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摘要：目前，GPS技术已经广泛应用于大地测量，工程测量等方面，尤其是实时动态RTK测量技术的应用，更显示了全球卫星定位系统的强大生命力。本文作者介绍了GPS测量技术的原理及方法，并对GPS工程测量技术的应用进行了探讨，以供大家交流。
关键词：GPS；工程测量；应用
一、GPS测量技术的原理及方法
1.GPS测量技术的原理
GPS测量技术的基本原理是以测量中的距离交会定点原理为相关依据的，通过空间分布的卫星及其与地面测量点之间距离的相互交会，从而获取地面测量点的三维坐标位置。由于GPS系统由空间、地面控制和相关用户三大部分组成。其中，空间部分为GPS卫星，地面控制部分为地面监控系统，用户设部分则为GPS信号接收机。因此，对GPS测量技术工作原理的理解可以简化分为绝对定位和相对定位两种。
（1）绝对定位原理
视GPS卫星为己知点，在待测点设置GPS接收机，在某一时刻同时接收到3颗或3颗以上的卫星所发出信号时，对其所测得数据进行处理和计算。从而求得该时刻接收机测站点到卫星距离，并根据卫星星历查到该时刻3颗卫星三维坐标，再由相关公式求得待测点三维坐标。再加上，GPS系统能保证地球上任意一点在任意时刻都可以同时观测到4颗卫星，为GPS卫星对相关观测点的经纬度及高度的采集提供了保证.从而实现了GPS测量技术的导航、定位、授时等相关功能。
（2）相对定位原理
用两台GPS用户接收机分别安置于测量基线的两端，对相同的GPS卫星进行同步观测，从而测量基线的端点在WGS一84坐标系中的相对位置。
2.GPS的测量方法
GPS的测量方法主要取决于GPS测量的作业模式，不同的作业模式，其作业方法、观测时间及应用范围都不同。目前，作业模式主要有静态定位、快速静态定位、准动态定位和动态定位等几种。当前，GPS静态或快速静态方法建立沿线总体控制测量，为勘测阶段测绘带状地形图、路线平面、纵断面测量提供的依据，在施工阶段为桥梁、隧道建立施工控制网是比较普及的，而且实时GPS动态测量即RTK定位技术也被逐渐应用到公路测量中。RTK定位技术既保留了GPS测量的高精度，又具有实时性。所以RTK技术可以用于施工放样当中，而经典的GPS测量则不能进行施工放样。
RTK定位技术是以载波相位观测值为根据的实时差分GPS技术，它是GPS测量技术发展的一个新突破，无论静态定位还是准动态定位等定位模式，由于数据处理滞后，所以无法实时解算出定位结果，而且也无法对观测数据进行检核，这就难以保证观测数据的质量，在实际工作中经常需要往返重测由于粗差造成的不合格观测成果，这就降低了GPS测量的工作效率。而RTK技术建立了无线数据通讯，取点位精度较高的首级控制点作为基准点，安置一台接收机作为参考站，对卫星进行连续观测，流动站上的接收机在接收卫星信号的同时，通过无线电传输设备接收基地上的观测数据，随机计算机根据相对定位的原理实时计算显示出流动站的三维坐标和测量精度，这样就可以实时监测待定点的数据观测质量和基线解算结果的收敛情况，从而减少多余的观测，提高了工作效率。
二、GPS观测数据处理
GPS数据预处理是对原始观测数据进行编辑、加工与整理、分流出各种专用的信息文件，为进一步的平差计算做准备。从原始记录中，通过解码将各项数据分类整理，剔除无效观测值和信息，形成各種数据文件，如星历文件、观测文件和测站信息文件等，然后进行观测数据的平滑、滤波、周跳探测、载波相位观测值的修复以及对观测值进行各项必要的改正。观测成果的外业检核是确保外业观测质量，实现预期定位精度的重要环节。所以当观测结束后，必须在测区及时对外业的观测数据质量进行检核和评价，以便及时发现不合格的数据，并根据情况采取淘汰或重测、补测措施。
同步观测数据的检核，主要指观测数据的剔除和观测值的残差之差。应用GPS技术进行土地利用调查控制测量，首先应对原始观测数据进行预处理，解算出各基线向量，然后再对同步观测数据进行检核、重复边的检核以及环闭合差的检核，并且3种检核应满足现行GPS测量规范的精度指标要求。观测数据预处理完毕之后，根据预处理所获得的标准化数据文件，便可以观测数据的平差计算。
三、GPS 在工程测量中的应用
1.常规静态测量
这种模式采用两台（或两台以上）GPS 接收机，分别安置在一条或数条基线的两端，同步观测4颗以上卫星，每时段根据基线长度和测量等级观测45分钟以上的时间。这种模式一般可以达到5mm+1ppm 的相对定位精度。常规静态测量常用于建立全球性或国家级大地控制网，建立地壳运动监测网、建立长距离检校基线、进行岛屿与大陆联测、钻井定位及精密工程控制网建立等。
2.快速静态测量
