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摘要：GPS定位技术以其精度高、速度快、费用省、操作简便等优良特性被广泛应用于工程测绘中。本文介绍GPS测量及其实施要点，并探讨GPS测量技术在工程测绘中的几种应用。
关键词：GPS测量技术；工程测绘；实施要点；应用
一、GPS测量及其实施要点
GPS全球定位系统（Global Positioning System)在工程测绘中的应用，在近几年得到迅速推广，主要依赖于GPS系统可向全球用户全天候连续提供高精度三维坐标、三维速度和时间信息等技术参数。我们先了解一下GPS系统组成、工作原理及在测量领域的应用特点。GPS测量实施要点如下：
（一）GPS网的技术设计
GPS网的技术设计是一项基础性工作。这项工作应根据网的用途和用户要求进行，主要内容包括精度指标的确定和网的图形设计等。
1、GPS测量的精度指标。精度指标的确定取决于网的用途，设计时应根据用户需要和设备条件，恰当地确定GPS网的精度等级。
2、网形设计。常规控制测量中，控制网的图形设计十分重要。GPS测量时由于不需要点间通视，故图形设计灵活性较大。GPS网设计主要考虑以下几个问题：（1）网的可靠性设计。GPS測量有很多优点，如测量速度快、精度高等，但无线电定位受环境影响大，在图形设计时应重点考虑成果的精准和有效的检验方法。GPS网一般应通过独立观测边构成闭合图形，以增加检核条件，提高网的可靠性；（2）GPS点虽不需要通视，但为了便于与常规方法联测和扩展，要求控制点至少与一个其他控制点通视，或者在控制点附近300m外布设一个通视良好的方位点，以便建立联测方向；（3）为了求定GPS网坐标与原有地面控制网坐标之间的坐标转换参数，要求至少有三个GPS控制网点与地面控制网点重合；（4）为了利用GPS进行高程测量，在测区内GPS点应尽可能与水准点重合，或者进行等级水准联测；（5）GPS点尽量选在天空视野开阔、交通方便地点，并要远离高压线、变电所及微波辐射干扰源。
（二）GPS测量的内业计算
GPS测量的内业计算分基线解算和网平差两个阶段。
1、基线解算
基线解算的过程：数据传输，按顺序输入点名和天线高。基线解算出来后，还须检查Ratio值，必须≥3；检查基线闭合差，差值必须在规范规定的范围内。
2、GPS网平差
在各项质量检核符合要求后，即可进行网平差。下面以bj-54坐标系为例，简述网平差的过程：首先定义椭球元素，然后选择坐标系统，定义高斯投影，修改置信度，固定已知坐标，最后进行平差，得到待定点的bj-54坐标和基线边长，以及待定点和基线边长的精度评定。
二、GPS测量技术在工程测绘中的应用
在工程测量方面，应用GPS静态相对定位技术，布设精密工程控制网，用于城市和矿区油田地面沉降监测、大坝变形监测、高层建筑变形监测等精密工程。应用GPS实时动态定位技术（简称RTK）测绘各种比例尺地形图并用于施工放样。下面对其在工程测绘中的几点应用进行介绍：
（一）GPS-RTK 在地籍测量中应用内容
GPS-RTK 在地籍测量中的应用主要有两方面：一是图根控制测量，二是碎部测量。一般在较空旷的地区，地物较少，可用GPS-RTK直接碎部测量。而在村庄、城市内，建筑物、构筑物多且其结构较为复杂，宜用GPS-RTK做图根控制测量实时的给出图根点的三维坐标，然后用全站仪进行碎部测量。
1、GPS-RTK图根控制测量
传统控制测量大多采用边角网、导线网的方法施测，这些方法要求点间通视，不利于图根点位置选取，且其精度分布不均匀，在外业时不了解精度如何。GPS-RTK技术打破传统布网方案，点与点间不要求通视，RTK 控制测量速度快，并能实时了解定位精度，因此除了高精度控制测量采用 GPS 静态相对定位外，其他均采用 RTK 形式。
2、 GPS-RTK 碎部测量
