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　　摘要：随着我国测量技术的不断发展，GPS测量技术在现代的土木工程施工中使用的越来越多。尤其是对于一些视野开阔和卫星信号较强的大部分地区，GPS应用更加广泛。因此，研究GP在测量技术中的应用具有非常重大的意义。本文介绍了GPS测量的优点，阐述了GPS测量的基本原理，分析了GPS测量的操作要点，最后提出了GPS测量的一些控制措施。

　　关键词：GPS；全站仪；测量放线技术

　　引言

　　随着GPS技术的快速发展，尤其是GPS差分技术的广泛应用，促进了我国地形测量技术的进一步发展。由于应用GPS技术不仅可以进行平面位置的精确定位，还能用来进行图根点的加密及施工放样的实时确定。同时，GPS技术具有单人单机布设图、操作灵活和点位误差不会累积等优点。GPS测量技术可以准确地定位到平面和高程坐标，从而达到实时和高速地采集地形点三维数据的效果，大大提高了地形测量工作效率。因此，GPS技术的应用显得至关重要。

　　1GPS测量的优点

　　1.1作业效率高

　　GPS测量需要的控制点比较少，因而不需要进行迁站，一般情况下，一个基准站数据链可以控制十几千米的测程距离。同时，GPS测量投入的人力比较少，尤其是在山岭建设区高速公路的测量应用中，路基路面工程更能发挥其优势。因此，GPS测量的首要优点就是作业效率高。利用GPS进行测量，可以大大节省人力物力，从而提高测量工作效率。

　　1.2定位精度高

　　在线路测量工作中采用GPS技术，可以保证各次测量的点位误差各自独立而互不影响，而且已经产生的误差，也不会累积和叠加。同时，在使用GPS测量技术时，测量的精度可以达到厘米级别。因此，GPS具有定位精度的优点。

　　1.3测站点间无须通视

　　GPS测量技术在测站之间的应用时不需要进行通视，只需要采用电磁波等设备就可以进行测量。同时，由于GPS测量受到自然环境的影响一般较小，使得其测站选点更加灵活方便，从而提高工作效率。

　　1.4自动化程度高

　　目前，GPS设备朝着小型化和轻便化的方向发展，因而进行测量的工作人员只需要进行天线对中和整平处理。测量仪器一般可以自动进行观测，当利用数据处理软件对获取的数据进行处理后，就能求得测点的三维坐标，大大减少了工作量。

　　2GPS测量的基本原理

　　GPS测量一般包括动态测量和静态测量两种测量模式。①动态测量。动态测量技术是指以载波相位观测量为依据的实时差分测量技术，一般是由于基准站接收机，流动站和数据传输链路三个部分组成的。同时，基准站接收机一般是架设在已知坐标的参考点上，通过连续接收所有GPS卫星信号，然后进行定位计算，就可以显示出流动站所处位置的三维坐标。为了判断出测量是否满足要求，也可以显示出测量的精度。通过系统内差分处理求解载波相位整周模糊度，实时求算出流动站的平面坐标和高程。②静态测量。动态测量技术是指将多台GPS接收机同步进行观测，然后对观测值进行处理，利用GPS控制器的实时处理软件进行参数的转化和求解，从而确定测点的坐标。

　　3GPS测量的操作要点

　　3.1控制网点

　　GPS测量技术一般需要结合路线的地形特点等进行施工放样，从而保证施工放样的精度，同时还需要进行加密控制点的设置。加密的控制点的布设方案如下：以路线走向布设一级加密点，每隔400m左右布设一点。同时，采用多台GPS接收机进行观测，加强对网点的控制。当然，每个网点交接出都要进行联测，以满足一级测量点的设计要求。GPS测量技术对于平面控制和高程控制也有一定的要求，从而保证测量的准确度。

　　3.2外业实施

　　外业实施主要包括以下两个方面：①观测。在多个不同的位置安装多台GPS接收机。操作步骤主要包括以下几点：a.架站。提前认真架好仪器，同时对其进行对中和整平处理。b.量测天线高度。GPS天线高的量测一般测量的都是其斜高，而不能改为垂直高度，并且需要进行多次测量，然后取其平均值。c.观测过程。在进行观测时，首先需要关掉仪器的开关，GPS就可以自动进行观测。同时，工作人员需要做好记录，要求观测时段长度要对每个测站点至少观测一个小时以上。d.观测结束。当观测结束后，应该立即关掉开关，同时还需要测量天线高，以判断观测仪器的位置。②数据处理。在采用GPS测量技术测量完成后，需要将数据传输到电脑中，然后采用GPS软件进行处理。通过平差法处理后，可以减小网点中的误差，平均误差可以保持很小。但是，如果采用常规的测量方法，进行测量的时间会更长，并且测量的精确度不高。