这种模式是在一个已知测站上安置一台GPS接收机作为基准站，连续跟踪所有可见卫星。移动站接收机依次到各待测测站，每测站观测数分钟。这种模式常用于控制网的建立及其加密、工程测量、地籍测量等。需要注意的是这种方法要求在观测时段内确保有5颗以上卫星可供观测；流动点与基准点相距应不超过20km。
3.准动态测量
这种模式是在一个已知测站上安置一台GPS接收机作为基准站，连续跟踪所有可见卫星。移动站接收机在进行初始化后依次到各待测测站，每测站观测几个历元数据。这种方法不同于快速静态，除了观测时间不一样外，它要求移动站在搬站过程中不能失锁，并且需要先在已知点或用其它方式进行初始化。这种模式可用于开阔地区的加密控制测量、工程定位及碎部测量、剖面测量及线路测量等。需要注意的是这种方法要求在观测时段内确保有5颗以上卫星可供观测；流动点与基准点相距应不超过20km。另外，有一种连续动态测量，也属于这种模式。这种测量是在一个基准点安置接收机连续跟踪所有可见卫星。流动接收机在初始化后开始连续运动，并按指定的时间间隔自动记录数据。这种方法常用于精密测定运动目标的轨迹、测定道路的中心线、剖面测量、航道测量等。
4.实时动态测量
实时动态测量则是实时得到高精度的测量结果。这种模式具体方法是：在一个已知测站上架设GPS基准站接收机和数据链，连续跟踪所有可见卫星，并通过数据链向移动站发送数据。移动站接收机通过移动站数据链接收基准站发射来的数据，并在机进行处理，从而实时得到移动站的高精度位置。DGPS通常叫做实时差分测量，精度为亚米级到米级，这种方式是基准站将基准站上测量得到的RTCM数据通过数据链传输到移动站，移动站接收到RTCM数据后，自动进行解算，得到经差分改正以后的坐标。RTK则是以载波相位观测量为根据的实时差分GPS测量，它是GPS测量技术发展中的一个新突破。它的工作思路与DGPS相似，只不过是基准站将观测数据发送到移动站，移动站接收机再采用更先进的在机处理方法进行处理，从而得到精度比DGPS高得多的实时测量结果。这种方法的精度一般为2厘米左右。
结 语
GPS定位测量技术以其高精准度、经济效益高等特点、优势，在工程测绘中的应用相当广泛，为促进工程测绘的良好发展提供了有利的技术保障，也为提高工程测绘的测量精度确保测绘结果的科学可靠创造了良好条件，大大加快了信息全球化趋势的发展及社会经济发展与进步。
参考文献：
[1]周晓愚，叶韬，GPS 系统的原理及其在房屋建设测量中的应用[J]价值工程 2010，9
[2]潘建华.测绘新技术在工程测量中的应用[J]科海故事博览·科技探索2012，5
关键词：GPS；工程测量；应用
一、GPS测量技术的原理及方法
1.GPS测量技术的原理
GPS测量技术的基本原理是以测量中的距离交会定点原理为相关依据的，通过空间分布的卫星及其与地面测量点之间距离的相互交会，从而获取地面测量点的三维坐标位置。由于GPS系统由空间、地面控制和相关用户三大部分组成。其中，空间部分为GPS卫星，地面控制部分为地面监控系统，用户设部分则为GPS信号接收机。因此，对GPS测量技术工作原理的理解可以简化分为绝对定位和相对定位两种。
（1）绝对定位原理
视GPS卫星为己知点，在待测点设置GPS接收机，在某一时刻同时接收到3颗或3颗以上的卫星所发出信号时，对其所测得数据进行处理和计算。从而求得该时刻接收机测站点到卫星距离，并根据卫星星历查到该时刻3颗卫星三维坐标，再由相关公式求得待测点三维坐标。再加上，GPS系统能保证地球上任意一点在任意时刻都可以同时观测到4颗卫星，为GPS卫星对相关观测点的经纬度及高度的采集提供了保证.从而实现了GPS测量技术的导航、定位、授时等相关功能。
（2）相对定位原理
用两台GPS用户接收机分别安置于测量基线的两端，对相同的GPS卫星进行同步观测，从而测量基线的端点在WGS一84坐标系中的相对位置。
2.GPS的测量方法
GPS的测量方法主要取决于GPS测量的作业模式，不同的作业模式，其作业方法、观测时间及应用范围都不同。目前，作业模式主要有静态定位、快速静态定位、准动态定位和动态定位等几种。当前，GPS静态或快速静态方法建立沿线总体控制测量，为勘测阶段测绘带状地形图、路线平面、纵断面测量提供的依据，在施工阶段为桥梁、隧道建立施工控制网是比较普及的，而且实时GPS动态测量即RTK定位技术也被逐渐应用到公路测量中。RTK定位技术既保留了GPS测量的高精度，又具有实时性。所以RTK技术可以用于施工放样当中，而经典的GPS测量则不能进行施工放样。
