摘要：本文簡要論述了GPS定位技術在工程施工測量中應用的基本原理，應用于工程測量的優缺點及相關處理措施，在工程測量中的具體操作方法，在實踐中誤差來源分析及改進措施，為今后GPS定位技術應用與工程測量提供了一定的參考。
　　關鍵詞：GPS定位技術；工程施工測量；基本原理；優缺點；操作方法；誤差分析
　　1引言
　　GPS英文全名是“GlobalPositionSystem”，意為“全球定位系統”，簡稱GPS系統。該系統是以衛星為基礎的無線電導航定位系統。GPS空間部分使用了二十四顆衛星組成的星座，衛星高度約20200公里，分布在六條升交點互隔60度的軌道面上，每條軌道上均勻分布四顆衛星，相鄰兩軌道上的衛星相隔40度，使得地球任何地方至少同時可看到四顆衛星。
　　GPS測量通過接收衛星發射的信號并進行數據處理，從而求定測量點的空間位置，它具有全球性、全天侯、連續性、實時性導航定位和定時功能，能提供精密的三維坐標、速度和時間，而且具有良好的抗干擾性和保密性。目前，在工程測量中，為了保證控制測量和施工放樣的精度，滿足工程質量要求，GPS定位技術被廣泛應用于工程施工測量中。
　　2工程測量中應用GPS定位技術的基本原理
　　GPS定位系統主要由空間衛星星座、地面監控站及用戶設備三部分構成。
　　⑴空間衛星星座由24顆衛星均勻分布在6個軌道平面內，GPS衛星用L波段的兩個無線電載波向使用者連續不斷地發送導航定位信號，信號中含有衛星的位置坐標信息，使衛星成為一個動態的已知點。在地球的任何地點、任何時刻，在高度角15°以上，平均可同時觀測到6顆衛星，最多可達到9顆。
　　⑵地面監控站主要由分布在全球的一個主控站、三個注入站和五個監測站組成。主控站收集各監測站的觀測數據，計算各衛星的軌道參數、鐘差參數等，并將這些數據傳送到注入站，再由注入站將主控站發來的導航信息數據注人到相應衛星的存儲器中。
　　⑶用戶設備由GPS接收機、數據處理軟件及終端設備（如計算機）等組成。GPS接收機接受待測衛星的信號，對信號進行一系列地處理，再通過相應軟件計算待測點的三維坐標。
　　GPS系統采用了距離交會法，根據已知的衛星瞬時坐標（、、），確定用戶天線所對應觀測點的位置。設接收機天線的相位中心坐標為（x、y、z），則GPS衛星和用戶接收天線之間的幾何距離ρ=，式中有X、Y、Z三個未知量，只要同時接收3顆GPS衛星，就能解出測站點坐標（X、Y、Z），在以上敘述中我們可以看到，用戶可以平均同時觀測到6顆衛星，所以我們可以經基線解算、網平差，求出GPS接收機中心（測站點）的三維坐標。
　　3GPS定位技術在工程施工測量中應用的具體方法
　　3.1準備工作
　　3.1.1對待測區進行勘察，并收集相關資料
　　主要調查當地的控制點分布情況、交通情況、水文分布情況、植被情況、以及當地的風俗民情等。相關資料包括待測區的地形圖，各類控制點成果以及與之有關的地質、交通、氣象、通信等方面的資料。
　　3.1.2擬定觀測計劃
　　觀測計劃的主要內容包括：
　　⑴設計精度。要求平均邊長小于1km，最弱邊相對誤差小于1/10000，GPS接收機標稱精度的固定誤差a≤15mm，比例誤差系數。
　　⑵編制GPS衛星的可見性預報圖，選擇衛星的幾何圖形強度。
　　⑶選擇最佳的觀測時段。根據衛星可見預報和天氣預報選擇最佳觀測時段，衛星的幾何分布越好，定位精度就越高
　　⑷觀測區域的設計與劃分。設計基準和控制網，一般采用3臺GPS接收機進行觀測，網形布設成邊連式。
　　⑸設計GPS網與地面的聯測方案。尤其對信號接受不好的待測區，應做好聯測方案的設計，以保證其精度。
　　⑹編排作業調度表，以保證測量任務按時完成。
　　3.1.3選擇接收機型號并檢驗
　　一般小于20公里點位情況良好，宜采用單頻接收機，反之，選用雙頻接收機。接收機性能的檢驗主要有：一般檢驗，主要檢查接收機各部件及其附件是否完好，使用手冊等相關資料是否齊全等；通電檢驗，主要是檢驗接收機通電后有關信號燈、按鍵、顯示系統和儀表的工作情況；實測檢驗，主要檢驗方法為標準基線檢驗、已知坐標邊長檢驗、零基線檢驗、相位中心偏移量檢驗。
　　3.2外業測量工作
　　3.2.1合理選點
　　GPS觀測點的選取比較靈活，但也要遵循GPS測量的一些原則。
　　⑴每點最好能與其中某一點通視。
　　⑵應選擇在上空開闊、視場內周圍障礙物的高度角小于15°，以免信號被遮擋或吸收，影響觀測質量。
　　⑶要遠離大功率無線電發射源和高壓電線等，其距離應大于200m，以免電磁場對信號的干擾。
　　⑷避免大面積水域對電磁波反射和吸收。
　　⑸選擇交通方便的地方，以有利與其它觀測手段聯測。
　　3.2.2埋設標志
　　GPS網點應埋設具有標志的標石，以精確標志點位，點的埋設必須堅固以利于長久保存與利用，并做好記錄。
　　3.2.3外業觀測
　　外業觀測工作主要包括：安裝天線、觀測作業和觀測記錄等。天線利用三腳架安置，天線底板上的圓水準器氣泡必須居中，天線的定向標志應指北，三次測量互差小于3mm取平均值。觀測作業就是獲取所需要的定位信息和觀測數據。觀測記錄由GPS接收機自動進行，觀測者應做好記錄。在測量的過程中，應嚴格限制高頻及對講機等無線電波的使用，避免環境對信號的干擾，從而提高GPS本身的定位精度。
　　4小結
　　通過以上論述我們可以看到，GPS定位技術在工程施工測量中有其獨特的優越性和適應性，為工程測量質量提供了有利的保障，具有明顯的經濟和社會效益。隨著相關技術軟件的不斷發展改進，GPS定位系統在工程測量中有著更加廣闊的應用前景。
　　參考文獻
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