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摘要：近年来大型工程建设增多, 施工工艺复杂, 跨度大, 工期长, 对工程测量提出了新的要求, 传统的施工测量技术已难以适应现代施工的要求。在这种背景下,GSP 被迅速应用到了工程测量中并且取得了许多成果与成就, 同时也出现了一些具体问题。在工程测量中的应用, 包括GSP 施工控制网的建立、GSP 放样、竣工验收等。 GSP 在施工测量中的新方法与注意事项, GSP在工程测量中的应用为工程建设更好地服务具有一定的指导意义。分析了GPS在工程测量中的应用 ，提出了GPS 在工程测量中的应用问题及措施。
关键词：GPS工程测量
中图分类号：P228文献标识码： A
全球定位系统( Global Po sit ioning System, 简称GPS) 是美国从20 世纪70 年代开始研制的用于军事部门的新一代卫星导航与定位系统, 历时20 年, 耗资200 多亿美元, 分三阶段研制, 陆续投入使用, 并于1994年全面建成。GPS 是以卫星为基础的无线电卫星导航定位系统, 它具有全能性、全球性、全天候、连续性和实时性的精密三维导航与定位功能, 而且具有良好的抗干扰性和保密性。因此, GPS 技术率先在大地测量、工程测量、航空摄影测量、海洋测量、城市测量等测绘领域得到了应用, 并在军事、交通、通信、资源、管理等领域展开了研究并得到广泛应用。
一、有关 GPS在工程测量中应用的概述
众所周知，GPS 定位系统分为三个部分:空间卫星部分、地面控制部分和用户，其系统服务的空间从早期的导航延伸到工程测绘中来，GPS 定位系统直接导致了工程测量技术的变革。早在上世纪80 年代，我国开始全面进行GPS 接收机的研究工作，随着全球航天技术的发展，进入地球轨道的人造卫星日益增多，使得GPS 接收机日益普遍，GPS 的应用获得了强有力的推动。
1.空间卫星部分GPS 空间部分是与卫星联系着的。一共24 颗卫星，具备许多个不同的轨道平面，在这些轨道上，各分布着三到四颗，在不同轨道间，其轨道平面夹角为60°，并和赤道面呈55°倾角，各轨道距地球距离约为2 万千米。如此形式的卫星分部，有利于时时刻刻使4 颗以上的卫星均能探测地球任意方位的控制点。
2. 地面监控部分相对空间卫星部分而言，地面控制才是GPS 的核心，它基本包括主控站、注入站以及监测站三个结构。地面监控部分的首要任务是维护GPS 整体运行状况，合理调控系统工作要素，用于监测各观察数据以及计算卫星时间，监控卫星各种误差并予以修正。其修正数据和准确的定位效果，合成数字信息，传入卫星相关设备，基于原子钟系统，高度维护着GPS 工作状态。
3.所谓用户是相对GPS 系统而言，指的是一个服务整体，即接收机的授时和定位等服务，简单而言就是接收机。因此，主机、电源以及天線，构成用户的主题部分。作为用户核心，当然是主机，其主要任务是在设定的程序下进行最优卫星定位、定位信息的收集、整理、输送和存储，承担着整个设备的检查工作，并对相关故障进行排除，即全自动管理整个设备。GPS 信号接收机监测到需要跟踪的卫星信号后，通过内部构造计算出卫星与天线单元间的距离，及距离随时间的变化情况，然后由机内软件确定卫星轨道参数等导航数据。最后由计算机系统根据所得导航数据计算出用户所在地理位置的经纬度、高度、速度、时间等相关信息。
二、有关 GPS 在工程测量中应用的分析
1.建立工程控制网是工程建设、管理和维护的基础, 其网型和精度要求与工程项目的性质、规模密切相关。一般地,工程控制网覆盖面积小、点位密度大、精度要求高。用常规的方法, 多采用边角网。采用GPS定位的方法建立工程控制网, 具有点位选择限制少, 作业时间短, 成果精度高, 工程费用低等优点。可应用于建立工程首级控制网, 变形监测控制网, 工矿施工控制网, 工程勘探、施工控制网, 隧道等地下工程控制网, 等等。应用GPS技术建立控制网, 通常采用载波相位静态差分技术,以保证达到毫米级精度。应用GPS技术建立道路勘探、施工控制网和隧道工程控制网等具有显著的优势。道路勘探、施工控制网, 具有横向很窄、纵向很长的特点。采用传统的三角锁导线方案, 多数需要分段实施, 以避免误差积累过大。采用GPS 技术, 由于点与点之间不需要通视, 可以铺设很长的GPS 点构成的三角锁, 以保持长距离线路坐标控制的一致性。
