【摘 要】 本文简单介绍了全球定位系统GPS的基本概念，同时对其特点作了阐述，总结了GPS在工程测量中的应用。
【关键词】 GPS 特点 应用
1.GPS的基本概念
GPS （全球定位系统）是英文缩写词NAVSTAR GPS （Navigation System Time And Ranging Global
Positioning System）的简称。全称为“测时测距导航系统 全球定位系统”。GPS是由美国研制，并于九十年代投入实际应用的卫星定位系统。其主要目的是为飞机和船舶导航定位等多种目的。GPS技术已在航空、航天、航海、军事、地质、石油、勘探、交通、测绘等领域得到广泛的应用。
2.GPS 的特点
2.1定位精度高
应用实践已经证明，GPS相对定位精度在50km 以内可达10—6，100～500km 可达10—7，1000km可达10—9。在300-1500m工程精密定位中，1小时以上观测的解其平面其平面位置误差小于1mm，与电磁波测距仪测定的边长比较，其边长较差最大为0.5mm， 校差中误差为0.3mm。
2.2观测时间短
随着GPS 系统的不断完善，软件的不断更新，目前，20km以内相对静态定位，仅需15～20 min；快速静态相对定位测量时，当每个流动站与基准站相距在15km以内时，流动站观测时间只需1～2min，然后可随时定位，每站观测只需几秒钟。
2.3执行操作简便
随着GPS接收机不断改进，自动化程度越来越高，有的已达“傻瓜化”的程度；接收机的体积越来越小，重量越来越轻，极大地减轻测量工作者的工作紧张程度和劳动强度。使野外工作变得轻松愉快。
2.4全球、全天候作业
由于GPS卫星数目较多且分布合理，所以在地球上任何地点均可连续同步地观测到至少4颗卫星，从而保障了全球、全天候连续实时导航与定位的需要。
2.5功能多、应用广
GPS系统不仅可用于测量、导航，还可用于测速、测时。测速的精度可达0.1m/s，测时的精度可达几十毫微秒。其应用领域不断扩大。
2.6抗干扰性能好、保密性强
由于GPS系统采用了伪码扩频技术，因而GPS卫星所发送的信号具有良好的抗干扰性和保密性。
3.GPS在工程测量中的应用
3.1建立工程控制网
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，可以敷设很长的GPS点构成的三角锁，以保持长距离线路坐标控制的一致性。
3.2变形监测
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。
3.3带RTK的碎部测量与放样
RTK （Real Time Kinematic）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秒钟，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。采用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。
工程实例：嫩江喇嘛河工程的纵横断面测量。由于该任务要求时间紧，当年设计当年施工，测绘任务必须在10天内完成。针对该工程非常适合RTK作业，使用S82（1+2），用了5天时间完成横断面145条，总长度8km多的测绘任务。断面为每50m一条，每条断面均测至坝底外90米处。采用RTK技术不但提高了工作效率，同时还进行1：1000的带装地形图测绘。由于作业时间不受天气限制，日夜均可，大大节省人力，生产成本低于常规测量技术。
结束语
通过GPS在测量中的应用，得到如下体会。
（1）GPS控制网选点灵活，布网方便，基本不受通视、网形的限制，特别是在地形复杂、通视困难的测区，更显其优越性。但由于测区条件较差，边长较短（平均边长不到300m），基线相对精度较低，个别边长相对精度大于1/10000。因此，当精度要求较高时，应避免短边，无法避免时，要谨慎观测。
（2）GPS接收机观测基本实现了自动化、智能化，且观测时间在不断减少，大大降低了作业强度，观测质量主要受观测时卫星的空间分布和卫星信号的质量影响。但由于各别点的选定受地形条件限制，造成树木遮挡，影响对卫星的观测及信号的质量，经重测后通过。因此，应严格按有关要求选点，择最佳时段观测，并注意手机、步话机等设备的使用。
（3）GPS测量的数据传输和处理采用随机软件完成，只要保证接收卫星信号的质量和已知数据的数量、精度，即可方便地求出符合精度要求的控制点三维坐标。但如果联测已知高程点较少，会使控制点高程精度较低。因此，要保证控制点高程的精度，必须联测足够的已知高程点。
我相信随着科学的发展，GPS技术将具有更广阔的应用前景。
参考文献：
[1]赵永华. GPS技术在工程测量中的应用[J]. 煤炭技术，2004（3）.
[2]徐绍铨，张华海，杨志强，等. GPS测量原理及应用[M].武汉：武汉测绘科技大学出版社，1998.
[3]卢秀山，成枢，徐泮林.大比例尺地学图形全解析测绘基本原理及其应用[M].北京：地震出版社，1998.
