工程測(cè)量中GPS技術(shù)的精準(zhǔn)應(yīng)用分析

中圖分類號(hào)：TU198 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：2096-6903(2025)05-0092-03

0 引言

在現(xiàn)代工程測(cè)量領(lǐng)域內(nèi)，GPS技術(shù)的應(yīng)用已經(jīng)滲透到各個(gè)層面，它加速了現(xiàn)代定位技術(shù)的革新步伐，并通過融入新技術(shù)提高了工程測(cè)繪的精確度，精準(zhǔn)對(duì)接了日益增長(zhǎng)的工程建設(shè)需求。GPS技術(shù)憑借其操作便捷、測(cè)量精度卓越等特性，在建筑工程、礦山開采等多樣化的工程測(cè)量場(chǎng)景中均展現(xiàn)出強(qiáng)大的應(yīng)用潛力與優(yōu)勢(shì)。

1GPS技術(shù)與工程測(cè)量簡(jiǎn)述

GPS，即全球定位系統(tǒng)，它融合了全方位導(dǎo)航與精確定位功能的高端技術(shù)。其核心工程架構(gòu)涵蓋地面監(jiān)控體系、衛(wèi)星星座網(wǎng)絡(luò)及用戶接收終端3大部分，這三者緊密協(xié)作，依托衛(wèi)星通信技術(shù)，共同實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)導(dǎo)航與定位服務(wù)。

在實(shí)際操作層面，GPS技術(shù)能夠迅速且精確地捕獲目標(biāo)位置的三維坐標(biāo)與詳盡的地理數(shù)據(jù)，其全天候的工作特性極大地增強(qiáng)了在各類應(yīng)用場(chǎng)景中的適應(yīng)性和靈活性。工程測(cè)量貫穿于項(xiàng)目規(guī)劃至竣工的各個(gè)核心階段，是確保工程質(zhì)量達(dá)標(biāo)的重要基礎(chǔ)，它要求測(cè)量工作必須達(dá)到高度的精確與準(zhǔn)確，以提供可靠的施工依據(jù)。依據(jù)工程類別與測(cè)量對(duì)象的不同，工程測(cè)量可細(xì)分為建筑測(cè)量、交通測(cè)量、水利水電測(cè)量、礦山測(cè)量及軍事工程測(cè)量等多個(gè)領(lǐng)域[]。GPS技術(shù)憑借其自動(dòng)化程度高、測(cè)量精度卓越及廣泛適用性等特點(diǎn)，在這些多樣化的工程測(cè)量任務(wù)中均展現(xiàn)出了強(qiáng)大的應(yīng)用潛力與優(yōu)勢(shì)，滿足了各類復(fù)雜測(cè)量需求。

2GPS技術(shù)在工程測(cè)量中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

2.1提升定位效率

在測(cè)繪技術(shù)現(xiàn)代化發(fā)展的推動(dòng)下，GPS技術(shù)的應(yīng)用邊界不斷拓展，通過與眾多前沿技術(shù)的深度融合，共同催化了新興測(cè)繪技術(shù)的蓬勃興起。

GPS與RTK技術(shù)的創(chuàng)新結(jié)合，引領(lǐng)了快速動(dòng)態(tài)定位技術(shù)的革新，并構(gòu)建了一種高效的數(shù)據(jù)采集模式。此模式下，其以穩(wěn)定性良好的流動(dòng)站作為基準(zhǔn)，對(duì)動(dòng)態(tài)變化中的觀測(cè)點(diǎn)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，能夠瞬間捕捉并精準(zhǔn)計(jì)算出其位置信息，實(shí)現(xiàn)了定位數(shù)據(jù)的即時(shí)獲取與高精度解析，縮減了觀測(cè)周期，大幅度提升了定位效率，確保了測(cè)量結(jié)果的精確性與可靠性，充分滿足了現(xiàn)代工程測(cè)量對(duì)速度與精度的雙重高標(biāo)準(zhǔn)要求。

2.2精準(zhǔn)化定位數(shù)據(jù)

在工程測(cè)量領(lǐng)域，定位數(shù)據(jù)的精確度是衡量測(cè)量技術(shù)性能的核心指標(biāo)，它直接關(guān)聯(lián)并深刻影響著測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性及整體測(cè)量質(zhì)量。GPS技術(shù)的引入為提升定位精度與效果開辟了新路徑，其靜態(tài)定位能力精度可精細(xì)至毫米級(jí)，展現(xiàn)了顯著的技術(shù)優(yōu)勢(shì)。在追求高質(zhì)量的現(xiàn)代工程建設(shè)背景下，實(shí)現(xiàn)高精度的工程測(cè)量是保障項(xiàng)目質(zhì)量達(dá)標(biāo)的核心環(huán)節(jié)。

