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【摘 要】 当前，GPS技术在工程测量中的应用非常普遍，但也存在误差。在使用过程中，要减少误差带来的影响，本文就GPS在工程测量中的应用和发展等多项问题进行分析，进而提高精度控制。
【关键词】 GPS;概念;特点;应用
一、前言
GPS定位作为一種高科技术广泛应用于汽车、轮船等导航定位，以其高精度、低成本、操作简单等特点得到了各领域的广泛应用。其在工程测量中同样发挥重要作用。
二、GPS的内容和概述
我们知道，GPS主要分为三个部分，分别是空间卫星、地面控制、用户。其系统服务的内容从刚开始的导航扩展到了工程测绘中，完成了一次技术的变革。从上世纪的八十年代开始，我国就在加紧GPS方面的研究工作，特别是接收机的研究，投入了大量的人力和物力。而且，全球的航天技术飞速发展，在地球轨道运行的人造卫星逐渐增多。这就让GPS接收机的应用和研究非常普遍。也就是说，在航天业的发展，让GPS技术的研究进入了一个新的时代，不仅得到了快速的推动，技术也逐渐成熟。
1、空间卫星的部分
GPS的空间部分与卫星的联系紧密。一共有二十四颗卫星，它们具有多个不同的轨道平面。这些轨道中都分布有三到四颗卫星。在不同的轨道中，其平面的夹角为六十度。并且跟赤道平面的夹角为五十五度。轨道跟地球的距离为两万千米。这样分布卫星的好处在于能够让同一时刻都有四颗或者更多的卫星来对地球控制点进行探测。这种控制点的探测是任意方位的，具有实时性。
2、地面控制部分
地面控制部分是GPS的重点。这是相对于空间卫星部分而言的。其主要包括主控站、注入站、监测站三个部分。地面监控的目的是确保GPS的正常运行。维护其在运行过程中发生的状况，并进行合理地调控，将出现的情况进行研究和分析。并且，在进行数据检测和卫星时间的计算时，需要对卫星运行的误差进行监控并进行修正。对于修正后的数据信息，需要进行汇编后合成数字信息，并在卫星的相关设备中进行反馈。基于原子钟系统。对GPS的运行和工作进行实时监控和高度的维护。
3、用户
这里用户的概念是相对于GPS而言的。指的是服务整体。简单的说就是接收机的授时、定位。因此，其主要对象就是接收机。总的来说，主机、电源、天线，这些部分构成了用户的主体。而用户的核心就是主机。其目的就是通过一定的程序来对卫星的定位、信息的收集和处理，并进行设备检查。检查结果与鼓掌排查工作相结合。相当于全自动管理。即手机在监测到相关的信号后，在内部计算卫星与天线单元的距离。然后根据时间与距离的关系，确定卫星的轨道等相关导航数据。最后，计算机根据导航数据来得出用户的相关信息。
三、GPS工程测量技术的特点
1、观测站之间无需通视
既要保持良好的通视条件，又要保障测量控制网的良好几何结构，这是一直困扰经典测量技术的主要问题之一。GPS测量不要求观测站之间相互通视，因而不再需要建造觇标。这一优点即可减少测量工作的经费和时间，又可使点位的选择变得十分灵活。
2、定位精度高
目前GPS在小于50km的基线上，相对定位精度可达1～2×10-6，在100～500km的基线上，相对定位精度可达10-6～10-7，而在大于800km距离的基线上，相对定位精度可达到或优于10-8。
3、观测时间短
目前，利用经典的静态定位方法，完成一条基线的相对定位所需要的观测时间，根据要求的精度和接收到的卫星数量多少不同，一般约为40～180分钟。采用快速相对定位方法，对于短基线（小于20km）观测时间可缩短到几分钟。而GPS测量的RTK测量技术已将观测时间缩短到几秒钟。
4、提供三维坐标
区别于经典测量技术，把平面坐标和高程分开观测与计算，GPS测量，同时观测计算得到的是三维坐标，即精确测定测站平面位置的同时，也可测得其大地高程。
四、GPS在工程测量中的应用
全球定位系统（GPS）在当前已经广泛应用于我国工程测量领域中，特别是在野外作业，并相应的进行了实用开发研究。