GPS-RTK进行地籍测量中碎部测量时可直接根据测区内一些基准点进行各碎部点测量。安置好基准站，并输入必要已知数据后即可碎部测量。一般在较为空旷地区，地形地物较少、较简单地区用GPS-RTK直接碎部测量。
（二）GPS在建筑工程竣工测量中的应用
常规竣工测量方法(如经纬仪等)通常是布设控制网点后进行测量。这种方法要求点间通视，且测量精度不均匀，在外业中不能实时获得测量成果。竣工测量一般时间要求紧迫，且测绘内容比普通测图要求更详尽，因此选择GPS(特别是RTK)进行竣工测量成为一项重要内容。利用RTK进行竣工测量要注意以下几点：
(1)在丘陵地区RTK的作用距离不应超过4km，否则其观测精度无法得到保障。当已知控制点与测区距离小于3km，平面位置采用至少两个控制点投影解算其结果，不宜采用一个控制点解算。
(2)丘陵地区在高程方面，采用一个观测条件最好且距测区较近的控制点投影解算，其结果最可信，不宜采用两点或两点以上控制点高程投影解算。
(3)城镇规划竣工测量中，因楼房密度较大，而RTK接收机观测条件有一定限制，故在竣工细部测量中可使用全站仪+RTK方式。
（三）在公路工程中的测量
1、道路中线测量
（1）平面线形的确定为能准确测量道路路线纵断面和横断面，须拟合旧路路线平面线形，确定曲线计算要素，并进行道路逐桩坐标计算。
选点测量通过皮尺测量确定旧路中线位置，使用全站仪沿道路中线每隔10～30m测量一点坐标，曲线上适当加密，特殊位置可测定道路边线坐标，并绘制草图做好记录，供路线设计参考使用。穿线交点根据所测道路中线上各点坐标，利用CASS成图软件按野外实测点号进行展点并保存，然后在纬地Hint CAD软件下打开CASS展点文件进行穿线交点，反复审查路线直至合理，直接采集路线交点坐标。拟合曲线根据《公路勘测设计规范》要求，确定曲线半径，反复拟合，直到平面线形尽量与旧有路线一致。根据交点坐标和曲线半径等要素，计算逐桩坐标。
（2）道路中线放样根据逐桩坐标表，使用全站仪中桩放样，每隔10m放一点，用钉子和红油漆标注中桩里程。
2、应用于公路选线
应用于线路勘察设计在公路选线过程中，存在一个问题即如何准确选择路线才可避开居民点、农田及地势崎岖的地带，这就可利用实时动态(RTK)定位技术，把车载GPS-RTK接收机做为流动站，按原路中线方向进行间隔数据采集，另选一个已知点作为参考站，遇重要地物就准确定位，之后将数据导入计算机，利用软件就能在计算机上选线。设计人员在地形图上定线后，还应把公路中的线在地面上也标定出来。
公路定线多在大比例尺(1:1000或1:2000)带状地形图上进行。用传统方法测图，先建立控制点，然后进行碎部测量，绘制成大比例尺地形图，该方法工作量大，速度慢，用时长。采用RTK实时动态定位测量技术可完全克服该缺点，只需在沿线每个碎部点上停留一两分钟，即可获得每点坐标、高程。结合点特征编码及属性信息，构成带状所有碎部点的数据，在室内将点的组合数据导入计算机，即可用绘图软件成图。大大降低测图难度，省时、省力，非常实用。
（四）GPS在大坝变形监测上的应用
与传统大坝安全变形观测技术相比，GPS设备有许多优点。 GPS只需固定在一个地方而不需要去读数，GPS测量的数据是三维的，因此它能提供大坝在垂直方向和水平方向的变形信息。同样重要的是GPS系统非常适于自动观测。由于大坝管理人员正致力于劳动力的精简，因此自动装置显得越来越重要。
结束语
GPS测量技术的普及，在保证质量前提下，又提高了工作效率，给各应用领域带来巨大效益。与传统手段相比，GPS技术有巨大优势：测量精度高、操作简便、仪器体积小、便于携带、全天候操作、观测点之间无须通视等。相信不久的将来，GPS技术会得到更进一步的的发展。
参考文献
[1]张延忠.GPS测量技术在工程测绘中的应用及特点[J].科技传播,2011年7期.
[2]何国新.GPS测量技术在地籍测量中的应用[J].城市建设理论研究（电子版）,2013年34期.