隨著科技的飛速進(jìn)步與持續(xù)創(chuàng)新，GPS技術(shù)攜手先進(jìn)的數(shù)據(jù)處理算法，正不斷突破精度極限，其在工程測(cè)量領(lǐng)域的應(yīng)用前景愈發(fā)廣闊，為行業(yè)帶來更加精準(zhǔn)、高效的測(cè)量解決方案。

2.3 靈活應(yīng)對(duì)時(shí)效需求

GPS技術(shù)的亮點(diǎn)在于其靈活的定位時(shí)效性，它賦予了工程測(cè)量領(lǐng)域前所未有的動(dòng)態(tài)與實(shí)時(shí)追蹤能力。在定位作業(yè)過程中，GPS系統(tǒng)能夠持續(xù)保持高效、即時(shí)的定位狀態(tài)，確保信息的實(shí)時(shí)更新。這種靈活性使得工程測(cè)量能夠隨時(shí)隨地針對(duì)目標(biāo)進(jìn)行精確觀測(cè)，還允許全程追蹤并記錄觀測(cè)點(diǎn)位置的細(xì)微變化，為工程測(cè)量的各類應(yīng)用場(chǎng)景提供了詳盡準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)支撐[2]。

2.4應(yīng)用領(lǐng)域廣泛

隨著衛(wèi)星系統(tǒng)取得了飛躍式發(fā)展，GPS衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)已實(shí)現(xiàn)了全球范圍內(nèi)的均衡布局，增強(qiáng)了GPS系統(tǒng)接收衛(wèi)星信號(hào)的頻率與穩(wěn)定性。這為GPS實(shí)現(xiàn)全球精準(zhǔn)定位奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)，并推動(dòng)了衛(wèi)星定位精度的提升，降低了定位誤差。當(dāng)前，GPS技術(shù)已能夠確保地面任意位置均能穩(wěn)定接收到至少4顆衛(wèi)星的信號(hào)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)觀測(cè)點(diǎn)的全天候、不間斷監(jiān)測(cè)，大幅削弱了天氣條件、地形地貌等外界因素對(duì)定位精度的負(fù)面影響。

3工程測(cè)量中的GPS技術(shù)

3.1GPS靜態(tài)測(cè)量

GPS靜態(tài)測(cè)量技術(shù)作為一種專為高精度定位需求設(shè)計(jì)的工程測(cè)量方法，通過GPS接收器在預(yù)設(shè)觀測(cè)點(diǎn)保持靜止?fàn)顟B(tài)，接收并解析來自衛(wèi)星的連續(xù)信號(hào)，進(jìn)而提升定位的精確性。該技術(shù)能憑借較長(zhǎng)的觀測(cè)時(shí)長(zhǎng)實(shí)現(xiàn)高精度定位，適用于對(duì)位置精度有嚴(yán)苛標(biāo)準(zhǔn)的工程項(xiàng)目，但也面臨耗時(shí)較長(zhǎng)的問題，因此在時(shí)間緊迫的測(cè)繪任務(wù)中不適用。

在靜態(tài)測(cè)量的技術(shù)范疇內(nèi)，主要涵蓋絕對(duì)定位與相對(duì)定位兩種策略。絕對(duì)定位技術(shù)依托衛(wèi)星與觀測(cè)站間距離的精確測(cè)量，結(jié)合已知的衛(wèi)星瞬時(shí)坐標(biāo)，通過空間后方交會(huì)原理來確定觀測(cè)站的具體位置。由于衛(wèi)星與接收機(jī)時(shí)鐘難以完全同步，再加上相對(duì)論效應(yīng)的影響，獲取的測(cè)量值被稱為偽距。盡管可通過導(dǎo)航電文參數(shù)進(jìn)行部分修正，但接收機(jī)時(shí)鐘誤差的精確校準(zhǔn)仍存在問題，常被視為求解過程中的未知數(shù)處理。為確保定位精度，通常需至少追蹤4顆衛(wèi)星，以求解出觀測(cè)站的三維坐標(biāo)分量及接收機(jī)時(shí)鐘誤差4個(gè)核心參數(shù)。此方法能生成豐富的冗余觀測(cè)數(shù)據(jù)，增強(qiáng)定位精度，但缺乏同步觀測(cè)站數(shù)據(jù)的比對(duì)，再加上大氣折射、衛(wèi)星鐘差等難以完全通過線性組合消除的誤差源，限制了絕對(duì)定位的極限精度。