2.变形监测主要是监测像大桥、水库大坝、高层大楼等建筑物、构筑物的地基沉降、位移以及整体的倾斜等状况。监测工作的特点是被监测体的几何尺寸巨大, 监测环境复杂,监测技术要求高。常规的监测技术是应用水准测量的方法,监测地基的沉降; 应用三角测量(或角度交会) 的方法, 监测地基的位移和整体的倾斜。GPS 技术在该领域有广泛的应用。比如为了监测大坝或边坡的形变, 可在远离大坝或边坡的适当位置, 选择若干基准点, 同时在形变区选择若干监测点。在基准点和监测点上分别安置GPS 接受机, 进行连续自动观测, 并采用适当的数据传输技术, 实时地将监测数据自动地传输到数据处理中心, 进行分析、处理和显示。
3.带RTK 的碎部测量与放样，RTK ( Real T im e K ine ma tic ) 技术, 即载波相位差分技术, 是实时处理两个测站载波相位观测量的差分方法。RTK系统由两部分组成: 基准站(坐标已知)和移动站( 用户接收机)。其基本原理是将基准站采集的载波相位发送给用户,用户根据基准站的差分信息进行求差解算用户位置坐标。RTK 技术可应用于测绘地形图、地籍图, 测绘房地产的界址点, 平面位置的施工放样等。采用RTK 技术测图时仅需一人进行。将GPS 接收机放在待定的特征点上1、2 s, 同时输入该特征点的编码即可。把一个小区域内的地形、地物特征点测定后传入计算机, 由专业成图软件在人工适当的干预下, 形成所要的成果图。RTK 技术进行放样, 标定界标点,是坐标的直接标定, 不象常规放样那样, 需要后视方向用解析法标定, 因而简捷易行。
4. 区域差分网下的碎部测量与放样，区域性GPS差分系统下的碎部测量与放样, 是基于区域GPS差分网进行的。区域差分与RTK 单基点载波相位差分的原理相似, 不同的是区域差分的基准站往往多于1 个,多基准站组成基准网, 基准网提供各个基准站的差分信息,用户接收机根据自己的位置确定各基准站差分信息的权, 按非等权平差后形成自己的差分改正数, 实现差分定位。
三、有关 GPS 在工程测量中应用的问题及解决措施
1.GPS 接收信号稳定性问题，GPS 测量技术尤其是RTK － GPS 技术在实际测量中会出现短暂的信号不稳定，或在某个区域中测量精度偏低的现象，主要是以下几个原因造成的: 复杂多变的施工现场条件对GPS 信号构成显著的干扰和遮挡，使得观测的卫星数量减少，几何图形因子变小，卫星信号减弱; 多路径效应也是导致GPS 测量定位精度降低的主要因素之一; 在山岭重丘区，由于离GPS 基站较远，部分涵洞和桥梁桩基多在深沟中，使GPS 测量定位难以固定，放样精度较差。改进的措施有:一是在选择GPS 点时，尽量选择地势高，树木遮挡少的导线控制点。二是在使用RTK － GPS 测量放样时，避免离GPS 基站点太远。根据需要放样的内容选择距离较近的GPS 基站控制点。
2.测量时段对GPS 测量精度的影响，在经常使用GPS 测量仪器过程中，我们往往会发现在一天的某个时间段内，GPS 接收的卫星数据多达8、9 颗，精度因子较低，测量精度较高; 有时候卫星数据只有4 颗，测量接收的信号明显不行。因此，在进行GPS 外业测量作业时，我们要仔细的统计和总结出该区域的卫星数目情况，尽量选择卫星数目多，精度高的时候进行作业。目前，要想从根本上改善GPS 卫星不稳定问题，只有增加国家的卫星测量数和加快“北斗”测量系统建设，能彻底全面的提高GPS 精度。
3.GPS 测量精度优化在目前技术条件下，可以采取下列措施来提高GPS 定位的精度和可靠性:一是尽可能的选用性能可靠、能有效减弱多路径效应的GPS 接收机设备，减少GPS 仪器附属设施的损耗。二是结合GPS 测量定位需要，加强测量技术人员的专业知识，优化工程施工方案，为GPS 测量创造尽可能有利的观测条件。三是采取GPS 和传统地面测量技术相结合，相互校核检查。
我国GPS 在工程测量中基础建设进行得如火如茶，在大型工程项目中，工程测量更不可或缺，而传统工程测量技术越来越不能满足当前工程精度要求，但GPS 测量具有高精度、高效率的优点，GPS 在工程测量中得到了广泛的应用。
参考文献：
[1] 吉星升， 董军.GPS 技术在工程测量中应用现状及其局限性[J] .中国测量， 2009（06） .
