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摘要：本文由GPS测绘技术的基本原理出发，细致分析了其特点与优势。结合这些讨论，本文重点探讨了GPS测绘技术在工程测量中的应用，包括应用的广泛性、多样性和实例等方面。
关键词 GPS 工程测量 应用
引言 社会的快速发展对工程的可靠性与安全性提出了更高的挑战。作为每项工程中的重中之重，工程测量须在精确性和准确性方面体现出新的突破。在排除人为因素和控制因素等影响之后，为了提高定位精度，减少工程误差，发展新的测绘技术势在必行。在各种新测绘技术中，GPS测绘技术拥有众多独特的优势，例如成本低和精度高等。GPS测绘技术已成为工程测量中采用的定位技术的发展主流。
一、GPS测绘技术
1、概念与系统组成
GPS（Global Positioning System，全球定位系統）始于美国军方的一项定位的研究。现在普遍指代利用定位卫星系统在全球范围内实现实时定位导航的一套系统。GPS系统主要由空间星座、地面监控和用户设备三部分组成。空间星座部分由24颗（3颗为备用）均匀分布于6个轨道平面上的卫星构成。卫星可与地面进行通讯，并载有轨道和姿态控制系统。在定位原理中，最重要的是星载时钟。地面监控部分由主控站、天线站和监测站构成。用户设备主要指GPS接收机，用以接收信号和计算处理传来的数据。
2、基本原理
空间星座部分是实现卫星定位的基础。星座卫星的特殊分布保证了在地球上任意时刻、任意地点都可以看到至少四颗卫星。每颗卫星都有严格的轨道和周期，它们的位置数据组成了所谓的星历。并且，星座卫星每时每刻都在向地面发送二进制伪码导航电文。这些电文需经过一系列复杂的处理，并被用户端接收。
简单地解释来说，我们可以将这四颗卫星理解为四维坐标系中的四个参考坐标。用户端接收到的信号可以通过运算得到此点与三颗卫星的距离（尽管是计算规则要求下的伪距，即相对距离，而非实际距离），而这三颗卫星的具体位置可由星历得到，此时，我们可以得到接收端的三维坐标。但是，由于接收端处的时钟与星载时钟并不同步，此时需要引入第四颗卫星来修正时差。也就是说，用这四颗卫星便可高精度地定位接收端的位置。并且，由于星历可以提供卫星位置的预测，且伪距的计算系数中包含光速（信号传播时间很短），所以也可以实现精确地动态定位。当然，实际的运算包含了大量的修正，比如空气信号延迟、多路径效应差、星历误差等，但是由于引入了相对位置的计算，使得大部分误差得以抵消。这从另一方面体现了GPS技术的精确性。
3、特点与优势
（1）采用导航电文作为传递信息的方式，避开了大气层的干扰，故而可以进行全天候的观测；
（2）卫星系统特殊分布，覆盖全球；
（3）采用卫星系统作为定位的基点，用四颗卫星定位及修正误差，大大提高了精度，且对观测站没有要求；
（4）信号传播时间可被修正，故而能够实现移动定位，且快速高效；
（5）只需任意终端即可接入，故而成本低廉，应用广泛，功能繁多。
二、GPS测绘技术与工程测量
1、工程测量对测绘技术的要求
工程测量涵盖了工程建设中所有测绘阶段的工作，在工程的设计、施工、竣工和管理阶段都起到了重要作用。可以说，工程测量是一项工程能否成功的基础和关键。特别地，现代工程往往面临更严峻的挑战。工程测量的重要地位使得它对所需采用的测绘技术提出了很高的要求：
（1）设计图纸时，如有较大误差，将是差之毫厘失之千里的错误，因此测绘的结果必须保证很高的准确度；
（2）施工现场的地形往往复杂或广阔，因此设备需便携小巧；
（3）工期有限，效率就是效益，因此测绘需快捷、高效；
（4）应追求资金少，产值高，因此测绘需要较少资金投入；