1、静态GPS相对定位的应用
所谓静态相对定位，指的是需要两台或以上的接收机，同时对卫星信号进行接收，然后处理相关数据，精确计算控制点三位坐标，并根据其中某点的坐标位置，精确求出另外一点的坐标位置，静态相对定位具有很强的精度，在我国野外工程测量中，用的最为频繁。诸如位移监测、地球定位测量、大型工程野外涵洞隧道精确定位。
在我国公路的工程测量中，特别是高速公路，其线路的勘测定位有着十分高的精度。高速公路通畅延绵千里，已知的控制点少之又少，野外需要确定的控制点多不胜数，若是用常规工程测量手段，给工程带来十分繁琐的同时，还满足不了工程的精度要求。GPS测量技术刚好能弥补这一缺陷。随着我国GPS在公路工程的应用，国内已经利用GPS技术布控首级高精度的控制网，比如在杭金衡、沪杭、沪宁、石太等高速公路中都采用了GPS测量技术。在野外，用GPS技术定位公路的控制点，几十公里出现的误差在2cm范围内，这是常规测量手段无法比拟的。在一般的工程测量中，控制网的布置、检测以及桩位的放样都是测量在主要任务，在传统的测量工程，一般采用的是将控制网设置成线形网或者是环状网，经常利用经纬仪以及测距仪，更有甚者单面利用全站仪进行数据的测量工作，其实这样的配合测量工作所需要的时间相当长，花费的财力也十分巨大，因此，GPS静态定位呼之欲出。前面分析的GPS定位法，其进行的静态定位，几乎不受到天气环境等相关因素的困扰，使用十分方便，在监测的同时，精确度相当高，大力缩短了测量时间，提高了测量效率。
GPS工程测量技术除了在公路测量中应用之外，在我国大型桥梁以及隧道工程测量中也不可或缺，GPS技术不需要全线通视，能形成画面清晰的图像，这点在无检核的支点的量测应用十分重要和方便。我们比较熟悉的江阴长江大桥，在其常规精密边角网进行检测时便应用了此技术。实现运用普通测量方式，建立精度达到要求的边角网，在此基础上，使用GPS检测边角网，因为GPS有着毫米计精度的优势，在测量边角网时，能符合其精度。 在我国工程测量领域，航测是最需要技术以及最严精度要求的，GPS技术完全能满足相关技术要求，因而在航测领域也有GPS一席之地。尤其在铁路建设过程中，航测技术十分重要。当前的航测成图过程中，几乎任何一对图像都必须擁有满足技术要求数量的共同控制点，只有如此，图片之间才能产生自动纠正，我们所知道的传统测量方法，必须占据很多平面以及高程二维坐标，在占据坐标位置的同时，必然浪费大量时间，由于人为因素，往往使测量精度远远不能达到技术要求。比如在深圳地铁工程中，其工程测量就采用了GPS航测技术，所成的图像沿一字排开，便于人工处理。
2、动态GPS相对定位的应用
GPS动态测量就是用GPS信号实时地测得运动目标相对于某一参考系的位置、时间、姿态、速度和加速度等状态参数。利用安设在运动载体上的GPS接收机实时测得GPS信号接收机天线所在的位置，称为GPS实时动态定位。相对静态GPS相对定位而言，动态GPS相对定位指的是固定一台接收机，以此当基准站，同时，另外的接收机在不断处于运动状态，以此当流动站。动态GPS相对定位技术，利用比较两站之间相互信号的差别，通过计算，得出各个流动站在任意时刻的位移以及位置坐标。GPS动态测量的差分数据一般有两种处理方式，一种是即时处理，一种是滞后处理。所谓即时处理，指的是及时将基准站的测量信息传输到流动站，进行对比加工，其重要的步骤是及时形成数据链，用于实时传送信息数据;所谓滞后处理，就是不需要及时将基准站的测量信息传输到流动站，只在后期进行处理相关数据。
动态GPS相对定位一般用于道路勘测，这种技术在我国的应用还在初级阶段，还并不成熟，相反，动态GPS相对定位技术在国外已经取得相当大的成果。在加拿大卡，一所大学里有一种全新的动态定位系统，整个系统由一台捷联式惯性系该、两台GPS接收机和一台微机组成，其主要作用是为道路勘测作出直线以及曲线的定位，在养路方面有着十分重要的作用。
五、施工常见问题及预防措施
1、GPS接收信号稳定性问题
