浅谈gps定位技术在工程施工测量中的应用

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1、浅谈GPS定位技术在工程施工测量中的应用 谷青（周口市规划建筑勘测设计院）摘要：本文简要论述了GPS定位技术在工程施工测量中应用的基本原理，应用于工程测量的优缺点及相关处理措施，在工程测量中的具体操作方法，在实践中误差来源分析及改进措施，为今后GPS定位技术应用与工程测量提供了一定的参考。关键词：GPS定位技术；工程施工测量；基本原理；优缺点；操作方法；误差分析1引言GPS英文全名是“GlobalPositionSystem”，意为“全球定位系统”，简称GPS系统。该系统是以卫星为基础的无线电导航定位

2、系统。GPS全球卫星定位导航系统，开始时只用于军事目的，，后转为民用被广泛应用于商业和科学研究上。GPS空间部分使用了二十四颗卫星组成的星座，卫星高度约20200公里，分布在六条升交点互隔60度的轨道面上，每条轨道上均匀分布四颗卫星，相邻两轨道上的卫星相隔40度，使得地球任何地方至少同时可看到四颗卫星。目前，在工程测量中，为了保证控制测量和施工放样的精度，满足工程质量要求，GPS定位技术被广泛应用于工程施工测量中。GPS测量通过接收卫星发射的信号并进行数据处理，从而求定测量点的空间位置，它具有全球性、

3、全天侯、连续性、实时性导航定位和定时功能，能提供精密的三维坐标、速度和时间，而且具有良好的抗干扰性和保密性。现已成功应用于工程测量、大地测量、地籍测量、物探测量、航空摄影测量及各种类型的变形监测等诸多领域。本文主要对GPS定位技术在工程施工测量中的应用做简要论述。2工程测量中应用GPS定位技术的基本原理GPS定位系统主要由空间卫星星座、地面监控站及用户设备三部分构成。⑴空间卫星星座由24颗卫星均匀分布在6个轨道平面内，GPS卫星用L波段的两个无线电载波向使用者连续不断地发送导航定位信号，信号中含有卫星

4、的位置坐标信息，使卫星成为一个动态的已知点。在地球的任何地点、任何时刻，在高度角15°以上，平均可同时观测到6颗卫星，最多可达到9颗。⑵地面监控站主要由分布在全球的一个主控站、三个注入站和五个监测站组成。主控站收集各监测站的观测数据，计算各卫星的轨道参数、钟差参数等，并将这些数据传送到注入站，再由注入站将主控站发来的导航信息数据注人到相应卫星的存储器中。⑶用户设备由GPS接收机、数据处理软件及终端设备（如计算机）等组成。GPS接收机接受待测卫星的信号，对信号进行一系列地处理，再通过相应软件计算待测点的

5、三维坐标。GPS系统采用了距离交会法，根据已知的卫星瞬时坐标（、、），确定用户天线所对应观测点的位置。设接收机天线的相位中心坐标为（x、y、z），则GPS卫星和用户接收天线之间的几何距离ρ=，式中有X、Y、Z三个未知量，只要同时接收3颗GPS卫星，就能解出测站点坐标（X、Y、Z），在以上叙述中我们可以看到，用户可以平均同时观测到6颗卫星，所以我们可以经基线解算、网平差，求出GPS接收机中心（测站点）的三维坐标。3工程测量中应用GPS定位技术的优缺点及相关处理措施3.1GPS定位技术应用于工程测量中的优

6、点相对于常规的测量方法来讲，GPS定位技术应用于工程测量有以下优点：⑴观测不需要通视，测量时选点灵活。不需要建立瞻标，这样可以大大减少测量观测时间和经费。GPS技术测设方格网，比常规方法适应性更强，并且且作业不受环境和距离限制，非常适合于地形条件困难地区、局部重点工程地区等。⑵定位精度高，误差分布均匀。GPS测量中，在精确测定观测站平面位置的同时，可以精确测定观测站的大地高程。一般双频接收机基线解精度为5mm＋1ppm，红外仪标称精度为5mm＋5ppm，实践证明，在小于50km的基线上，其相对定位精度

7、可达，而在100～500km的基线上可达，不但能够满足规范要求，而且具有较大的精度储备。⑶观测时间短。GPS方法布设大地控制网，因其图形强度系数高，能够有效地提高点位趋近速度。采用布设控制网时每个测站上的观测时间一般在1～2h左右，其观测时间只需1～2min。⑷抗干扰能力强，保密性好，可以实现全天候连续测量定位。GPS定位技术性能稳定，可在任何地点进行全天候工作，一般不受天气状况的影响，大大方便了测量作业。⑸自动化程度高，操作简便。定位系统可具有自动记录数据、自动平差计算、跟踪观测等功能，操作简单，提

8、高了工作效率。⑹采用GPS-RTK测量法与常规测量法相比，效率可提高一倍以上，并能大幅度降低作业人员的劳动强度。3.2GPS定位技术应用于工程测量中的缺点及相关处理措施GPS定位技术应用于工程测量也存在不足之处，主要缺点和注意事项如下：⑴GPS测量系统中信号传播，受环境的影响，计算时引入一定的误差。因此，选待测点时一定要保证点位上空视角范围内应尽量避免有障碍物，向上角度≥15°；远离大功率无线电发射源和远离高压输电线路；避开大面积的水域。⑵在市政工程测量