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摘要：随着科学技术的不断发展，GPS测量技术已发展成为包含静态测量、快速静态测量、实时动态测量（RTK）、连续运行参考站（CORS系统）等多种作业模式的定位技术，这使得GPS测量能够满足各种不同精度的测量要求，并在工程测量的各个方面得到广泛应用。本文通过实例，对GPS测量技术的优点及具体应用特点进行相关阐述。
关键词：GPS测量技术；多模式作业；工程测量
一、GPS测量技术的优点
GPS测量技术与传统的测量方法相比具有的优势：
①GPS测量的各测站间无须通视，从而使得测站的布设更加自由、方便，省去了不必要的过渡点，能够有效节约观测费用、减少必要的观测时间；②GPS测量技术可以同时提供点位的三维坐标（GPS测量在测定点位的平面位置同时，也能够提供点位的大地高）；③GPS測量能够全天时、全天候作业；④GPS测量速度快（E级GPS静态测量单一测站的观测时间一般为40～60min，等级越高，观测时间越长；GPS实时动态测量（RTK）技术、连续运行参考站（CORS系统）测量技术，在移动站完成基站连接并达到固定解后，几秒钟便能够实现点位定位）；⑤GPS测量技术能够提供从外业测量数据采集、存储、传输到内业数据处理的一站式服务，可实现观测的自动化。
二、GPS测量技术在工程测量中的应用实例分析
GPS测量技术与全站仪测量技术在实际工作中都得到了广泛的应用，且各具优势：全站仪测量精度高、速度快，但各点位间需相互通视；GPS测量不要求通视，但需要保证接收机能够接收到足够数量、质量足够好的卫星信号，对点位的环境要求高。
全站仪测量技术应用时间长，经历几十年的发展、优化与改良，该技术已臻于成熟、完善；而GPS测量技术起步相对晚，从军用到民用各领域中的技术应用正蓬勃发展，且仍处在不断地优化、完善中。虽然，上述两种测量技术在工程实际中均得到广泛应用，但在满足相关规范及工程需要的前提下，两者的测量成果在精度等方面存在些许差别。本文以下部分，将通过工程实例中不同作业模式下的GPS测量成果与常规的全站仪测量成果间的对比，对两种技术进行实例分析。
（一）GPS静态测量（四等）与全站仪测量的成果对比分析
GPS静态测量模式主要用于控制点的测量上，为与全站仪测量技术形成有效对比，本文对采用两种测量方式下获取的某办公楼的竣工测量的控制测量成果数据进行对比分析（见表1）。
表1 某办公楼竣工控制测量成果对比
点号 坐标（m） 较差
（mm）
轴系 GPS静态测量 全站仪测量
A1 N 311713.998 311713.994 4
E 515684.098 515684.095 3
高程 27.818 27.812 6
A2 N 311465.977 311465.982 -5
E 515552.087 515552.087 0
高程 28.996 28.987 9
A3 N 310352.509 310352.505 4
E 518655.245 518655.251 -6
高程 27.574 27.570 4
A4 N 310556.944 310556.944 0
E 518639.601 518639.598 3
高程 25.530 25.523 7
从表1中数据可以看出，实例中的各控制点点位的GPS静态测量（四等）成果和全站仪测量成果的平面较差和高程较差能有效控制在10mm以内，两种测量技术均能够满足四等及以下的导线测量和水准测量（GPS高程拟合时需要额外的已知水准点数据）的要求。
GPS静态定位技术相比于全站仪测量有很多优势（详情见第一节中内容）——它定位快速、高效、无需通视、节省人力、物力、作业范围大，所以在满足工程需要的前提下，GPS静态测量技术的经济效益较突出，在市场竞争激烈的大环境下具有广阔的市场前景。
（二）GPS实时动态测量（RTK）与全站仪测量的成果对比分析
GPS实时动态测量（RTK）操作方便，测量速度快，但定位精度相对较低，一般用于勘察定位、地形测量等对精度要求较低的工程测量项目中。本文对两种测量方式下获取的某客运专线勘察定位项目的测量成果进行对比分析（见表2）。
表 2 某客运专线勘察钻孔定位测量成果对比
点号 坐标（m） 较差
（mm）
轴系 GPS动态测量（RTK） 全站仪
3700 N 4449036.823 4449036.810 13
E 421627.440 421627.421 19
高程 9.583 9.603 -20
3730 N 4449111.407 4449111.427 -20
E 421664.187 421664.206 -19
高程 9.562 9.600 -38
3736 N 4449257.480 4449257.520 -40