（5）能够追踪工程进行的每一阶段，能够及时获得施工效果和成果的数据。
通过以上几点可发现，GPS测绘技术完美满足了这些要求。
2、GPS在工程测量中的常见应用
GPS在工程测量中已经获得了广泛的应用，在铁路、道路与高速公路、桥梁、水利、建筑等工程的施工过程中都有不小的贡献。不仅是设计过程之前的测绘，GPS技术也可用于放样、施工和监测管理等方面。也就是说，GPS技术适用于工程测量的每个任务。以下就分析GPS在一些工程领域中的应用情况。
铁路工程往往操作面积广，且常常需在不适宜的甚至恶劣的环境下施工。也就是说，测绘过程必须在大范围内进行，且要尽量消除环境气候等自然因素的影响。在铁路工程测量中，最常见的方法是GPS快速静态定位与动态定位相结合的方法，此方法又被称为实时动态（RTK）定位技术。设置基准站和流动站，将流动站的仪器初始化后移动的控制点，在控制点静止观测数分钟，之后重新移动和初始化。将基准站和流动站的数据比较分析即可获得测绘结果。近年来，GPS仪器的研究进展很快，数据初始时间间隔越来越短，进一步提高了效率。而且，近期还发展了很多传统定位技术与GPS定位技术混合使用的方法，大大提高了效率。
道路与高速公路工程通常涉及广阔的区域，且区域地形复杂。在大范围测量时，GPS技术可以有更高的精度。而无论是建设城市主干道或者是省际高速公路，都要求测绘设备便于移动。一般的流程是：完成GPS网的设计后现场埋石定点，通过GPS观测和记录获得数据，之后解析数据判断质量是否合格。道路施工同样采取实时动态（RTK）定位技术。前期合理的勘测工作，操作过程中对影响GPS效果的因素的控制，这些都有助于提高GPS测绘效果。
桥梁的承重结构特殊，因此对定位定点的要求更加严苛。GPS测绘结果的高精度保证了设计的科学性和准确性。而且，施工结束之后，GPS技术还可用于桥梁变形的监测。管理阶段同样是工程测量的重要部分。
水利工程一般地形复杂，且环境不连续，因此不宜使用传统探测方法，而是应该使用能够精确定位点的坐标的GPS技术。与铁路工程中的测绘过程相似，测绘前期应根据具体勘测情况选择好控制点，之后安装设备，然后采取动态定位的方法，获取并分析流动站和基准站的数据得出结果。
建筑的承包商要求效益，应在最短的时间内得到高质量的测绘结果。现代建筑往往更为复杂，占地面积大，楼层高，而且要考虑与周围环境的相互作用以及符合区域发展规划。传统测量无法保证精度与施工时间，因此无论在施工过程中还是工期结束后都有可能造成不良结果。GPS测绘能够克服这些困难，并且能够在施工过程中实时监测桩位放样的过程，提高了效率和工程质量。
由于GPS技术的优势明显，因此很多重要的工程都采用了这项技术。三峡水利枢纽是我国水利工程的一座里程碑，小浪底工程也是重要的水利枢纽，上海市宝山区的道路建设工程惠及民生，中铁各局的铁路建设促进了国民经济的发展，这些工程都采用了GPS技术作为测绘测量的主要手段之一。可见，GPS技术已经是一项成熟的测绘技术，而且正随着时代的变化快速发展着。
结束语
GPS测绘技术拥有诸多优点。实际上，在工程测量中，尤其在地形和定位测量中，GPS技术有着不可比拟的优势。低成本高精度意味着低投入高效率，这对于一般的商业运作来说是非常有利的。因此，GPS测绘技术已成为一般工程测量的主流测绘技术之一，而此结果又会反过来刺激GPS技术的进一步发展和推广。这将是一个积极的循环，适应了时代的发展和工程的需求。
参考文献：
[1]夏庆元，刘淑华，GPS技术在公路测量中的应用前景及现状[J]，建筑与发展，2010：26-26
[2]钟飞，GPS 在工程测绘中的应用[J]，科技资讯，2009，（12）