靜態(tài)相對(duì)定位技術(shù)采用多臺(tái)GPS接收機(jī)同步觀測(cè)相同衛(wèi)星群，于不同觀測(cè)站點(diǎn)固定位置進(jìn)行，它能夠精確確定各站點(diǎn)在WCS-84坐標(biāo)系下的相對(duì)位置。通過多站同步觀測(cè)，可有效降低衛(wèi)星軌道誤差、接收機(jī)鐘差、電離層折射等共同誤差的影響，利用觀測(cè)值的巧妙組合策略，提升定位精度。在實(shí)施靜態(tài)GPS測(cè)量時(shí)，需構(gòu)建科學(xué)合理的工程控制網(wǎng)，輔以其他測(cè)量方法（如導(dǎo)線測(cè)量）驗(yàn)證，確?？刂凭W(wǎng)的三角測(cè)量與導(dǎo)線測(cè)量原則得以遵循，并滿足國(guó)家高等級(jí)控制點(diǎn)的標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)于次級(jí)控制點(diǎn)的布設(shè)，則需加密處理，并借助全站儀、棱鏡等儀器完成精確測(cè)量。在外業(yè)作業(yè)中，需嚴(yán)控操作流程，確保測(cè)量結(jié)果的可靠性，一旦進(jìn)入靜態(tài)相對(duì)定位測(cè)量階段，則無需再顧慮觀測(cè)點(diǎn)間的通視問題，從而簡(jiǎn)化了測(cè)量流程，提升了工作效率。

3.2 RTK測(cè)量

3.2.1RTK測(cè)量技術(shù)

實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)載波相位差分技術(shù)（RTK，Real-TimeKinematic）是一種基于GPS載波相位觀測(cè)值的實(shí)時(shí)高精度定位方法。該技術(shù)通過同步分析兩個(gè)觀測(cè)站（基準(zhǔn)站與流動(dòng)站）的載波相位數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)了動(dòng)態(tài)環(huán)境下的即時(shí)、高精度位置測(cè)定。在測(cè)繪作業(yè)中，基準(zhǔn)站負(fù)責(zé)將自身的載波觀測(cè)數(shù)據(jù)及精確坐標(biāo)信息，通過專用數(shù)據(jù)鏈路實(shí)時(shí)傳輸至流動(dòng)站。流動(dòng)站則同步接收來自GPS衛(wèi)星的載波相位信號(hào)，并與基準(zhǔn)站傳來的數(shù)據(jù)進(jìn)行相位差分計(jì)算，從而在極短時(shí)間內(nèi)（通常幾秒內(nèi)）解算出高精度的位置坐標(biāo)，如圖1所示。

RTK技術(shù)以其卓越的實(shí)時(shí)性與高精度特性，廣泛應(yīng)用于對(duì)位置信息實(shí)時(shí)性要求較高的工程領(lǐng)域，如土木建設(shè)施工中的精準(zhǔn)定位、航空攝影測(cè)量中的動(dòng)態(tài)跟蹤等[3]。然而RTK技術(shù)的有效實(shí)施高度依賴于基準(zhǔn)站的穩(wěn)定布設(shè)與數(shù)據(jù)傳輸質(zhì)量，因此其應(yīng)用范圍易受到基準(zhǔn)站選址及通訊條件等因素的限制。

3.2.2RTK測(cè)量技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)

在RTK測(cè)量實(shí)踐中，放樣作業(yè)精準(zhǔn)。移動(dòng)站負(fù)責(zé)執(zhí)行精確的測(cè)量放樣任務(wù)，通過移動(dòng)站搭載的高性能接收設(shè)備，工程師能夠?qū)崟r(shí)驅(qū)動(dòng)并執(zhí)行放樣測(cè)量。測(cè)量初期，系統(tǒng)確認(rèn)接收機(jī)已完成初始化，并隨即提供該區(qū)域內(nèi)的垂直與水平精度等核心參數(shù)，為后續(xù)作業(yè)奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。在正式放樣前，必須將設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)如DTM模型、點(diǎn)位坐標(biāo)、曲線參數(shù)及道路布局等預(yù)先導(dǎo)入測(cè)量設(shè)備，隨后啟動(dòng)測(cè)量軟件中的RTK放樣模塊，用戶可依據(jù)需求選擇相應(yīng)選項(xiàng)。放樣過程中，RTK系統(tǒng)實(shí)時(shí)顯示目標(biāo)位置、水平偏差、當(dāng)前觀測(cè)值等詳細(xì)信息，輔助操作人員精準(zhǔn)定位，若遇放樣點(diǎn)與移動(dòng)站間距過近情形，可借助RTK控制器進(jìn)行即時(shí)實(shí)地校正，確保放樣精度。