E 421736.406 421736.457 -51
高程 5.537 5.580 -43
3739 N 4449287.156 4449287.141 15
E 421751.235 421751.162 73
高程 6.409 6.380 29
从表2中数据可以看出，GPS实时动态测量（RTK）和全站仪测量成果的平面较差能有效的控制在0.25m之内，且点位高程较差均小于50mm。由此可知，GPS实时动态测量（RTK）成果能够满足工程勘察中初勘平面允许误差0.50m，高程允许误差50mm，及详勘平面允许误差0.25m，高程允许误差50mm的要求。
由于，GPS实时动态测量（RTK）作业时，无需频繁地移动基准站、具有较大的作业半径，且避免了全站仪测量时需要通视的要求和分级布设控制网的复杂过程，故该测量技术能够大幅节约人力和时间，提高测量效率。实际工程中，我们需视各工程的具体技术要求，对GPS测量模式进行合理地选择。
三、GPS测量技术工程实际中的优化思路
上述两个工程实例对GPS测量优势和多种模式下的测量精度等做出了直观说明，实际中我们可以根据工程的实际情况和技术要求，在保证工程质量的前提下，对GPS测量技术的各种作业模式的进行必要地优化组合，必要时加入其他测量技术（例如导线测量技术等）来综合制定具体的施工方案，以实现节约生产成本、提高项目经济效益的目的。
四、结束语
GPS测量的内部符合精度高、无需通视、测量时间短、能够长距离、全天候作业等特点使得其在工程测量中具有明显的优势；GPS测量对点位的环境要求高的特点，需要我们在点位踏勘时考虑得更为周全，比如，测站布设时要选择空旷且无信号干扰的地方等；GPS测量时为得到高精度解，作业前首先要做好测区的星历分析，选择最佳的观测时段来保证外业测量成果的精度和可靠性，内业解算时可参考精密星历数据进行基线解算；GPS实时动态测量（RTK）、连续运行参考站（CORS系统）等动态模式作业时，移动端需在完成初始化并取得固定解后，再进行现场作业。在实际工程中，我们除利用能多模式作业的GPS测量技术外，可根据工程的实际需要，适当地结合全站仪测量等传统测绘技术，对工程项目进行优化设计，以达到高效、低成本完成工程目标的目的。
目前，昂贵的设备采购成本（特别是高精度的双频接收机）、不完善的基础设施建设（例如CORS基站等）、难以建立高精度的高程异常改正模型等成为了GPS测量技术推广、利用的限制条件，今后，价格低廉的高精度GPS信号接收设备的研发、单机多天线作业模式信号接收设备及配套软件的研发、高精度高程异常改正模型的建立等将成为未来GPS测量技术发展、推广的新方向。
关键词：GPS测量技术；多模式作业；工程测量
一、GPS测量技术的优点
GPS测量技术与传统的测量方法相比具有的优势：
①GPS测量的各测站间无须通视，从而使得测站的布设更加自由、方便，省去了不必要的过渡点，能够有效节约观测费用、减少必要的观测时间；②GPS测量技术可以同时提供点位的三维坐标（GPS测量在测定点位的平面位置同时，也能够提供点位的大地高）；③GPS測量能够全天时、全天候作业；④GPS测量速度快（E级GPS静态测量单一测站的观测时间一般为40～60min，等级越高，观测时间越长；GPS实时动态测量（RTK）技术、连续运行参考站（CORS系统）测量技术，在移动站完成基站连接并达到固定解后，几秒钟便能够实现点位定位）；⑤GPS测量技术能够提供从外业测量数据采集、存储、传输到内业数据处理的一站式服务，可实现观测的自动化。
二、GPS测量技术在工程测量中的应用实例分析
GPS测量技术与全站仪测量技术在实际工作中都得到了广泛的应用，且各具优势：全站仪测量精度高、速度快，但各点位间需相互通视；GPS测量不要求通视，但需要保证接收机能够接收到足够数量、质量足够好的卫星信号，对点位的环境要求高。
全站仪测量技术应用时间长，经历几十年的发展、优化与改良，该技术已臻于成熟、完善；而GPS测量技术起步相对晚，从军用到民用各领域中的技术应用正蓬勃发展，且仍处在不断地优化、完善中。虽然，上述两种测量技术在工程实际中均得到广泛应用，但在满足相关规范及工程需要的前提下，两者的测量成果在精度等方面存在些许差别。本文以下部分，将通过工程实例中不同作业模式下的GPS测量成果与常规的全站仪测量成果间的对比，对两种技术进行实例分析。
（一）GPS静态测量（四等）与全站仪测量的成果对比分析
GPS静态测量模式主要用于控制点的测量上，为与全站仪测量技术形成有效对比，本文对采用两种测量方式下获取的某办公楼的竣工测量的控制测量成果数据进行对比分析（见表1）。
表1 某办公楼竣工控制测量成果对比
点号 坐标（m） 较差
（mm）
轴系 GPS静态测量 全站仪测量
A1 N 311713.998 311713.994 4