GPS测量技术尤其是RTK-GPS技术在实际测量中会出现短暂的信号不稳定，或在某个区域中测量精度偏低的现象，主要是以下几个原因造成的：复杂多变的施工现场条件对GPS信号构成显著的干扰和遮挡，使得观测的卫星数量减少，几何图形因子变小，卫星信号减弱;多路径效应也是导致GPS测量定位精度降低的主要因素之一;在山岭重丘区，由于离GPS基站较远，部分涵洞和桥梁桩基多在深沟中，使GPS测量定位难以固定，放样精度较差。改进的措施有：
（1）在选择GPS点时，尽量选择地势高，树木遮挡少的导线控制点。
（2）在使用RTK-GPS测量放样时，避免离GPS基站点太远。根据需要放样的内容选择距离较近的GPS基站控制点。
2、测量时段对GPS测量精度的影响
在经常使用GPS测量仪器过程中，我们往往会发现在一天的某个时间段内，GPS接收的卫星数据多达8、9颗，精度因子较低，测量精度较高;有时候卫星数据只有4颗，测量接收的信号明显不行。因此，在进行GPS外业测量作业时，我们要仔细的统计和总结出该区域的卫星数目情况，尽量选择卫星数目多，精度高的时候进行作业。目前，要想从根本上改善GPS卫星不稳定问题，只有增加国家的卫星测量数和加快“北斗”测量系统建设，能彻底全面的提高GPS精度。
3、GPS测量精度优化
在目前技术条件下，可以采取下列措施来提高GPS定位的精度和可靠性：
（1）尽可能的选用性能可靠、能有效减弱多路径效应的GPS接收机设备，减少GPS仪器附属设施的损耗。
（2）结合GPS测量定位需要，加强测量技术人员的专业知识，优化工程施工方案，为GPS测量创造尽可能有利的观测条件。
（3）采取GPS和传统地面测量技术相结合，相互校核检查。
六、结束语
随着信息技术的快速发展，GPS的应用使得工程测量的手段和方法发生了很大改变，也给我们提出了新的要求和更加严峻的挑战。我们要加强对此项技术的应用，推动工程测量服务领域向自动化、数字化方向不断发展。
参考文献：
[1]刘大杰.全球定位系统（GPS）的原理与数据处理[M]上海：同济大学出版社，2010
[2]金玲玲.GPS在高速公路工程测量中的应用[J].安徽建筑，2012
【关键词】 GPS;概念;特点;应用
一、前言
GPS定位作为一種高科技术广泛应用于汽车、轮船等导航定位，以其高精度、低成本、操作简单等特点得到了各领域的广泛应用。其在工程测量中同样发挥重要作用。
二、GPS的内容和概述
我们知道，GPS主要分为三个部分，分别是空间卫星、地面控制、用户。其系统服务的内容从刚开始的导航扩展到了工程测绘中，完成了一次技术的变革。从上世纪的八十年代开始，我国就在加紧GPS方面的研究工作，特别是接收机的研究，投入了大量的人力和物力。而且，全球的航天技术飞速发展，在地球轨道运行的人造卫星逐渐增多。这就让GPS接收机的应用和研究非常普遍。也就是说，在航天业的发展，让GPS技术的研究进入了一个新的时代，不仅得到了快速的推动，技术也逐渐成熟。
1、空间卫星的部分
GPS的空间部分与卫星的联系紧密。一共有二十四颗卫星，它们具有多个不同的轨道平面。这些轨道中都分布有三到四颗卫星。在不同的轨道中，其平面的夹角为六十度。并且跟赤道平面的夹角为五十五度。轨道跟地球的距离为两万千米。这样分布卫星的好处在于能够让同一时刻都有四颗或者更多的卫星来对地球控制点进行探测。这种控制点的探测是任意方位的，具有实时性。
2、地面控制部分
地面控制部分是GPS的重点。这是相对于空间卫星部分而言的。其主要包括主控站、注入站、监测站三个部分。地面监控的目的是确保GPS的正常运行。维护其在运行过程中发生的状况，并进行合理地调控，将出现的情况进行研究和分析。并且，在进行数据检测和卫星时间的计算时，需要对卫星运行的误差进行监控并进行修正。对于修正后的数据信息，需要进行汇编后合成数字信息，并在卫星的相关设备中进行反馈。基于原子钟系统。对GPS的运行和工作进行实时监控和高度的维护。
3、用户
