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摘要：
GPS 测量具有高精度、高效率的优点，在测量领域得到了广泛的应用。本文主要是介绍了GPS技术在工程测量中的应用，在工程领域中，随着现在GPS技术的发展，由于在工程测量中GPS技术的特点明显，介绍静态测量和动态测量的方法对工程测量中各领域类广泛运用，希望借此来对其他的研究人员提供借鉴。
关键词：GPS技术；静态测量；动态测量
中图分类号：P228.4 文献标识码：A 文章编号：
前言：
全球定位系统（Global Positioning System）是美国国防部研制的借助于分布在空中的多个GPS 卫星确定地面点位置的种新型导航定位系统。由于其具有自动化程度高、全球性、全天候、连续性、实时性导航定位和授时功能等独特的优点，GPS 测量是通过接收卫星发射的信号并进行数据处理。从而求定测量点的空间位置。由于其具有全天候自动化高精度高效益等显著特点，赢得了广大测绘工作者的信赖，现已成功应用于工程测量，航空摄影测量，工程变形测量，资源凋查等诸多领域。
GPS 定位原理
全球定位系统{GPS） 的定位基本原理，是空间距离交会定点。假设在地面上有3 个无线电信号发射台，其位置坐标已知，用（xi；yi；zi ） （其中i=1，2，3） 表示。用户接收机在某一时刻采用无线电测距的原理测得接收机到3 个无线电发射台的距离只Ri（i=1，2，3）；），则只需以3 个发射台为球心，以所测距离为半径，即可用距离交会原理计算出用户接收机的空间位置（xp；yp；zp ） 其数学模型如下：
Ri= （xi- xp）2+（yi- yp）2+（zi- zp ）2(开根号)
如果只有两个无线电发射台，则可根据用户接收机的概略位置交会出接收机的平面位置。这种通过无线电测距交会定点的方法是目前仍在使用的飞机、轮船的导航定位方法。现在将无线电信号发射台从地面搬到位于空间中的卫星之上，组成一个卫星导航定位系统，应用无线电测距交会的原理，便可由3 个以上卫星的已知点交会出卫星的空间位置；反之。利用3 个以上卫星的已知空问位置，又可以交会出地面上未知点的空间位置，这就是GPS 卫星定位的基本原理。
GPS 定位测量的特点
GPS 相对于其他的传统测量方法而言，GPS 有其独有的技术优势：
1） GPS 测量的精度大大高于常规测量，在小于50 km 的基线上，相对定位精度可达1×10- 6，在大于1000km 的基线上可达1×10- 8，基线越长，其相对精度越高。在实时动态定位（RTK） 和伪距差分定位（RTD） 方面。定位精度可达到厘米级和分米级。能满足各种工程测量的要求。
2） GPS 测量不要求测站之间相互通视，因而不再需要建造觇标。这一优点即可使点位的选择变得更为灵活，可省去传统测量中的传算点、过渡点的测量工作，也可以大大减少测量工作的经费和时间，因此也更具优越性。不过也应指出，GPS 测量虽然不再要求观测站之间相互通视，但为了方便用常规方法联测及检验的需要，在布设GPS 点时，应该保证至少有—个方向相互通视。
3） GPS 测量的自动化程度很高，操作十分简便。在观测中，测量员的主要任务通常是量取儀器高、开关仪器和监测仪器的实时工作状态而已。同时，GPS 卫星定位仪正朝着重量轻、携带方便、功耗低的方向发展。
4） GPS 测量在精确测定观测站平面位置的同时，可以精确测定观测站的大地高程具可提供全球统一的三维地心测量坐标；GPS 测量这一特点，不仅为研究大地水平面的形状和确定地面点的高程提供了新的方法，同时也为其在航空摄影测量、航空物探、精密导航中的应用，提供了重要的高程数据。
5） 由于GPS 卫星较多，且分布均匀，保证了全球地面被连续覆盖，因此其观测工作可以在任何时间，任何地点连续地进行，一般也不受天气状况的影响。具有全天候作业的特点。并且现代的GPS 卫星定位仪都具有防水装置，就算是阴雨天也可以照常作业，但大风雷雨天气除外。
6） 随着快速静态、实时动态定位技术的出现，对于工程放样、地形测量而言，测量一个点的时间缩短到以秒为单位因此具有测量时间短的特点，大大的提高了测量工作效率。
正因为上述优点，使GPS 接收机成为当今最主要的测量仪器之一，例如，常规的平面测量已几乎全部采用GPS 测量技术；随着技术的逐渐成熟，GPS 技术用于水上测量更使工作效率提高了数十倍。实时动态的出现，更使GPS 用于地形、放样等常规测量成为可能。正因为GPS 测量所具有的先进性、优越性和跨学科的特点才使GPS 定位技术成为当今测量的前沿学科，与地理信息系统（GIS）、遥感（RS） 并称为3S。
GPS 在工程测量中的应用