[2] 马捷.提高GPS RTK 测点精度和可靠性的探讨[J] .中州煤炭， 2008（02） .
[3]赵娜，林永慧.GPS技术与水利测量工程[J].现代农业，2011（10)
[4]钟飞.GPS在水利工程测量中的应用［J］.科技资讯，2009.12
关键词：GPS工程测量
中图分类号：P228文献标识码： A
全球定位系统( Global Po sit ioning System, 简称GPS) 是美国从20 世纪70 年代开始研制的用于军事部门的新一代卫星导航与定位系统, 历时20 年, 耗资200 多亿美元, 分三阶段研制, 陆续投入使用, 并于1994年全面建成。GPS 是以卫星为基础的无线电卫星导航定位系统, 它具有全能性、全球性、全天候、连续性和实时性的精密三维导航与定位功能, 而且具有良好的抗干扰性和保密性。因此, GPS 技术率先在大地测量、工程测量、航空摄影测量、海洋测量、城市测量等测绘领域得到了应用, 并在军事、交通、通信、资源、管理等领域展开了研究并得到广泛应用。
一、有关 GPS在工程测量中应用的概述
众所周知，GPS 定位系统分为三个部分:空间卫星部分、地面控制部分和用户，其系统服务的空间从早期的导航延伸到工程测绘中来，GPS 定位系统直接导致了工程测量技术的变革。早在上世纪80 年代，我国开始全面进行GPS 接收机的研究工作，随着全球航天技术的发展，进入地球轨道的人造卫星日益增多，使得GPS 接收机日益普遍，GPS 的应用获得了强有力的推动。
1.空间卫星部分GPS 空间部分是与卫星联系着的。一共24 颗卫星，具备许多个不同的轨道平面，在这些轨道上，各分布着三到四颗，在不同轨道间，其轨道平面夹角为60°，并和赤道面呈55°倾角，各轨道距地球距离约为2 万千米。如此形式的卫星分部，有利于时时刻刻使4 颗以上的卫星均能探测地球任意方位的控制点。
2. 地面监控部分相对空间卫星部分而言，地面控制才是GPS 的核心，它基本包括主控站、注入站以及监测站三个结构。地面监控部分的首要任务是维护GPS 整体运行状况，合理调控系统工作要素，用于监测各观察数据以及计算卫星时间，监控卫星各种误差并予以修正。其修正数据和准确的定位效果，合成数字信息，传入卫星相关设备，基于原子钟系统，高度维护着GPS 工作状态。
3.所谓用户是相对GPS 系统而言，指的是一个服务整体，即接收机的授时和定位等服务，简单而言就是接收机。因此，主机、电源以及天線，构成用户的主题部分。作为用户核心，当然是主机，其主要任务是在设定的程序下进行最优卫星定位、定位信息的收集、整理、输送和存储，承担着整个设备的检查工作，并对相关故障进行排除，即全自动管理整个设备。GPS 信号接收机监测到需要跟踪的卫星信号后，通过内部构造计算出卫星与天线单元间的距离，及距离随时间的变化情况，然后由机内软件确定卫星轨道参数等导航数据。最后由计算机系统根据所得导航数据计算出用户所在地理位置的经纬度、高度、速度、时间等相关信息。
二、有关 GPS 在工程测量中应用的分析
1.建立工程控制网是工程建设、管理和维护的基础, 其网型和精度要求与工程项目的性质、规模密切相关。一般地,工程控制网覆盖面积小、点位密度大、精度要求高。用常规的方法, 多采用边角网。采用GPS定位的方法建立工程控制网, 具有点位选择限制少, 作业时间短, 成果精度高, 工程费用低等优点。可应用于建立工程首级控制网, 变形监测控制网, 工矿施工控制网, 工程勘探、施工控制网, 隧道等地下工程控制网, 等等。应用GPS技术建立控制网, 通常采用载波相位静态差分技术,以保证达到毫米级精度。应用GPS技术建立道路勘探、施工控制网和隧道工程控制网等具有显著的优势。道路勘探、施工控制网, 具有横向很窄、纵向很长的特点。采用传统的三角锁导线方案, 多数需要分段实施, 以避免误差积累过大。采用GPS 技术, 由于点与点之间不需要通视, 可以铺设很长的GPS 点构成的三角锁, 以保持长距离线路坐标控制的一致性。