这里用户的概念是相对于GPS而言的。指的是服务整体。简单的说就是接收机的授时、定位。因此，其主要对象就是接收机。总的来说，主机、电源、天线，这些部分构成了用户的主体。而用户的核心就是主机。其目的就是通过一定的程序来对卫星的定位、信息的收集和处理，并进行设备检查。检查结果与鼓掌排查工作相结合。相当于全自动管理。即手机在监测到相关的信号后，在内部计算卫星与天线单元的距离。然后根据时间与距离的关系，确定卫星的轨道等相关导航数据。最后，计算机根据导航数据来得出用户的相关信息。
三、GPS工程测量技术的特点
1、观测站之间无需通视
既要保持良好的通视条件，又要保障测量控制网的良好几何结构，这是一直困扰经典测量技术的主要问题之一。GPS测量不要求观测站之间相互通视，因而不再需要建造觇标。这一优点即可减少测量工作的经费和时间，又可使点位的选择变得十分灵活。
2、定位精度高
目前GPS在小于50km的基线上，相对定位精度可达1～2×10-6，在100～500km的基线上，相对定位精度可达10-6～10-7，而在大于800km距离的基线上，相对定位精度可达到或优于10-8。
3、观测时间短
目前，利用经典的静态定位方法，完成一条基线的相对定位所需要的观测时间，根据要求的精度和接收到的卫星数量多少不同，一般约为40～180分钟。采用快速相对定位方法，对于短基线（小于20km）观测时间可缩短到几分钟。而GPS测量的RTK测量技术已将观测时间缩短到几秒钟。
4、提供三维坐标
区别于经典测量技术，把平面坐标和高程分开观测与计算，GPS测量，同时观测计算得到的是三维坐标，即精确测定测站平面位置的同时，也可测得其大地高程。
四、GPS在工程测量中的应用
全球定位系统（GPS）在当前已经广泛应用于我国工程测量领域中，特别是在野外作业，并相应的进行了实用开发研究。
1、静态GPS相对定位的应用
所谓静态相对定位，指的是需要两台或以上的接收机，同时对卫星信号进行接收，然后处理相关数据，精确计算控制点三位坐标，并根据其中某点的坐标位置，精确求出另外一点的坐标位置，静态相对定位具有很强的精度，在我国野外工程测量中，用的最为频繁。诸如位移监测、地球定位测量、大型工程野外涵洞隧道精确定位。
在我国公路的工程测量中，特别是高速公路，其线路的勘测定位有着十分高的精度。高速公路通畅延绵千里，已知的控制点少之又少，野外需要确定的控制点多不胜数，若是用常规工程测量手段，给工程带来十分繁琐的同时，还满足不了工程的精度要求。GPS测量技术刚好能弥补这一缺陷。随着我国GPS在公路工程的应用，国内已经利用GPS技术布控首级高精度的控制网，比如在杭金衡、沪杭、沪宁、石太等高速公路中都采用了GPS测量技术。在野外，用GPS技术定位公路的控制点，几十公里出现的误差在2cm范围内，这是常规测量手段无法比拟的。在一般的工程测量中，控制网的布置、检测以及桩位的放样都是测量在主要任务，在传统的测量工程，一般采用的是将控制网设置成线形网或者是环状网，经常利用经纬仪以及测距仪，更有甚者单面利用全站仪进行数据的测量工作，其实这样的配合测量工作所需要的时间相当长，花费的财力也十分巨大，因此，GPS静态定位呼之欲出。前面分析的GPS定位法，其进行的静态定位，几乎不受到天气环境等相关因素的困扰，使用十分方便，在监测的同时，精确度相当高，大力缩短了测量时间，提高了测量效率。
GPS工程测量技术除了在公路测量中应用之外，在我国大型桥梁以及隧道工程测量中也不可或缺，GPS技术不需要全线通视，能形成画面清晰的图像，这点在无检核的支点的量测应用十分重要和方便。我们比较熟悉的江阴长江大桥，在其常规精密边角网进行检测时便应用了此技术。实现运用普通测量方式，建立精度达到要求的边角网，在此基础上，使用GPS检测边角网，因为GPS有着毫米计精度的优势，在测量边角网时，能符合其精度。 在我国工程测量领域，航测是最需要技术以及最严精度要求的，GPS技术完全能满足相关技术要求，因而在航测领域也有GPS一席之地。尤其在铁路建设过程中，航测技术十分重要。当前的航测成图过程中，几乎任何一对图像都必须擁有满足技术要求数量的共同控制点，只有如此，图片之间才能产生自动纠正，我们所知道的传统测量方法，必须占据很多平面以及高程二维坐标，在占据坐标位置的同时，必然浪费大量时间，由于人为因素，往往使测量精度远远不能达到技术要求。比如在深圳地铁工程中，其工程测量就采用了GPS航测技术，所成的图像沿一字排开，便于人工处理。
