GPS定位技术在工程测量中的应用
【摘要】GPS定位技术目前已广泛应用于工程测量领域中，其在精度、使用方便等方面同传统的测量方式相比有着突出的优越性。本文对GPS定位技术在工程测量中的应用做了探讨。
【关键词】 GPS定位技术 工程测量 应用
GPS定位系统是全球定位系统的简称，其英文名称为Global Positioning System。最初是为了军事需要而研发的，随着GPS定位技术的发展，GPS定位技术已经广泛应用于石油勘探、海洋工程测量、地面工程测量、山体滑坡、地震形变检测等领域中，并因其具有全天候性、精确性、连续性、全球性和实时性的精密三维导航与定位功能，并具有良好的保密性和抗干扰性而取得了很大的成功。笔者通过多年工程测量工作的实践，现对GPS定位技术在测量工程中的应用作以下探讨。
一、GPS定位技术在工程测量中的优越性
GPS全球定位系统是由空间卫星群和地面接收系统组成。在20世纪60年代末的时候，由美国研制，主要用于军事，当时只有5到6颗卫星组成，在定位精度方面较差。经过30多年的研究开发，GPS定位系统已经有24颗卫星均匀分布在6个轨道面上，它位于距地表20万公里的上空，轨道倾角为55°。这样可以保证在全球任何地方、任何时间都可观测到4 颗以上的卫星。它对天气没有依赖性，不会因为遇到恶劣天气而影响定位的精准，能够不间断的为地面提供定位服务。GPS系统的主要技术优势表现在以下几个方面：
1、解决了测量中需要通视的难题
过去的普通测量设备要求观测点要相互通视，给测量工作带来了极大的困难。GPS定位技术很轻易地解决了这一问题，测量观测点无需通视，只要GPS设备安装在空旷无遮挡的区域，就能清晰、准确的接收信号。
2、定位测出的数据更为精确
在测量距离不大时，GPS测量和红外仪测量相差的数值不大，红外仪测量仅比GPS测量偏差4ppm。而随着测量距离的加大，GPS测量的优越性则更加突出，红外仪的偏差会进一步加大，甚至可以达到5cm-10cm的偏差，会影响测量数据的准确性。
3、能够提高工作效率
通过测算，在不超过20公里的基线上，测量人员只花费5min的时间就可以完成测量，效率能够提高一倍以上，大大降低了测量人员的劳动强度。过去普通测量，需要多人配合，而使用GPS后，一个参考站可以设置多台设备流动作业，一个人即可单独完成，工作效率大幅度提高。
4、实时获取定位
近几年对GPS研究获得了很大进展，其中RTK技术就是构建在GPS技术之上的一个创新。RTK技术指实时动态载波相位差分技术，是一种新的常用的GPS测量方法，RTK技术采用了载波相位动态实时差分方法，能够实时获取定位，是GPS应用的重大里程碑。过去，测量人员在工程测量时，所采用的静态、动态的定位都无法实时的得到结果，也无法对所得的数据进行核对，通常是采用多次的重复测量来进行，RTF系统可以通过其无线数据通讯实时提供数据处理。同时在使用GPS测量时，测量人员不但能得到观测点的平面位置，还可以同时得到观测点的大地高程，实时获得观测点的三维坐标。
5、GPS技术便于操作
GPS测量中的许多工作是由仪器完成的，无需测量人员繁琐的手工操作。在具体测量时，只要工作人员做好GPS仪器的安装，能打开或关闭仪器，注意观察仪器的工作状态即可，其他工作都会由仪器来完成，降低了工作难度。
6、可以全天候工作
GPS测量可以不受天气、不受时间、不受地点的限制连续测量，并且对数值的精确度也不会产生影响，
二、GPS定位技术在工程测量中的应用
测量技术改进的主要目的就是为了提高观测精度。在使用GPS定位技术时，如果不制定合适的观测方案，选择好观测点、观测时间，不注重对观测过程的监控，就会影响测量的精密度。在GPS应用中，对周围可见的卫星数、号，以及卫星高度角、最佳观测时间、点位精度因子等要能完全掌握。
1、制定合适的布网方案
在 GPS定位技术应用的过程中，应根据测量任务的要求、观测点的自然条件及交通状况进行设计，既要考虑近期建设的需要，又要兼顾城市长远规划的需要，同时还要顾及1：500数字化测图和图根点加密的需要，并且还要始终围绕确保测量精度、测量效率、节省费用的原则布设。
2、选择科学的观测点。选点是否科学，对GPS外业观测质量和GPS测量的精度影响也很大，观测点的选择要能保证设备的安全和便于直接观测操作。一般说来观测点位应选在交通便利、设备便于长期保存和埋设的地方;观测点位还应该选在视野开阔的地方，最好高度角15°以上的天空没有障碍物，便于信号的接收。还应注意避开高压线、发射塔等能干扰卫星信号的物体，最好观测点位200米范围内没有大功率的无线电发射源，50米以内没有高压输电线;如若对原有旧观测点进行利用，应该选择成果精度符合要求或无符合要求成果的观测点，对其点的名称可以不作改变，可借用其标识作为新点选取。
3、注重观测时间和观测过程。观测时间的确定和对观测过程的监控也很重要。全网的同步观测时间一定要安排在每天的最佳观测时段，每时段观测时间根据测量要求来定，一般来说应根据基线的长短来确定观测时间的长短，基线长小于20公里时，观测时间以90分钟为宜，数据采集间隔为10-60秒。在观测过程中，观测者在坐在接收机旁边的时候，头顶应不要超过天线，注意观察数据接收情况，如卫星数、信噪比，还要注意观察精度因子变化和观测点位周围的环境变化等情况，也不要拘泥于已定的观测时间，如果出现观测质量不佳的情况时，应及时与各观测点联系，必要时要延长观测时间，以获得精准的数据。为保证数据的安全、完整，测量人员要将每天的观测数据及时传输至微机存盘保存，观测点的点名、点号、天线高、仪器高等数据的输入要做到准确无误。
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