[3]李元勃.GPS测量技术在泰宁城关至上青公路工程中的应用[J]. 公路与汽运,2013年5期.
关键词：GPS测量技术；工程测绘；实施要点；应用
一、GPS测量及其实施要点
GPS全球定位系统（Global Positioning System)在工程测绘中的应用，在近几年得到迅速推广，主要依赖于GPS系统可向全球用户全天候连续提供高精度三维坐标、三维速度和时间信息等技术参数。我们先了解一下GPS系统组成、工作原理及在测量领域的应用特点。GPS测量实施要点如下：
（一）GPS网的技术设计
GPS网的技术设计是一项基础性工作。这项工作应根据网的用途和用户要求进行，主要内容包括精度指标的确定和网的图形设计等。
1、GPS测量的精度指标。精度指标的确定取决于网的用途，设计时应根据用户需要和设备条件，恰当地确定GPS网的精度等级。
2、网形设计。常规控制测量中，控制网的图形设计十分重要。GPS测量时由于不需要点间通视，故图形设计灵活性较大。GPS网设计主要考虑以下几个问题：（1）网的可靠性设计。GPS測量有很多优点，如测量速度快、精度高等，但无线电定位受环境影响大，在图形设计时应重点考虑成果的精准和有效的检验方法。GPS网一般应通过独立观测边构成闭合图形，以增加检核条件，提高网的可靠性；（2）GPS点虽不需要通视，但为了便于与常规方法联测和扩展，要求控制点至少与一个其他控制点通视，或者在控制点附近300m外布设一个通视良好的方位点，以便建立联测方向；（3）为了求定GPS网坐标与原有地面控制网坐标之间的坐标转换参数，要求至少有三个GPS控制网点与地面控制网点重合；（4）为了利用GPS进行高程测量，在测区内GPS点应尽可能与水准点重合，或者进行等级水准联测；（5）GPS点尽量选在天空视野开阔、交通方便地点，并要远离高压线、变电所及微波辐射干扰源。
（二）GPS测量的内业计算
GPS测量的内业计算分基线解算和网平差两个阶段。
1、基线解算
基线解算的过程：数据传输，按顺序输入点名和天线高。基线解算出来后，还须检查Ratio值，必须≥3；检查基线闭合差，差值必须在规范规定的范围内。
2、GPS网平差
在各项质量检核符合要求后，即可进行网平差。下面以bj-54坐标系为例，简述网平差的过程：首先定义椭球元素，然后选择坐标系统，定义高斯投影，修改置信度，固定已知坐标，最后进行平差，得到待定点的bj-54坐标和基线边长，以及待定点和基线边长的精度评定。
二、GPS测量技术在工程测绘中的应用
在工程测量方面，应用GPS静态相对定位技术，布设精密工程控制网，用于城市和矿区油田地面沉降监测、大坝变形监测、高层建筑变形监测等精密工程。应用GPS实时动态定位技术（简称RTK）测绘各种比例尺地形图并用于施工放样。下面对其在工程测绘中的几点应用进行介绍：
（一）GPS-RTK 在地籍测量中应用内容
GPS-RTK 在地籍测量中的应用主要有两方面：一是图根控制测量，二是碎部测量。一般在较空旷的地区，地物较少，可用GPS-RTK直接碎部测量。而在村庄、城市内，建筑物、构筑物多且其结构较为复杂，宜用GPS-RTK做图根控制测量实时的给出图根点的三维坐标，然后用全站仪进行碎部测量。
1、GPS-RTK图根控制测量
传统控制测量大多采用边角网、导线网的方法施测，这些方法要求点间通视，不利于图根点位置选取，且其精度分布不均匀，在外业时不了解精度如何。GPS-RTK技术打破传统布网方案，点与点间不要求通视，RTK 控制测量速度快，并能实时了解定位精度，因此除了高精度控制测量采用 GPS 静态相对定位外，其他均采用 RTK 形式。
2、 GPS-RTK 碎部测量
GPS-RTK进行地籍测量中碎部测量时可直接根据测区内一些基准点进行各碎部点测量。安置好基准站，并输入必要已知数据后即可碎部测量。一般在较为空旷地区，地形地物较少、较简单地区用GPS-RTK直接碎部测量。