1. GPS 测量技术在公路测量的应用
常规静态GPS 测量方式已在公路工程测量中普遍应用。用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图，路线平面、纵横断面的测量提供依据。当施工阶段为桥梁时，隧道施工建立施工控网；在公路工程中的应用主要在：公路勘测、施工放样、监理和GIS 前端数据采集等方面，提高了工作效率的同时也产生了经济效益。GPS 在公路勘测中的广泛应用，对高等级公路的勘测手段和作业方法产生了革命性的变化，勘测精度和勘测效率都有极大的提高。随着实时动态测量技术（GPS-RTK）的发展，实时动态测量技术在公路测量中的应用也逐渐增多，并朝着公路工程测量的主要方向发展，今后定将在公路勘测、施工、后期养护和管理方面有广阔的应用前景。
2. GPS 技术在工程变形监测中的应用
GPS 技术的不断完善使得GPS 技术代替了原有的三角、三边、边角等方法的烦琐工作，提高了工作效率，成为当今极为重要的监测手段之一。根据被监测对象的变形特点、监测精度要求等因素，GPS 变形监测的方式和数据处理方法也有所不同。总体来讲，GPS 技术用于变形监测领域，主要有周期性重复测量、固定连续GPS 阵列（GPS 一机多天线技术）和实时动态监测（GPS-RTK）三种应用模式。前两种模式适用于缓慢变形，一般采用静态相对定位方式进行数据处理。实时动态监测多适用于快速变形或在缓慢变形中存在突变的变形。GPS 在工程变形监测领域的应用主要在建（构）筑物变形监测中的应用。GPS 定位技术在建（构）筑物变形监测中的应用涵盖范围非常广泛，包括各类工业与民用建（构）筑物，道路与桥梁工程、水利水电工程、特殊精密工程等。
3. GPS-RTK 技术在工程测量中的应用
实时动态（RTK）是指载波相位实时动态差分定位（Real-Time Kine-matic）方法，它是GPS 的新发展，为工程放样、地形测图等工作带来了新契机，提高了作业效率，在工程测量中有着广阔的应用前景。实时动态（RTK）能有效的克服静态定位、准动态定位等定位模式存在的数据处理滞后、无法实时解算出定位结果、无法及时对观测数据进行检核等一系列缺点，有效保障观测数据的质量。基准站和流动站共同组成了实时动态定位（RTK）系统，其效果保证是无线数据通讯的建立。实时动态监测的原理是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准站上的观测数据，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，RTK 通过实时处理能达到厘米级精度。工程人员通过实时监测待测点的数据观测质量和基线解算结果的收敛情况，依据待测点的精度指标，确定观测时间，从而减少多余观测，提高工作效率。勘测、施工放样、GIS 前端数据采集和监理等工作中动态定位都将产生巨大的应用价值。
结束语：
随着GPS 技术的迅速发展和应用，给目前测量手段带来了日新月异的变化，也给工程测量带来许多方便，这种方法也能够节约大量人力、物力、时间及成本。因此GPS 技术已经发展成为多领域、多模式、多用途、多机型的国际性高新技术产业。
参考文献
[1]李成丰,提高GPS 测量精度的分析及措施[J].改革与开放,2009
[2]徐绍铨，张华海，杨志强，王泽民编著 《GPS测量原理及应用》武汉大学出版社 2003
GPS 测量具有高精度、高效率的优点，在测量领域得到了广泛的应用。本文主要是介绍了GPS技术在工程测量中的应用，在工程领域中，随着现在GPS技术的发展，由于在工程测量中GPS技术的特点明显，介绍静态测量和动态测量的方法对工程测量中各领域类广泛运用，希望借此来对其他的研究人员提供借鉴。
关键词：GPS技术；静态测量；动态测量
中图分类号：P228.4 文献标识码：A 文章编号：
前言：
全球定位系统（Global Positioning System）是美国国防部研制的借助于分布在空中的多个GPS 卫星确定地面点位置的种新型导航定位系统。由于其具有自动化程度高、全球性、全天候、连续性、实时性导航定位和授时功能等独特的优点，GPS 测量是通过接收卫星发射的信号并进行数据处理。从而求定测量点的空间位置。由于其具有全天候自动化高精度高效益等显著特点，赢得了广大测绘工作者的信赖，现已成功应用于工程测量，航空摄影测量，工程变形测量，资源凋查等诸多领域。
GPS 定位原理