[3]江浪清，GPS新测绘技术在工程测量中的应用[J]，科技向导，2010（10）
[4]工铁军，史悦，浅议GPS在工程测量中的应用[J]，黑龙江交通科技，2009（6）
关键词 GPS 工程测量 应用
引言 社会的快速发展对工程的可靠性与安全性提出了更高的挑战。作为每项工程中的重中之重，工程测量须在精确性和准确性方面体现出新的突破。在排除人为因素和控制因素等影响之后，为了提高定位精度，减少工程误差，发展新的测绘技术势在必行。在各种新测绘技术中，GPS测绘技术拥有众多独特的优势，例如成本低和精度高等。GPS测绘技术已成为工程测量中采用的定位技术的发展主流。
一、GPS测绘技术
1、概念与系统组成
GPS（Global Positioning System，全球定位系統）始于美国军方的一项定位的研究。现在普遍指代利用定位卫星系统在全球范围内实现实时定位导航的一套系统。GPS系统主要由空间星座、地面监控和用户设备三部分组成。空间星座部分由24颗（3颗为备用）均匀分布于6个轨道平面上的卫星构成。卫星可与地面进行通讯，并载有轨道和姿态控制系统。在定位原理中，最重要的是星载时钟。地面监控部分由主控站、天线站和监测站构成。用户设备主要指GPS接收机，用以接收信号和计算处理传来的数据。
2、基本原理
空间星座部分是实现卫星定位的基础。星座卫星的特殊分布保证了在地球上任意时刻、任意地点都可以看到至少四颗卫星。每颗卫星都有严格的轨道和周期，它们的位置数据组成了所谓的星历。并且，星座卫星每时每刻都在向地面发送二进制伪码导航电文。这些电文需经过一系列复杂的处理，并被用户端接收。
简单地解释来说，我们可以将这四颗卫星理解为四维坐标系中的四个参考坐标。用户端接收到的信号可以通过运算得到此点与三颗卫星的距离（尽管是计算规则要求下的伪距，即相对距离，而非实际距离），而这三颗卫星的具体位置可由星历得到，此时，我们可以得到接收端的三维坐标。但是，由于接收端处的时钟与星载时钟并不同步，此时需要引入第四颗卫星来修正时差。也就是说，用这四颗卫星便可高精度地定位接收端的位置。并且，由于星历可以提供卫星位置的预测，且伪距的计算系数中包含光速（信号传播时间很短），所以也可以实现精确地动态定位。当然，实际的运算包含了大量的修正，比如空气信号延迟、多路径效应差、星历误差等，但是由于引入了相对位置的计算，使得大部分误差得以抵消。这从另一方面体现了GPS技术的精确性。
3、特点与优势
（1）采用导航电文作为传递信息的方式，避开了大气层的干扰，故而可以进行全天候的观测；
（2）卫星系统特殊分布，覆盖全球；
（3）采用卫星系统作为定位的基点，用四颗卫星定位及修正误差，大大提高了精度，且对观测站没有要求；
（4）信号传播时间可被修正，故而能够实现移动定位，且快速高效；
（5）只需任意终端即可接入，故而成本低廉，应用广泛，功能繁多。
二、GPS测绘技术与工程测量
1、工程测量对测绘技术的要求
工程测量涵盖了工程建设中所有测绘阶段的工作，在工程的设计、施工、竣工和管理阶段都起到了重要作用。可以说，工程测量是一项工程能否成功的基础和关键。特别地，现代工程往往面临更严峻的挑战。工程测量的重要地位使得它对所需采用的测绘技术提出了很高的要求：
（1）设计图纸时，如有较大误差，将是差之毫厘失之千里的错误，因此测绘的结果必须保证很高的准确度；
（2）施工现场的地形往往复杂或广阔，因此设备需便携小巧；
（3）工期有限，效率就是效益，因此测绘需快捷、高效；
（4）应追求资金少，产值高，因此测绘需要较少资金投入；
（5）能够追踪工程进行的每一阶段，能够及时获得施工效果和成果的数据。
通过以上几点可发现，GPS测绘技术完美满足了这些要求。
2、GPS在工程测量中的常见应用