E 515684.098 515684.095 3
高程 27.818 27.812 6
A2 N 311465.977 311465.982 -5
E 515552.087 515552.087 0
高程 28.996 28.987 9
A3 N 310352.509 310352.505 4
E 518655.245 518655.251 -6
高程 27.574 27.570 4
A4 N 310556.944 310556.944 0
E 518639.601 518639.598 3
高程 25.530 25.523 7
从表1中数据可以看出，实例中的各控制点点位的GPS静态测量（四等）成果和全站仪测量成果的平面较差和高程较差能有效控制在10mm以内，两种测量技术均能够满足四等及以下的导线测量和水准测量（GPS高程拟合时需要额外的已知水准点数据）的要求。
GPS静态定位技术相比于全站仪测量有很多优势（详情见第一节中内容）——它定位快速、高效、无需通视、节省人力、物力、作业范围大，所以在满足工程需要的前提下，GPS静态测量技术的经济效益较突出，在市场竞争激烈的大环境下具有广阔的市场前景。
（二）GPS实时动态测量（RTK）与全站仪测量的成果对比分析
GPS实时动态测量（RTK）操作方便，测量速度快，但定位精度相对较低，一般用于勘察定位、地形测量等对精度要求较低的工程测量项目中。本文对两种测量方式下获取的某客运专线勘察定位项目的测量成果进行对比分析（见表2）。
表 2 某客运专线勘察钻孔定位测量成果对比
点号 坐标（m） 较差
（mm）
轴系 GPS动态测量（RTK） 全站仪
3700 N 4449036.823 4449036.810 13
E 421627.440 421627.421 19
高程 9.583 9.603 -20
3730 N 4449111.407 4449111.427 -20
E 421664.187 421664.206 -19
高程 9.562 9.600 -38
3736 N 4449257.480 4449257.520 -40
E 421736.406 421736.457 -51
高程 5.537 5.580 -43
3739 N 4449287.156 4449287.141 15
E 421751.235 421751.162 73
高程 6.409 6.380 29
从表2中数据可以看出，GPS实时动态测量（RTK）和全站仪测量成果的平面较差能有效的控制在0.25m之内，且点位高程较差均小于50mm。由此可知，GPS实时动态测量（RTK）成果能够满足工程勘察中初勘平面允许误差0.50m，高程允许误差50mm，及详勘平面允许误差0.25m，高程允许误差50mm的要求。
由于，GPS实时动态测量（RTK）作业时，无需频繁地移动基准站、具有较大的作业半径，且避免了全站仪测量时需要通视的要求和分级布设控制网的复杂过程，故该测量技术能够大幅节约人力和时间，提高测量效率。实际工程中，我们需视各工程的具体技术要求，对GPS测量模式进行合理地选择。
三、GPS测量技术工程实际中的优化思路
上述两个工程实例对GPS测量优势和多种模式下的测量精度等做出了直观说明，实际中我们可以根据工程的实际情况和技术要求，在保证工程质量的前提下，对GPS测量技术的各种作业模式的进行必要地优化组合，必要时加入其他测量技术（例如导线测量技术等）来综合制定具体的施工方案，以实现节约生产成本、提高项目经济效益的目的。
四、结束语
GPS测量的内部符合精度高、无需通视、测量时间短、能够长距离、全天候作业等特点使得其在工程测量中具有明显的优势；GPS测量对点位的环境要求高的特点，需要我们在点位踏勘时考虑得更为周全，比如，测站布设时要选择空旷且无信号干扰的地方等；GPS测量时为得到高精度解，作业前首先要做好测区的星历分析，选择最佳的观测时段来保证外业测量成果的精度和可靠性，内业解算时可参考精密星历数据进行基线解算；GPS实时动态测量（RTK）、连续运行参考站（CORS系统）等动态模式作业时，移动端需在完成初始化并取得固定解后，再进行现场作业。在实际工程中，我们除利用能多模式作业的GPS测量技术外，可根据工程的实际需要，适当地结合全站仪测量等传统测绘技术，对工程项目进行优化设计，以达到高效、低成本完成工程目标的目的。
目前，昂贵的设备采购成本（特别是高精度的双频接收机）、不完善的基础设施建设（例如CORS基站等）、难以建立高精度的高程异常改正模型等成为了GPS测量技术推广、利用的限制条件，今后，价格低廉的高精度GPS信号接收设备的研发、单机多天线作业模式信号接收设备及配套软件的研发、高精度高程异常改正模型的建立等将成为未来GPS测量技术发展、推广的新方向。