工程测量中全球定位系统应用探讨

工程测量中全球定位系统应用探讨

摘要：本文作者结合实际工作经验，分析介绍了工程测量中的全球定位系统的应用，供大家参考。

关键词：工程测量；全球定位系统；应用；探讨

GPS（Global Positioning System，全球定位系统），是美国于1994 年投入使用的卫星导航与定位系统。时至今日，其在大地测量、工程测量、航空摄影及地形测量领域均得到广泛应用，并在其中发挥了重要作用。尤其，其在工程测量方面的应用大大提高了工程测量的精度，满足了施工项目的质量要求和技术要求，对工程项目测量与施工具有巨大的意义和价值。GPS 全球定位系统自开发应用以来，在工程测量领域发挥了巨大作用。为了进一步促进其推广和应用，本文详细分析了其在施工控制网建立和施工放样中的应用要点，使其更好地服务于工程测量工作，全面保证工程项目的施工质量和结构安全。

1 GPS 网构成的几个基本概念及网特征条件

在进行 GPS 网图形设计前，必须明确有关GPS 网构成的几个概念，掌握网的特征条件计算方法。首先介绍 GPS 网构成的几个基本概念:观测时段: 测站上开始接收卫星信号到观测停止，连续工作的时间段，简称时段。同步观测: 两台或两台以上接收机同时对一组卫星进行的观测。同步观测环: 三台或三台以上接收机同步观测获得的基线向量所构成的闭合环，简称同步环。异步观测环: 在构成多边形环路的所有基线向量中，只要有非同步观测基线向量，则该多边形环路叫异步观测环，简称异步环。独立基线: 对于 N 台 GPS 接收机构成的同步观测环，有 J 条同步观测基线，其中独立基线数为N － 1。非独立基线: 除独立基线外的其它基线叫非独立基线，总基线数与独立基线数之差即为非独立基线数。

2 GPS 在施工控制网中的应用

施工控制网是工程施工的基准，工程测量是建立施工控制网的基础。建立施工控制网的主要目的在于进行施工放样或竣工测量，为工程施工和质量验收提供一个基准。由此可见，施工测量是工程施工的先导，施工控制网的测量质量直接关系着工程的施工质量。当前，施工控制网的建立方法主要包括两种：一是利用传统的三角网建立，二是利用现代的 GPS 技术建立。但 GPS 技术在控制网建立中的应用，具有全天候，精度高，组网迅速，解算数据自动化程度高等特点，大大降低了工作人员的劳动强度、提高了工程测量的效率，使其在工程测量中有着显著的优势。利用 GPS 技术建立施工控制网，基本流程包括选点与埋石、建立坐标系、确定投影面、控制网加密与维护等内容，具体如下。

2.1 选点与埋石

施工控制网的建立是为工程施工测量服务，因而，首级施工控制网应遍布整

个施工区域，确保各个施工区域都有控制点，在此基础上对控制网实施进一步的加密工作。选点作为控制网建立的重要环节，实际选点中必须考虑建筑物的重要程度和工程精度要求，重要建筑物或密集建筑物周围一般应多布设一些控制点，确保施工质量。控制点选择主要考虑以下五个方面的因素：一，施工整体布局；二，施工测量方法；三，施工工艺流程；四，测区地形情况；五，是否便于施工，可行性是否相对较高。由于施工过程中经常发生控制点破坏和位移情况，因而，控制点选点时必须清楚了解和掌握施工现场的整体布局，并在施工过程中注意加密和维护工作，积极修补遭到破坏的控制点。选点工作完成后便可进行埋石工作，用以作为标记，避免控制网布置时发生误差。与此同时，附有控制点点之记，方便日后其他工程使用控制网的成果。

2.2 建立坐标系统

为了保证工程测量工作顺利进行，施工前所建立的施工控制网必须与设计所采用的坐标系统相一致。可是，实际工程所采用的坐标系统与纯粹的国家坐标系统往往存在很大差距，原因在于纯粹的国家坐标系统存在加大的长度变形，非常不利于大型工程实施测量放样工作。因此，大型施工项目建立施工控制网时必须保证施工控制网与设计时所采用的坐标系统相一致，应建立独立坐标系统的控制网，使局部施工控制网变形最小，避免出现较大的长度变形。独立坐标系统的控施工控制网的建立，应以一个稳定点作作为坐标原点，然后以该点的坐标原值作为独立坐标系统的起算坐标，以该点的连线方位角作为起算方位角，以该点平面高层作为坐标基准面，之后将所有的观测边长都投影到该基准面上，独立坐标系统的控制网建立工作至此便完成。如此建立起来的坐标系统，充分考虑了工程设计和施工测量的实际要求，有效减少了长度变形，并满足了工程测量的精度要求。

2.3 确定投影面

上段内容已涉及了控制网投影面的确定问题，投影面问题的出现关键在于不同高程计算边长不同，高程越高投影面的边长变形越大，这种情况下需要选择与确定与工程实际情况相适应的投影面。由于工程设计在平面上进行，设计时所采用的坐标系统对投影边长变形影响不大，但是设计人员必须清楚设计边长主要针对哪个高程面，布置施工控制网时才能正确选择投影面，减少投影边长的变形。

2.4 控制网加密与维护

为了满足工程测量的精度要求和施工质量要求，首级施工控制网布点完成后应根据工程实际情况对控制网进行加密和维护处理，增设布置点并确保控制点避免发生破坏和位移问题。通常情况下，施工控制网的加密工作经常利用全站仪完成，在这里采用 GPS 静态观测和动态观测方法完成。施工控制网的维护工作是一项长期且艰巨的任务，施工过程中应时刻注意控制点破坏和位移问题。为了保护控制点完整无缺，应在其周围设置保护装设施，并布置醒目的警示标识，提醒施工人员、车辆注意通行。施工过程中实时检查控制点情况，及时发现问题及时维护，确保控制点的稳定性。

3 GPS 在施工放样中的应用

GPS 中常用的 RTK 测量技术采用了载波相位动态实时差分方法，及时遇到障碍物也可测量，是施工放样中的有效测量工具。RTK 测量技术在施工放样中应用流程具体包括以下几个方面：第一，预测观测时段。根据卫星系统预报的天气、地质等情况选择是适合的观测时段，以便获取比较完整的数据信息；第二，设置基准站。基础站设置不同，操作仪器设置也会有所不同，因此，应根据基准站设计操作参数；第三，设置流动站。流动站设置方法较多，一种是在已知控制点观测后进行参数设置，另一种是输入四参数或七参数进行转换设置；第四，放样。利用与基准站电台频率相匹配的电台频率接收卫星信号，并利用科学工具评价测量精度，如果精度符合要求则可进行放样工作；第五，数据处理。每个控制点测量工作完成后需要进行必要的测量，得到相关数据后对其进行处理，最终形成图表，将其与设计资料进行对比，确定无误后便可开始工程施工工作。

4 结束语

近年来，大型工程日渐增多、施工工艺日趋复杂，工程测量的精度要求相对提高。这种情况下，GPS（全球定位系统）在工程测量中广泛应用，为施工项目提供了有力的测量工具。

参考文献：

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