[4]董昌周，黄甫，段贻民. GPS在工程测量中的应用[J]. 浙江科技学院学报，2004（3）
【关键词】 GPS 特点 应用
1.GPS的基本概念
GPS （全球定位系统）是英文缩写词NAVSTAR GPS （Navigation System Time And Ranging Global
Positioning System）的简称。全称为“测时测距导航系统 全球定位系统”。GPS是由美国研制，并于九十年代投入实际应用的卫星定位系统。其主要目的是为飞机和船舶导航定位等多种目的。GPS技术已在航空、航天、航海、军事、地质、石油、勘探、交通、测绘等领域得到广泛的应用。
2.GPS 的特点
2.1定位精度高
应用实践已经证明，GPS相对定位精度在50km 以内可达10—6，100～500km 可达10—7，1000km可达10—9。在300-1500m工程精密定位中，1小时以上观测的解其平面其平面位置误差小于1mm，与电磁波测距仪测定的边长比较，其边长较差最大为0.5mm， 校差中误差为0.3mm。
2.2观测时间短
随着GPS 系统的不断完善，软件的不断更新，目前，20km以内相对静态定位，仅需15～20 min；快速静态相对定位测量时，当每个流动站与基准站相距在15km以内时，流动站观测时间只需1～2min，然后可随时定位，每站观测只需几秒钟。
2.3执行操作简便
随着GPS接收机不断改进，自动化程度越来越高，有的已达“傻瓜化”的程度；接收机的体积越来越小，重量越来越轻，极大地减轻测量工作者的工作紧张程度和劳动强度。使野外工作变得轻松愉快。
2.4全球、全天候作业
由于GPS卫星数目较多且分布合理，所以在地球上任何地点均可连续同步地观测到至少4颗卫星，从而保障了全球、全天候连续实时导航与定位的需要。
2.5功能多、应用广
GPS系统不仅可用于测量、导航，还可用于测速、测时。测速的精度可达0.1m/s，测时的精度可达几十毫微秒。其应用领域不断扩大。
2.6抗干扰性能好、保密性强
由于GPS系统采用了伪码扩频技术，因而GPS卫星所发送的信号具有良好的抗干扰性和保密性。
3.GPS在工程测量中的应用
3.1建立工程控制网
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，可以敷设很长的GPS点构成的三角锁，以保持长距离线路坐标控制的一致性。
3.2变形监测
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。
3.3带RTK的碎部测量与放样
RTK （Real Time Kinematic）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秒钟，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。采用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。
工程实例：嫩江喇嘛河工程的纵横断面测量。由于该任务要求时间紧，当年设计当年施工，测绘任务必须在10天内完成。针对该工程非常适合RTK作业，使用S82（1+2），用了5天时间完成横断面145条，总长度8km多的测绘任务。断面为每50m一条，每条断面均测至坝底外90米处。采用RTK技术不但提高了工作效率，同时还进行1：1000的带装地形图测绘。由于作业时间不受天气限制，日夜均可，大大节省人力，生产成本低于常规测量技术。
结束语
通过GPS在测量中的应用，得到如下体会。
（1）GPS控制网选点灵活，布网方便，基本不受通视、网形的限制，特别是在地形复杂、通视困难的测区，更显其优越性。但由于测区条件较差，边长较短（平均边长不到300m），基线相对精度较低，个别边长相对精度大于1/10000。因此，当精度要求较高时，应避免短边，无法避免时，要谨慎观测。
（2）GPS接收机观测基本实现了自动化、智能化，且观测时间在不断减少，大大降低了作业强度，观测质量主要受观测时卫星的空间分布和卫星信号的质量影响。但由于各别点的选定受地形条件限制，造成树木遮挡，影响对卫星的观测及信号的质量，经重测后通过。因此，应严格按有关要求选点，择最佳时段观测，并注意手机、步话机等设备的使用。
（3）GPS测量的数据传输和处理采用随机软件完成，只要保证接收卫星信号的质量和已知数据的数量、精度，即可方便地求出符合精度要求的控制点三维坐标。但如果联测已知高程点较少，会使控制点高程精度较低。因此，要保证控制点高程的精度，必须联测足够的已知高程点。
我相信随着科学的发展，GPS技术将具有更广阔的应用前景。
参考文献：
[1]赵永华. GPS技术在工程测量中的应用[J]. 煤炭技术，2004（3）.
[2]徐绍铨，张华海，杨志强，等. GPS测量原理及应用[M].武汉：武汉测绘科技大学出版社，1998.
[3]卢秀山，成枢，徐泮林.大比例尺地学图形全解析测绘基本原理及其应用[M].北京：地震出版社，1998.
[4]董昌周，黄甫，段贻民. GPS在工程测量中的应用[J]. 浙江科技学院学报，2004（3）