2、动态GPS相对定位的应用
GPS动态测量就是用GPS信号实时地测得运动目标相对于某一参考系的位置、时间、姿态、速度和加速度等状态参数。利用安设在运动载体上的GPS接收机实时测得GPS信号接收机天线所在的位置，称为GPS实时动态定位。相对静态GPS相对定位而言，动态GPS相对定位指的是固定一台接收机，以此当基准站，同时，另外的接收机在不断处于运动状态，以此当流动站。动态GPS相对定位技术，利用比较两站之间相互信号的差别，通过计算，得出各个流动站在任意时刻的位移以及位置坐标。GPS动态测量的差分数据一般有两种处理方式，一种是即时处理，一种是滞后处理。所谓即时处理，指的是及时将基准站的测量信息传输到流动站，进行对比加工，其重要的步骤是及时形成数据链，用于实时传送信息数据;所谓滞后处理，就是不需要及时将基准站的测量信息传输到流动站，只在后期进行处理相关数据。
动态GPS相对定位一般用于道路勘测，这种技术在我国的应用还在初级阶段，还并不成熟，相反，动态GPS相对定位技术在国外已经取得相当大的成果。在加拿大卡，一所大学里有一种全新的动态定位系统，整个系统由一台捷联式惯性系该、两台GPS接收机和一台微机组成，其主要作用是为道路勘测作出直线以及曲线的定位，在养路方面有着十分重要的作用。
五、施工常见问题及预防措施
1、GPS接收信号稳定性问题
GPS测量技术尤其是RTK-GPS技术在实际测量中会出现短暂的信号不稳定，或在某个区域中测量精度偏低的现象，主要是以下几个原因造成的：复杂多变的施工现场条件对GPS信号构成显著的干扰和遮挡，使得观测的卫星数量减少，几何图形因子变小，卫星信号减弱;多路径效应也是导致GPS测量定位精度降低的主要因素之一;在山岭重丘区，由于离GPS基站较远，部分涵洞和桥梁桩基多在深沟中，使GPS测量定位难以固定，放样精度较差。改进的措施有：
（1）在选择GPS点时，尽量选择地势高，树木遮挡少的导线控制点。
（2）在使用RTK-GPS测量放样时，避免离GPS基站点太远。根据需要放样的内容选择距离较近的GPS基站控制点。
2、测量时段对GPS测量精度的影响
在经常使用GPS测量仪器过程中，我们往往会发现在一天的某个时间段内，GPS接收的卫星数据多达8、9颗，精度因子较低，测量精度较高;有时候卫星数据只有4颗，测量接收的信号明显不行。因此，在进行GPS外业测量作业时，我们要仔细的统计和总结出该区域的卫星数目情况，尽量选择卫星数目多，精度高的时候进行作业。目前，要想从根本上改善GPS卫星不稳定问题，只有增加国家的卫星测量数和加快“北斗”测量系统建设，能彻底全面的提高GPS精度。
3、GPS测量精度优化
在目前技术条件下，可以采取下列措施来提高GPS定位的精度和可靠性：
（1）尽可能的选用性能可靠、能有效减弱多路径效应的GPS接收机设备，减少GPS仪器附属设施的损耗。
（2）结合GPS测量定位需要，加强测量技术人员的专业知识，优化工程施工方案，为GPS测量创造尽可能有利的观测条件。
（3）采取GPS和传统地面测量技术相结合，相互校核检查。
六、结束语
随着信息技术的快速发展，GPS的应用使得工程测量的手段和方法发生了很大改变，也给我们提出了新的要求和更加严峻的挑战。我们要加强对此项技术的应用，推动工程测量服务领域向自动化、数字化方向不断发展。
参考文献：
[1]刘大杰.全球定位系统（GPS）的原理与数据处理[M]上海：同济大学出版社，2010
[2]金玲玲.GPS在高速公路工程测量中的应用[J].安徽建筑，2012