GPS在工程测量中已经获得了广泛的应用，在铁路、道路与高速公路、桥梁、水利、建筑等工程的施工过程中都有不小的贡献。不仅是设计过程之前的测绘，GPS技术也可用于放样、施工和监测管理等方面。也就是说，GPS技术适用于工程测量的每个任务。以下就分析GPS在一些工程领域中的应用情况。
铁路工程往往操作面积广，且常常需在不适宜的甚至恶劣的环境下施工。也就是说，测绘过程必须在大范围内进行，且要尽量消除环境气候等自然因素的影响。在铁路工程测量中，最常见的方法是GPS快速静态定位与动态定位相结合的方法，此方法又被称为实时动态（RTK）定位技术。设置基准站和流动站，将流动站的仪器初始化后移动的控制点，在控制点静止观测数分钟，之后重新移动和初始化。将基准站和流动站的数据比较分析即可获得测绘结果。近年来，GPS仪器的研究进展很快，数据初始时间间隔越来越短，进一步提高了效率。而且，近期还发展了很多传统定位技术与GPS定位技术混合使用的方法，大大提高了效率。
道路与高速公路工程通常涉及广阔的区域，且区域地形复杂。在大范围测量时，GPS技术可以有更高的精度。而无论是建设城市主干道或者是省际高速公路，都要求测绘设备便于移动。一般的流程是：完成GPS网的设计后现场埋石定点，通过GPS观测和记录获得数据，之后解析数据判断质量是否合格。道路施工同样采取实时动态（RTK）定位技术。前期合理的勘测工作，操作过程中对影响GPS效果的因素的控制，这些都有助于提高GPS测绘效果。
桥梁的承重结构特殊，因此对定位定点的要求更加严苛。GPS测绘结果的高精度保证了设计的科学性和准确性。而且，施工结束之后，GPS技术还可用于桥梁变形的监测。管理阶段同样是工程测量的重要部分。
水利工程一般地形复杂，且环境不连续，因此不宜使用传统探测方法，而是应该使用能够精确定位点的坐标的GPS技术。与铁路工程中的测绘过程相似，测绘前期应根据具体勘测情况选择好控制点，之后安装设备，然后采取动态定位的方法，获取并分析流动站和基准站的数据得出结果。
建筑的承包商要求效益，应在最短的时间内得到高质量的测绘结果。现代建筑往往更为复杂，占地面积大，楼层高，而且要考虑与周围环境的相互作用以及符合区域发展规划。传统测量无法保证精度与施工时间，因此无论在施工过程中还是工期结束后都有可能造成不良结果。GPS测绘能够克服这些困难，并且能够在施工过程中实时监测桩位放样的过程，提高了效率和工程质量。
由于GPS技术的优势明显，因此很多重要的工程都采用了这项技术。三峡水利枢纽是我国水利工程的一座里程碑，小浪底工程也是重要的水利枢纽，上海市宝山区的道路建设工程惠及民生，中铁各局的铁路建设促进了国民经济的发展，这些工程都采用了GPS技术作为测绘测量的主要手段之一。可见，GPS技术已经是一项成熟的测绘技术，而且正随着时代的变化快速发展着。
结束语
GPS测绘技术拥有诸多优点。实际上，在工程测量中，尤其在地形和定位测量中，GPS技术有着不可比拟的优势。低成本高精度意味着低投入高效率，这对于一般的商业运作来说是非常有利的。因此，GPS测绘技术已成为一般工程测量的主流测绘技术之一，而此结果又会反过来刺激GPS技术的进一步发展和推广。这将是一个积极的循环，适应了时代的发展和工程的需求。
参考文献：
[1]夏庆元，刘淑华，GPS技术在公路测量中的应用前景及现状[J]，建筑与发展，2010：26-26
[2]钟飞，GPS 在工程测绘中的应用[J]，科技资讯，2009，（12）
[3]江浪清，GPS新测绘技术在工程测量中的应用[J]，科技向导，2010（10）
[4]工铁军，史悦，浅议GPS在工程测量中的应用[J]，黑龙江交通科技，2009（6）