RTK技術(shù)測(cè)量精度高，以其卓越的測(cè)量性能著稱，能在最遠(yuǎn)達(dá) 20km 的范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)厘米級(jí)的高精度定位，充分滿足各類工程測(cè)量的嚴(yán)苛要求。

4GPS技術(shù)在工程測(cè)量中的應(yīng)用

4.1定位數(shù)據(jù)的采集和處理

在定位信息的采集過程中，應(yīng)采用多源數(shù)據(jù)綜合分析與融合策略。運(yùn)用GPS技術(shù)時(shí)，可借助多模態(tài)數(shù)據(jù)融合方法增強(qiáng)定位的準(zhǔn)確性。此技術(shù)既依賴于GPS衛(wèi)星信號(hào)，還需要整合其他傳感器的輔助數(shù)據(jù)，如慣性導(dǎo)航系統(tǒng)提供的連續(xù)運(yùn)動(dòng)參數(shù)以及地面測(cè)站觀測(cè)的精確坐標(biāo)等。通過智能融合多樣化數(shù)據(jù)源，系統(tǒng)能夠更有效地抵御環(huán)境變化與天氣條件的干擾，確保了定位結(jié)果的可靠性與準(zhǔn)確性。

4.2精確定位施工坐標(biāo)

傳統(tǒng)測(cè)量手段在處理大范圍測(cè)量任務(wù)時(shí)，其局限性易導(dǎo)致誤差累積，進(jìn)而影響測(cè)量結(jié)果的完整性與準(zhǔn)確性。GPS測(cè)量技術(shù)以其卓越的精度，為工程施工提供了精確的地理坐標(biāo)信息，確保了施工地點(diǎn)的精準(zhǔn)定位，這對(duì)于保障工程建設(shè)的順暢進(jìn)行、提升施工質(zhì)量和維護(hù)作業(yè)安全至關(guān)重要。GPS測(cè)量技術(shù)具體有以下兩點(diǎn)優(yōu)勢(shì)。

第一，提供地形地貌的精準(zhǔn)解析。GPS測(cè)量技術(shù)所獲取的詳盡地理坐標(biāo)數(shù)據(jù)，能夠與地形地貌數(shù)據(jù)庫(kù)無縫對(duì)接，為工程選址提供科學(xué)依據(jù)。面對(duì)復(fù)雜多變的地形環(huán)境，GPS技術(shù)憑借其高精度定位能力，結(jié)合衛(wèi)星同步影像圖，實(shí)現(xiàn)了對(duì)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境的全面、深入剖析，助力決策者精準(zhǔn)把握地貌特征，從而篩選出最優(yōu)的工程施工地點(diǎn)，優(yōu)化資源配置，降低施工難度。

第二，能夠與工程設(shè)計(jì)深度融合。在工程設(shè)計(jì)階段，精確的施工地點(diǎn)定位是確保設(shè)計(jì)方案可行性的重點(diǎn)。通過將GPS測(cè)量技術(shù)深度融入工程設(shè)計(jì)流程，不僅能夠?qū)崟r(shí)獲取并更新施工區(qū)域的地形圖信息，還能促進(jìn)GPS測(cè)繪系統(tǒng)與數(shù)字化設(shè)計(jì)軟件的緊密協(xié)作。這一協(xié)同機(jī)制使得設(shè)計(jì)人員能夠依托精準(zhǔn)的地形模型進(jìn)行創(chuàng)作，充分考慮現(xiàn)場(chǎng)地理?xiàng)l件，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)方案的精細(xì)化與現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境的無縫對(duì)接。

