法主要有增加衛(wèi)星截止高度角、增加扼流圈、抑徑板等裝置。但是多路徑效應只能減弱，目前無法徹底消除。

5結論

在工程測量中應用GPS技術能夠有效地實現(xiàn)工程測量工作的準確完成，有效應用GPS技術能夠極大地提高測量效率、測量成果質(zhì)量，保證建設工程的順利開展。雖然當前GPS技術在應用時還存在一些問題或不足之處，但隨著未來科技的發(fā)展和北斗系統(tǒng)的不斷完善，相信GPS測繪技術會越來越行之有效。

參考文獻：

[1]俞黎斌，黃茂江.GPS技術在工程控制測量的應用及測量精度分析[J].江西建材2015，215.

[2]汪秀峰，李宏.關于GPS技術在工程控制測量的應用及測量精度分析[J].黑龍江科技信息，2015，34：19.

（作者單位：中鐵二十二局集團第二工程有限公司）