　　4GPS测量在土木工程中的控制措施

　　4.1观测卫星的图形强度要高

　　GPS测量后还需要进行坐标解算，这时所采用的卫星数量越多，并且分布越广，使得测量的精确性和可靠性越高。同时，测量时进行初始化的时间也更短。因此，观测卫星的图形强度很高，一般需要进行严格控制，才能进行GPS测量，从而更好地保证测量的精度。

　　4.2作业人员的责任心要强

　　GPS测量不仅要求工作人员具有较高的专业测量技术，还要求测量人员具有较高的责任心。由于测量人员的专业水平、经验和责任心等会直接影响测量的结果。在进行测量时，首先需要将GPS接收机进行对中和整平处理，防止输入的已知点坐标、坐标参数转换和天线高等数据出现误差，这些环节出现误差都会影响GPS测量的精度。因此，测量工作人员应该具有极强的责任心，严格按照规范进行测量等操作过程。同时，测量人员还需要对仪器基座和测杆上的水准器等必须定期严格校正，以避免系统误差的影响。

　　4.3观测成果要进行复核

　　GPS测量具有实时和快捷等显著的优点，但是，GPS测量的初始化置信度通常也较高，并且在测量的过程中缺乏检核条件，造成个别控制点出现测量误差。因此，为了更好地保证GPS测量的精度和可靠性，必须要对观测成果要进行复核。成果的复核一般分为作业前复核和作业中复核两个组成部分。①作业前复核是指在进行GPS测量之前进行的操作，提前在已知控制点上进行检测，然后将新的控制点与已知的控制点进行对比，只有当新的控制点满足一定的要求后，才能进行GPS测量。②作业中复核。作业中复核是指在测量过程中，采用GPS测量技术对其进行检测，以保证测量的精度。

　　5总结

　　总而言之，通过GPS测量技术能够保证一定的测量精度，因而可以为全站仪测量下的数据结果提供参考。通过对比动态测量和静态测量两种测量模式，可以发现GPS测量技术不会存在误差积累等问题，可以从大量的测量数据中分析出测量控制点的精度，从而保证测量的精度能够满足施测控制和碎部测量的要求。但是，当满足一级测量的精度后，由于高程精度不是太稳定，因而还需要采取相应的措施提高测量的精度。然而，全站仪施测过程中则不会产生这样的情况。所以，通过分析可以认为GPS测量技术的测量结果是可信的。虽然GPS测量技术具有测量速度慢的缺点，但是测量精度准确。同时，从测量结果来看，GPS测量技术对控制点的测量精度可以达到毫米级，从而可以满足工程测量的需要。因此，现阶段研究GPS在测量技术中的应用具有非常重大的现实意义。

　　参考文献

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　　目前，实时GPS动态测量的研究已获得成功，即RTK定位技术，该技术保留了GPS测量的商精度，又具有实晨性，故奖具有RTK性能的GPS形象地称为GPS全站仪。

　　一、实时GPS测量原理

　　实时GPS测量以载波相位观测值为基础，不同于早先的实时差分GPS（RTD），RTD是建立在C/A码伪距观测值的基础之上的一种实时定位技术，其精度只能达到米级。

　　静态测量是用两台或两台以上GPS接收机同步观测，对观测值进行处理，可等到两测站间精密的WGS-84基线向量，再经过平差、坐标传递、坐标转换等工作，最终等到测点的坐标。显然静态测量不具备实时性。RTK定位技术则是实时动态测量，需要在两台GPS接收机之间增加一套无线数字通讯系统（亦称数据链），将两相对独立的GPS信号接收系统联成有机的整体。基准站通过电台将观测信息和观测数据传输给流动站，流动站将基准站传来的载波观测信号与流动站本身的载波信号进行差分处理，解出两站间的基线值，同时输入相应的坐标转换和投影参数，实时得到测点坐标。因此，实时GPS测量的关键除数据传输技术外，还需具有很强的数据处理能力。

　　实时GPS系统由以下3部分组成：

　　1、GPS信号接收系统。从理论上讲，双频接收机与单频接收机均可用于实时GPS测量。但是单频机进行整周未知数的初始化的需要很长的时间，此乃实时动态测量所不允许的；加之单频机在实际作业时容易失锁，失锁后的重新初始化要占去许多时间。因此，实际作业中一般应采用双频机。

　　2、数据实时传输系统。 为把基准站的信息及观测数据一并时传输到流动站，并与流动站的观测数据进行实时处理，必须配置高质量的无线通讯设备（无线信号调制解调器）。由于数据信息量大，必须采用较高的传输速度，波特率通常要在9600以上。此项要求目前不难达到。利用数据实时传输系统，流动站可以随时凋阅基准站的工作状态和高设站信息。这对于保证成果质量和排除观测中出现的问题十分有利。