（二）GPS在建筑工程竣工测量中的应用
常规竣工测量方法(如经纬仪等)通常是布设控制网点后进行测量。这种方法要求点间通视，且测量精度不均匀，在外业中不能实时获得测量成果。竣工测量一般时间要求紧迫，且测绘内容比普通测图要求更详尽，因此选择GPS(特别是RTK)进行竣工测量成为一项重要内容。利用RTK进行竣工测量要注意以下几点：
(1)在丘陵地区RTK的作用距离不应超过4km，否则其观测精度无法得到保障。当已知控制点与测区距离小于3km，平面位置采用至少两个控制点投影解算其结果，不宜采用一个控制点解算。
(2)丘陵地区在高程方面，采用一个观测条件最好且距测区较近的控制点投影解算，其结果最可信，不宜采用两点或两点以上控制点高程投影解算。
(3)城镇规划竣工测量中，因楼房密度较大，而RTK接收机观测条件有一定限制，故在竣工细部测量中可使用全站仪+RTK方式。
（三）在公路工程中的测量
1、道路中线测量
（1）平面线形的确定为能准确测量道路路线纵断面和横断面，须拟合旧路路线平面线形，确定曲线计算要素，并进行道路逐桩坐标计算。
选点测量通过皮尺测量确定旧路中线位置，使用全站仪沿道路中线每隔10～30m测量一点坐标，曲线上适当加密，特殊位置可测定道路边线坐标，并绘制草图做好记录，供路线设计参考使用。穿线交点根据所测道路中线上各点坐标，利用CASS成图软件按野外实测点号进行展点并保存，然后在纬地Hint CAD软件下打开CASS展点文件进行穿线交点，反复审查路线直至合理，直接采集路线交点坐标。拟合曲线根据《公路勘测设计规范》要求，确定曲线半径，反复拟合，直到平面线形尽量与旧有路线一致。根据交点坐标和曲线半径等要素，计算逐桩坐标。
（2）道路中线放样根据逐桩坐标表，使用全站仪中桩放样，每隔10m放一点，用钉子和红油漆标注中桩里程。
2、应用于公路选线
应用于线路勘察设计在公路选线过程中，存在一个问题即如何准确选择路线才可避开居民点、农田及地势崎岖的地带，这就可利用实时动态(RTK)定位技术，把车载GPS-RTK接收机做为流动站，按原路中线方向进行间隔数据采集，另选一个已知点作为参考站，遇重要地物就准确定位，之后将数据导入计算机，利用软件就能在计算机上选线。设计人员在地形图上定线后，还应把公路中的线在地面上也标定出来。
公路定线多在大比例尺(1:1000或1:2000)带状地形图上进行。用传统方法测图，先建立控制点，然后进行碎部测量，绘制成大比例尺地形图，该方法工作量大，速度慢，用时长。采用RTK实时动态定位测量技术可完全克服该缺点，只需在沿线每个碎部点上停留一两分钟，即可获得每点坐标、高程。结合点特征编码及属性信息，构成带状所有碎部点的数据，在室内将点的组合数据导入计算机，即可用绘图软件成图。大大降低测图难度，省时、省力，非常实用。
（四）GPS在大坝变形监测上的应用
与传统大坝安全变形观测技术相比，GPS设备有许多优点。 GPS只需固定在一个地方而不需要去读数，GPS测量的数据是三维的，因此它能提供大坝在垂直方向和水平方向的变形信息。同样重要的是GPS系统非常适于自动观测。由于大坝管理人员正致力于劳动力的精简，因此自动装置显得越来越重要。
结束语
GPS测量技术的普及，在保证质量前提下，又提高了工作效率，给各应用领域带来巨大效益。与传统手段相比，GPS技术有巨大优势：测量精度高、操作简便、仪器体积小、便于携带、全天候操作、观测点之间无须通视等。相信不久的将来，GPS技术会得到更进一步的的发展。
参考文献
[1]张延忠.GPS测量技术在工程测绘中的应用及特点[J].科技传播,2011年7期.
[2]何国新.GPS测量技术在地籍测量中的应用[J].城市建设理论研究（电子版）,2013年34期.
[3]李元勃.GPS测量技术在泰宁城关至上青公路工程中的应用[J]. 公路与汽运,2013年5期.