RTK定位技术是以载波相位观测值为根据的实时差分GPS技术，它是GPS测量技术发展的一个新突破，无论静态定位还是准动态定位等定位模式，由于数据处理滞后，所以无法实时解算出定位结果，而且也无法对观测数据进行检核，这就难以保证观测数据的质量，在实际工作中经常需要往返重测由于粗差造成的不合格观测成果，这就降低了GPS测量的工作效率。而RTK技术建立了无线数据通讯，取点位精度较高的首级控制点作为基准点，安置一台接收机作为参考站，对卫星进行连续观测，流动站上的接收机在接收卫星信号的同时，通过无线电传输设备接收基地上的观测数据，随机计算机根据相对定位的原理实时计算显示出流动站的三维坐标和测量精度，这样就可以实时监测待定点的数据观测质量和基线解算结果的收敛情况，从而减少多余的观测，提高了工作效率。
二、GPS观测数据处理
GPS数据预处理是对原始观测数据进行编辑、加工与整理、分流出各种专用的信息文件，为进一步的平差计算做准备。从原始记录中，通过解码将各项数据分类整理，剔除无效观测值和信息，形成各種数据文件，如星历文件、观测文件和测站信息文件等，然后进行观测数据的平滑、滤波、周跳探测、载波相位观测值的修复以及对观测值进行各项必要的改正。观测成果的外业检核是确保外业观测质量，实现预期定位精度的重要环节。所以当观测结束后，必须在测区及时对外业的观测数据质量进行检核和评价，以便及时发现不合格的数据，并根据情况采取淘汰或重测、补测措施。
同步观测数据的检核，主要指观测数据的剔除和观测值的残差之差。应用GPS技术进行土地利用调查控制测量，首先应对原始观测数据进行预处理，解算出各基线向量，然后再对同步观测数据进行检核、重复边的检核以及环闭合差的检核，并且3种检核应满足现行GPS测量规范的精度指标要求。观测数据预处理完毕之后，根据预处理所获得的标准化数据文件，便可以观测数据的平差计算。
三、GPS 在工程测量中的应用
1.常规静态测量
这种模式采用两台（或两台以上）GPS 接收机，分别安置在一条或数条基线的两端，同步观测4颗以上卫星，每时段根据基线长度和测量等级观测45分钟以上的时间。这种模式一般可以达到5mm+1ppm 的相对定位精度。常规静态测量常用于建立全球性或国家级大地控制网，建立地壳运动监测网、建立长距离检校基线、进行岛屿与大陆联测、钻井定位及精密工程控制网建立等。
2.快速静态测量
这种模式是在一个已知测站上安置一台GPS接收机作为基准站，连续跟踪所有可见卫星。移动站接收机依次到各待测测站，每测站观测数分钟。这种模式常用于控制网的建立及其加密、工程测量、地籍测量等。需要注意的是这种方法要求在观测时段内确保有5颗以上卫星可供观测；流动点与基准点相距应不超过20km。
3.准动态测量
这种模式是在一个已知测站上安置一台GPS接收机作为基准站，连续跟踪所有可见卫星。移动站接收机在进行初始化后依次到各待测测站，每测站观测几个历元数据。这种方法不同于快速静态，除了观测时间不一样外，它要求移动站在搬站过程中不能失锁，并且需要先在已知点或用其它方式进行初始化。这种模式可用于开阔地区的加密控制测量、工程定位及碎部测量、剖面测量及线路测量等。需要注意的是这种方法要求在观测时段内确保有5颗以上卫星可供观测；流动点与基准点相距应不超过20km。另外，有一种连续动态测量，也属于这种模式。这种测量是在一个基准点安置接收机连续跟踪所有可见卫星。流动接收机在初始化后开始连续运动，并按指定的时间间隔自动记录数据。这种方法常用于精密测定运动目标的轨迹、测定道路的中心线、剖面测量、航道测量等。
4.实时动态测量
实时动态测量则是实时得到高精度的测量结果。这种模式具体方法是：在一个已知测站上架设GPS基准站接收机和数据链，连续跟踪所有可见卫星，并通过数据链向移动站发送数据。移动站接收机通过移动站数据链接收基准站发射来的数据，并在机进行处理，从而实时得到移动站的高精度位置。DGPS通常叫做实时差分测量，精度为亚米级到米级，这种方式是基准站将基准站上测量得到的RTCM数据通过数据链传输到移动站，移动站接收到RTCM数据后，自动进行解算，得到经差分改正以后的坐标。RTK则是以载波相位观测量为根据的实时差分GPS测量，它是GPS测量技术发展中的一个新突破。它的工作思路与DGPS相似，只不过是基准站将观测数据发送到移动站，移动站接收机再采用更先进的在机处理方法进行处理，从而得到精度比DGPS高得多的实时测量结果。这种方法的精度一般为2厘米左右。
结 语
GPS定位测量技术以其高精准度、经济效益高等特点、优势，在工程测绘中的应用相当广泛，为促进工程测绘的良好发展提供了有利的技术保障，也为提高工程测绘的测量精度确保测绘结果的科学可靠创造了良好条件，大大加快了信息全球化趋势的发展及社会经济发展与进步。
参考文献：
[1]周晓愚，叶韬，GPS 系统的原理及其在房屋建设测量中的应用[J]价值工程 2010，9
[2]潘建华.测绘新技术在工程测量中的应用[J]科海故事博览·科技探索2012，5