4.3加強(qiáng)項(xiàng)目全程的動(dòng)態(tài)監(jiān)控

GPS技術(shù)可用于實(shí)施變形監(jiān)測(cè)與動(dòng)態(tài)定位，精準(zhǔn)捕捉工程結(jié)構(gòu)的細(xì)微變化與實(shí)時(shí)位置信息，并能夠助力構(gòu)建高效的工程控制網(wǎng)絡(luò)，這一網(wǎng)絡(luò)覆蓋工程各核心環(huán)節(jié)，實(shí)現(xiàn)全方位、多層次的監(jiān)測(cè)與控制。通過在關(guān)鍵建筑結(jié)構(gòu)上部署GPS信號(hào)接收器，可以持續(xù)追蹤并評(píng)估工程項(xiàng)目的變形趨勢(shì)，高效完成工程橫斷面與縱斷面的監(jiān)測(cè)與控制任務(wù)，確保工程結(jié)構(gòu)的安全性與穩(wěn)定性，為工程質(zhì)量的持續(xù)監(jiān)控與管理提供堅(jiān)實(shí)的技術(shù)支撐。

5GPS技術(shù)在工程測(cè)量中的實(shí)踐應(yīng)用

5.1城市規(guī)劃與測(cè)繪

隨著城市化進(jìn)程的加速推進(jìn)，高層建筑拔地而起，城市綠化水平提升，建筑物與樹木等自然及人造障礙物日益增多。這對(duì)測(cè)繪工作的通視條件構(gòu)成了障礙，傳統(tǒng)測(cè)繪技術(shù)在此環(huán)境下遭遇局限。為了持續(xù)促進(jìn)城市化高質(zhì)量發(fā)展，精準(zhǔn)高效的測(cè)繪數(shù)據(jù)成為城市建設(shè)項(xiàng)目規(guī)劃不可或缺的基礎(chǔ)，鑒于城市建設(shè)環(huán)境的復(fù)雜性，傳統(tǒng)測(cè)繪方法需精心布局控制網(wǎng)與可控點(diǎn)，并確保各點(diǎn)間視線無阻。這一過程耗費(fèi)大量人力物力資源，還易因環(huán)境限制影響測(cè)量精度。

GPS技術(shù)直接利用衛(wèi)星信號(hào)進(jìn)行定位，徹底擺脫了通視條件的束縛，極大提升了測(cè)繪作業(yè)的效率，并有效降低了成本投入。GPS技術(shù)能夠迅速采集海量數(shù)據(jù)，結(jié)合RTK（實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)載波相位差分技術(shù)）的應(yīng)用，更是將工程測(cè)繪的速度與質(zhì)量推向了新的高度，為城市規(guī)劃與建設(shè)提供了更加堅(jiān)實(shí)、精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)支持。

5.2水域地形測(cè)繪

水下地形測(cè)繪對(duì)于水域工程規(guī)劃、海洋資源勘探等領(lǐng)域極為重要，GPS技術(shù)的引入，極大地促進(jìn)了水下地形測(cè)繪的精確性與效率提升。在水下測(cè)繪場(chǎng)景中，構(gòu)建一套完善的水下定位系統(tǒng)成為重點(diǎn)，該系統(tǒng)能夠確保即便在復(fù)雜多變的水下環(huán)境中，也能精確捕獲位置信息，通過集成聲吶探測(cè)、激光測(cè)距等先進(jìn)技術(shù)，該定位系統(tǒng)能夠精準(zhǔn)測(cè)定水下目標(biāo)的位置坐標(biāo)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)水下地形地貌的高精度測(cè)繪。

6結(jié)束語(yǔ)

相較于傳統(tǒng)測(cè)繪技術(shù)，GPS測(cè)繪技術(shù)以其卓越的測(cè)繪效率與精度脫穎而出，同時(shí)操作便捷性提升，徹底擺脫了通視條件等傳統(tǒng)限制因素，從而確保了更為優(yōu)異的測(cè)量成效。為此，測(cè)量人員需深入掌握靜態(tài)測(cè)量、RTK等GPS測(cè)量技術(shù)的核心應(yīng)用方法，不斷強(qiáng)化對(duì)測(cè)量精度的精細(xì)控制與技術(shù)優(yōu)化。在實(shí)際操作中，應(yīng)針對(duì)測(cè)量任務(wù)的具體類型與需求，靈活選用最為適宜的測(cè)量技術(shù)策略，以充分滿足當(dāng)前工程領(lǐng)域?qū)Ω呔?、高效率測(cè)量的要求，進(jìn)而提升工程測(cè)量的綜合效益與價(jià)值。

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