2.变形监测主要是监测像大桥、水库大坝、高层大楼等建筑物、构筑物的地基沉降、位移以及整体的倾斜等状况。监测工作的特点是被监测体的几何尺寸巨大, 监测环境复杂,监测技术要求高。常规的监测技术是应用水准测量的方法,监测地基的沉降; 应用三角测量(或角度交会) 的方法, 监测地基的位移和整体的倾斜。GPS 技术在该领域有广泛的应用。比如为了监测大坝或边坡的形变, 可在远离大坝或边坡的适当位置, 选择若干基准点, 同时在形变区选择若干监测点。在基准点和监测点上分别安置GPS 接受机, 进行连续自动观测, 并采用适当的数据传输技术, 实时地将监测数据自动地传输到数据处理中心, 进行分析、处理和显示。
3.带RTK 的碎部测量与放样，RTK ( Real T im e K ine ma tic ) 技术, 即载波相位差分技术, 是实时处理两个测站载波相位观测量的差分方法。RTK系统由两部分组成: 基准站(坐标已知)和移动站( 用户接收机)。其基本原理是将基准站采集的载波相位发送给用户,用户根据基准站的差分信息进行求差解算用户位置坐标。RTK 技术可应用于测绘地形图、地籍图, 测绘房地产的界址点, 平面位置的施工放样等。采用RTK 技术测图时仅需一人进行。将GPS 接收机放在待定的特征点上1、2 s, 同时输入该特征点的编码即可。把一个小区域内的地形、地物特征点测定后传入计算机, 由专业成图软件在人工适当的干预下, 形成所要的成果图。RTK 技术进行放样, 标定界标点,是坐标的直接标定, 不象常规放样那样, 需要后视方向用解析法标定, 因而简捷易行。
4. 区域差分网下的碎部测量与放样，区域性GPS差分系统下的碎部测量与放样, 是基于区域GPS差分网进行的。区域差分与RTK 单基点载波相位差分的原理相似, 不同的是区域差分的基准站往往多于1 个,多基准站组成基准网, 基准网提供各个基准站的差分信息,用户接收机根据自己的位置确定各基准站差分信息的权, 按非等权平差后形成自己的差分改正数, 实现差分定位。
三、有关 GPS 在工程测量中应用的问题及解决措施
1.GPS 接收信号稳定性问题，GPS 测量技术尤其是RTK － GPS 技术在实际测量中会出现短暂的信号不稳定，或在某个区域中测量精度偏低的现象，主要是以下几个原因造成的: 复杂多变的施工现场条件对GPS 信号构成显著的干扰和遮挡，使得观测的卫星数量减少，几何图形因子变小，卫星信号减弱; 多路径效应也是导致GPS 测量定位精度降低的主要因素之一; 在山岭重丘区，由于离GPS 基站较远，部分涵洞和桥梁桩基多在深沟中，使GPS 测量定位难以固定，放样精度较差。改进的措施有:一是在选择GPS 点时，尽量选择地势高，树木遮挡少的导线控制点。二是在使用RTK － GPS 测量放样时，避免离GPS 基站点太远。根据需要放样的内容选择距离较近的GPS 基站控制点。
2.测量时段对GPS 测量精度的影响，在经常使用GPS 测量仪器过程中，我们往往会发现在一天的某个时间段内，GPS 接收的卫星数据多达8、9 颗，精度因子较低，测量精度较高; 有时候卫星数据只有4 颗，测量接收的信号明显不行。因此，在进行GPS 外业测量作业时，我们要仔细的统计和总结出该区域的卫星数目情况，尽量选择卫星数目多，精度高的时候进行作业。目前，要想从根本上改善GPS 卫星不稳定问题，只有增加国家的卫星测量数和加快“北斗”测量系统建设，能彻底全面的提高GPS 精度。
3.GPS 测量精度优化在目前技术条件下，可以采取下列措施来提高GPS 定位的精度和可靠性:一是尽可能的选用性能可靠、能有效减弱多路径效应的GPS 接收机设备，减少GPS 仪器附属设施的损耗。二是结合GPS 测量定位需要，加强测量技术人员的专业知识，优化工程施工方案，为GPS 测量创造尽可能有利的观测条件。三是采取GPS 和传统地面测量技术相结合，相互校核检查。
我国GPS 在工程测量中基础建设进行得如火如茶，在大型工程项目中，工程测量更不可或缺，而传统工程测量技术越来越不能满足当前工程精度要求，但GPS 测量具有高精度、高效率的优点，GPS 在工程测量中得到了广泛的应用。
参考文献：
[1] 吉星升， 董军.GPS 技术在工程测量中应用现状及其局限性[J] .中国测量， 2009（06） .
[2] 马捷.提高GPS RTK 测点精度和可靠性的探讨[J] .中州煤炭， 2008（02） .
[3]赵娜，林永慧.GPS技术与水利测量工程[J].现代农业，2011（10)
[4]钟飞.GPS在水利工程测量中的应用［J］.科技资讯，2009.12