　　3、数据实时处理系统。 基准站将自身信息与观测数据，通过数据链传输到流动站，流动站将从基准站接收到的信息与自身采集到的观测数据组成差分观测值。在整周未知数解算出以后，即可进行每历无的实时处理。只要保证锁定四颗以上的卫星，并具有足够的几何图形强度，就能随时给出厘米级的点位精度。因此必须具备功能很强的数据处理系统。目前该系统已发展成为多功能的完整系统。所以能成功地用于实际作业中。

　　二、实时GPS测量的特点

　　1、实时GPS测量保留了所有经典GPS功能。如静态测量，快速静态测量等，观测数据亦可采用后处理的方式。静态测量数据后处理的方式，是高精度控制测量中的理想方法。由于后处理定位的实时定位可以同时进行，所以能做到彼此互补，发挥各自特长。

　　2、经典的GPS测量因不具备实时性，而不能有用来放样，放样工作还得配备传统的测量仪器，实时GPS测量弥补了这一缺陷。放样精度可达到厘米级。

　　3、实现实时GPS测量的关键技术之一是快速解算载波的整周未知数。用经典的静态相对定位法，解得整周示未知数并达到足够精度，往往需要1个小时甚至更长的时间。在实时GPS测量中，尽管初始化时间和长短受到跟踪观测的卫星数，几何图形强度、多路径效应、电离层干扰等诸多因素影响，但已可在数分钟之内完成。如借助快速动态定位，约需3分钟；如采用动态环境下的初始化，约需1分钟；如在已知点上进行初始化，仅有几秒钟足够。这样，测量中即使遇到障碍物（如穿过桥下或通过隐蔽地带）造成失锁，也可在重新捕获到卫星后数分钟内完成整周未知数初始化，继续进行测量。

　　4、由于实时GPS测量成果是在野外观测时实时提供，因此能在现场及时进行检核，避免外业工作返工，例如，整周求知数初始化情况和测点点位精度等信息均可在作业现场进行核对。

　　5、能够接收到GPS信号的任何地点，全天24小时均可进行实时GPS测量的放样。

　　6、完成基准站的设置后，整个系统只需一人持流动站接收机操作。也可设置几个流动站，利用同一基准站观测信息各自独立开展工作。

　　三、实时GPS测量在公路建设中的应用

　　GPS测量具有高精度、高效率的优点，在控制测量领域得到了广泛的应用。随着GPS接收机性能和数据处理技术逐渐完善，GPS应用领域也不断拓宽。实时GPS测量在公路工程中可发完成多种工作。

　　1、绘制大比例地形图高等级公路选线多是在大比例尺（通常是1：20xx或1：1000）带状地形图上进行，用传统方法测图，先要建立控制网，然后进行碎部测量，绘制成大比例尺地形图。其工作量大速度慢，花费时间长。用实时GPS动态测量，构成碎部点的数据。在室内即可由绘图软件成图，由于只需要采集碎部点的坐标和输入其属性信息，而且采集速度快，大大降低了测图的难度，既省时又省力。

　　2、工程控制测量用GPS建立控制网，最精密的方法应属静态测量。对于大型建筑物，如特大桥、隧道、互通式立交等进行控制。宜用静态测量。而一般工程的控制测量，则可采用实时GPS动态测量。这种方法在测量过程中能实时获得定位精度。当达到要求的点位精度，即可停止观测，大大提高了作业效率。由于点与点之间一要求必须通视，便得测量更简便易行。

　　3、公路中线测设设计人员在大比例尺带状地形图上定线后，需将公路在地面标定出来。采用实时GPS测量，只需将中线柱点的坐标输入GPS接收机中，系统就会定出放样的点位。由于每个点位的测量都是独立的完成的，不会产生累积误差，各点放样精度趋于一致。

　　4、公路纵、横断面测量公路中线确定后，利用中线桩点坐标，通过绘图软件，即可给出路线纵断面和各桩点的横断面。由于所用数据都是测绘地形图时采集来的，因此不需要再到现场进行纵、横断面测量。从而大大减少了外业工作。如果需要进行现场断面测量时，也可采用实时GPS测量。与传统方法相比，在精度、经济、实用各方面都有明显的优势。

　　5、施工测量实时GPS系统既有良好的硬件，也有极丰富的软件可选择。施工中对点、线、面以及坡度等放样均很方便、快捷。精度可达到厘米级。

　　6、变形观测变形监测网具有毫米级的精度，比一般工程控制网高一个数量级。实践表明，如果用较长的观测时间，分几个时段进行观测，并采用强制对中，观测时天线指北等措施，长度不超过4km的基线向量可达到2mm-3mm的精度。随着研究深化，GPS广泛用于变形观测是完全有可能的。