GPS测量技术在测绘工程中的应用

开篇：润墨网以专业的文秘视角，为您筛选了一篇GPS测量技术在测绘工程中的应用范文，如需获取更多写作素材，在线客服老师一对一协助。欢迎您的阅读与分享！

摘要：全球定位系统(gps)是“卫星授时测距导航全球定位系统”的简称，它在测地中的应用包括：地图测绘；测定和建立大地控制网点；建立地理信息系统；研究地球动力学现象，包括地震预测、测量地球外壳畸变、大地板块结构及地球旋转、火山隆起等。GPS 在测量中的应用广泛，本文重点分析GPS的技术概况和应用，为今后这样技术的革新提供依据。

关键字：ＧＰＳ技术工程测量 技术应用测绘

Abstract: the global positioning system ( GPS ) is" satellite timing and Ranging Global Positioning System" referred to, in Geodetic applications include: mapping; determination and establishment of geodetic control network; geographic information system; study geodynamical phenomena, including earthquake prediction, measurement of the outer shell of the earth, the earth and the earth plate structure distortion rotary, volcano bulge. GPS in the measurement of wide application, this paper focuses on the analysis of GPS technology overview and applications, such as technology innovation to provide the basis for future.

Keyword: GPS technology to engineering measurement technology application in surveying and mapping

中图分类号：P228.4文献标识码：A 文章编号：

一、GPS简介

1.GPS的构成

GPS主要由空间卫星星座、用户设备及地面监控站三部分构成。

（1）GPS空间卫星星座由21颗工作卫星和3颗备用卫星组成。组成GPS空间卫星星座的24颗卫星在太空中6个轨道平面内均匀地分布着，6个轨道平面的倾角要求是55度，卫星的运行周期为11小时58分，平均高度为20200千米。卫星通过L波段发出的两个无线电载波向广大用户持续不断地发送导航定位信号，其中在所发送的地定位信号中有卫星的位置信息，从而使卫星成为一个动态的已知点。通常情况下，不论在何时何地，只要在高度15度以上，我们平均可以观测到6到9颗卫星。

（2）GPS用户设备主要由GPS接收机、数据处理软件以及终端设备（主要是计算机）组成。GPS接收机通过对空间卫星所发射的卫星信号进行分析，以及应用本身包含的数据处理软件对信号进行相应的放大、缩小、交换等处理，最后经过终端设备计算机及系统软件测算出GPS接收机的三维坐标。

（3）GPS地面监控站主要包括一个主控站、三个注入站以及五个监测站。首先是五个监测站对GPS卫星进行观测得出相应的数据，然后将其传给主控站，由其算出轨道参数、种差参数等等，再将所得数据编成导航电文传给各个注入站，最后再由注入站将导航电文传送到各个卫星的存储器中。

2.ＧＰＳ测量技术概况

随着国内外工程测绘行业的逐渐形成和发展，相应的整个测绘行业都发生了大规模的技术革新和改造。最为突出的一点就是GPS测量技术的出现和应用。GPS测量技术与传统的测量技术相比，它的优越性表现在速度快、精度准、操作简单、费用低等方面，更为突出的是它基本上取消了测角、测距手段，并且使它的测量范围越来越大。在对GPS测量技术的应用方面，高素质的技术人员发挥了重要作用。技术人员首先利用GPS的卫星定位系统及其技术构建了GPS网，然后将他们之前实地测量的各类数据借助GPS网向外传输到需要数据的工程测绘管理部门，最远距离可以远到上万公里，从而有效地保证了测绘工程的精确性和连续性。总而言之，GPS测量技术的出现不仅仅带动了工程测绘技术领域的重大变革，而且还成为了国内工程测绘工艺和技术水平的“测量计”。

2.1 GPS测量技术应用

随着对GPS测量技术认识的深入以及应用的广泛，人们逐渐了解到GPS的出现的确使测绘领域发生了翻天覆地的变化。比如说，在大地测量方面，GPS测绘技术还没有出现时，我们常用的就是通过实际的常规测角和测距手段简历的大地控制网。而如今，ＧＰＳ的定位技术代替了原来的大地控制网广泛应用于大地测量中。之所以会这样是因为GPS定位技术的高精度、快速度、低费用以及简便操作等优点。在实际的测量定位中，技术人员应用的GPS定位控制网被称为“ＧPS网”。

依据它的覆盖范围，可以把ＧＰＳ网分为两种类型：（１）一类是区域性的GPS网, 包括GPS城市网、矿区网和工程网等, 这类网中的相邻点间的距离为几公里至几十公里,其主要任务是直接为国民经济建设服务。（２）一类是全球或全国性的高精度GPS网,这类GPS网中相邻点的距离在数百公里至上万公里,。其主要任务是作为全球高精度坐标框架或全国高精度坐标框架,为全球性地球动力学和空间科学方面的科学研究工作服务,或用以研究地区性的板块运动或地壳形变规律等问题。

在灾害监测领域,GPS定位技术正在日益发挥着其巨大的作用GPS可用于地震活跃区的地震监测、大坝监测、油田下沉、地表移动和沉降监测等, 此外还可用来测定极移和地球板块的运动。

在工程测量领域,，GPS的定位测量技术更是不可忽视。如, GPS用于精密工程测量和工程变形监测、利用GPS进行机载航空摄影测量、利用RTK技术进行点位的测设、利用GPS可进行各级工程控制网的测量等。

2.2ＧＰＳ定位技术的应用

相对于ＧＰＳ测量技术的应用，GPS的定位技术略显复杂。首先，ＧＰＳ定位技术的原理是将物理与几何学科的部分原理结合起来，利用ＧＰＳ系统太空分布的卫星及其与地面接收装置，实现被测量物体的多角度定位。就目前来说，应用于国内外工程测绘的ＧＰＳ测量技术中的定位技术大致包括两类：实时动态相对定位模式和静态相对定位模式。实时动态相对定位模式相对比较复杂，它以载波相对观测量为基本数据依据，同时选取相对较为精确的控制点为地面的控制基地，并且在适合的地方安装一台或者多台连续接收装置来观测从不同角度传来的实施动态的信息，以便来定位测量。静态相对定位的操作流程相对简单，首先是由地面上多台接收装置排列成一条或者多条基本线，以便观测是假可以达到４５分钟左右，然后所得数据结果再由专业技术人员进行统计和处理即可。

对于GPS定位技术中的接收机来说，不同的精确度要求个数和角度都是因时而异的。一般而言，一个GPS接收机必须同时接受4课卫星才能进行三维定位。但是对于实时定位要求到厘米的，就要求接收机必须同时接受到5颗以上的卫星。一般情况下，通常在水平角为10度以上的地方就能观察到7颗卫星。但是在现实情况下，一般定位的地方的地方会有山地、建筑物或者其他遮挡物等等，那么观测到的卫星个数会更少，这样接收机便会很难精确定位，所以，我们会在一些定位应用中，地面接收机还要和惯性导航技术结合起来一起使用。

2.3GPS技术在研究地球动力学和地震预报中的应用

对地质学家来说，观测地壳运动以及地球动力学问题，尤其是地震前兆的地形变化问题是如今最大的难题。根据传统的大地测量方法我们得知，地壳确实时刻在运动着，但这种运动是十分缓慢的。并且地球的不同国家有不同的速度。例如，日本、美国的地面水平每年垂直面型为每年几毫米；而我国华南板块向东南方向滑动大约为每年21毫米。同时研究表明，一般的地壳形变在时空分布也是不均匀的，有的时候慢，有的时候快，并且有的地方显著，有的地方微小，这样的规律有待我们进一步的研究分析。

用传统的大地测量技术观测的结果数据精度低，并且范围小、周期长，所需资金多。所以如今国内对地壳的运动研究步履维艰。基于传统的地质研究方法的不科学及其缺点，GPS测量技术的产生及其应用，大大弥补了传统大地测量技术的不足和缺点，不仅对国内地壳运动的研究做出了重要贡献，而且在国外也有意想不到的卓越贡献。例如在美国在地震多发的西部加利福尼亚州地区布设了观测地壳形变的ＧＰＳ观测台阵。同时，中国与美国、意大利合作在我国的地区进行ＧＰＳ测试实验，大大促进了我国地区板块的地震研究状况。

2.4GPS测量的外业实施

基于GPS技术的本身特点，对它的外业实施操作时，应当格外注意它的技术要求。GPS测量外业实施应该注意两点要求：

选择GPS测量站点问题。首先是每点最好与某一点通视，以便后期测量更方便。其次是测量站点周围的高度角15以上不要有障碍物，以免有用的信号被遮挡或者被吸收了。再次点位附近最好不要有大功率的发射源或者高压电线等等，避免磁场对信号的干扰。再次，点位在交通便利、视野开阔、有利扩展的地方是最好的选择。最好不要忘记投埋标石，记录基本数据。

采用静态定位模式对ＧＰＳ进行作业，卫星高度角为１５度，时段在４５分钟左右，采样时间间隔为１０秒左右，最后观测者填写测量电度表及其手薄。

结束语

通过多年来的理论研究和实践应用表明，相对于传统的测量技术来说，ＧＰＳ技术在定位、测量以及检测方面都发挥了不可或缺的作用。它不仅仅帮助了我国个别研究领域学者的技术研究，而且更是促进了国内外学着之间的合作和创新，为与我们全世界人类的共同生存和发展息息相关的行业发展做出了应有的贡献。现在它已经发展成为多领域、多模式、多用途、多机型的国际性高新技术产业。最后，相信ＧＰＳ技术的应用会更广泛，更深入，更有价值。

参考文献：

【1】朱家兵.GPS在工程测绘中的应用【J】中国新技术新产品.2009(23)

【2】徐绍铨、张华海等.GPS 测量原理及应用（修订版）（M）武汉大学出版社.2003.1

【3】王力军、孟宪等GPS测量技术和全站仪在山区测图高程控制测量中的运用探讨[J]科技创新导报.2008.(5)