全球定位系统{GPS） 的定位基本原理，是空间距离交会定点。假设在地面上有3 个无线电信号发射台，其位置坐标已知，用（xi；yi；zi ） （其中i=1，2，3） 表示。用户接收机在某一时刻采用无线电测距的原理测得接收机到3 个无线电发射台的距离只Ri（i=1，2，3）；），则只需以3 个发射台为球心，以所测距离为半径，即可用距离交会原理计算出用户接收机的空间位置（xp；yp；zp ） 其数学模型如下：
Ri= （xi- xp）2+（yi- yp）2+（zi- zp ）2(开根号)
如果只有两个无线电发射台，则可根据用户接收机的概略位置交会出接收机的平面位置。这种通过无线电测距交会定点的方法是目前仍在使用的飞机、轮船的导航定位方法。现在将无线电信号发射台从地面搬到位于空间中的卫星之上，组成一个卫星导航定位系统，应用无线电测距交会的原理，便可由3 个以上卫星的已知点交会出卫星的空间位置；反之。利用3 个以上卫星的已知空问位置，又可以交会出地面上未知点的空间位置，这就是GPS 卫星定位的基本原理。
GPS 定位测量的特点
GPS 相对于其他的传统测量方法而言，GPS 有其独有的技术优势：
1） GPS 测量的精度大大高于常规测量，在小于50 km 的基线上，相对定位精度可达1×10- 6，在大于1000km 的基线上可达1×10- 8，基线越长，其相对精度越高。在实时动态定位（RTK） 和伪距差分定位（RTD） 方面。定位精度可达到厘米级和分米级。能满足各种工程测量的要求。
2） GPS 测量不要求测站之间相互通视，因而不再需要建造觇标。这一优点即可使点位的选择变得更为灵活，可省去传统测量中的传算点、过渡点的测量工作，也可以大大减少测量工作的经费和时间，因此也更具优越性。不过也应指出，GPS 测量虽然不再要求观测站之间相互通视，但为了方便用常规方法联测及检验的需要，在布设GPS 点时，应该保证至少有—个方向相互通视。
3） GPS 测量的自动化程度很高，操作十分简便。在观测中，测量员的主要任务通常是量取儀器高、开关仪器和监测仪器的实时工作状态而已。同时，GPS 卫星定位仪正朝着重量轻、携带方便、功耗低的方向发展。
4） GPS 测量在精确测定观测站平面位置的同时，可以精确测定观测站的大地高程具可提供全球统一的三维地心测量坐标；GPS 测量这一特点，不仅为研究大地水平面的形状和确定地面点的高程提供了新的方法，同时也为其在航空摄影测量、航空物探、精密导航中的应用，提供了重要的高程数据。
5） 由于GPS 卫星较多，且分布均匀，保证了全球地面被连续覆盖，因此其观测工作可以在任何时间，任何地点连续地进行，一般也不受天气状况的影响。具有全天候作业的特点。并且现代的GPS 卫星定位仪都具有防水装置，就算是阴雨天也可以照常作业，但大风雷雨天气除外。
6） 随着快速静态、实时动态定位技术的出现，对于工程放样、地形测量而言，测量一个点的时间缩短到以秒为单位因此具有测量时间短的特点，大大的提高了测量工作效率。
正因为上述优点，使GPS 接收机成为当今最主要的测量仪器之一，例如，常规的平面测量已几乎全部采用GPS 测量技术；随着技术的逐渐成熟，GPS 技术用于水上测量更使工作效率提高了数十倍。实时动态的出现，更使GPS 用于地形、放样等常规测量成为可能。正因为GPS 测量所具有的先进性、优越性和跨学科的特点才使GPS 定位技术成为当今测量的前沿学科，与地理信息系统（GIS）、遥感（RS） 并称为3S。
GPS 在工程测量中的应用
1. GPS 测量技术在公路测量的应用
常规静态GPS 测量方式已在公路工程测量中普遍应用。用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图，路线平面、纵横断面的测量提供依据。当施工阶段为桥梁时，隧道施工建立施工控网；在公路工程中的应用主要在：公路勘测、施工放样、监理和GIS 前端数据采集等方面，提高了工作效率的同时也产生了经济效益。GPS 在公路勘测中的广泛应用，对高等级公路的勘测手段和作业方法产生了革命性的变化，勘测精度和勘测效率都有极大的提高。随着实时动态测量技术（GPS-RTK）的发展，实时动态测量技术在公路测量中的应用也逐渐增多，并朝着公路工程测量的主要方向发展，今后定将在公路勘测、施工、后期养护和管理方面有广阔的应用前景。
2. GPS 技术在工程变形监测中的应用
GPS 技术的不断完善使得GPS 技术代替了原有的三角、三边、边角等方法的烦琐工作，提高了工作效率，成为当今极为重要的监测手段之一。根据被监测对象的变形特点、监测精度要求等因素，GPS 变形监测的方式和数据处理方法也有所不同。总体来讲，GPS 技术用于变形监测领域，主要有周期性重复测量、固定连续GPS 阵列（GPS 一机多天线技术）和实时动态监测（GPS-RTK）三种应用模式。前两种模式适用于缓慢变形，一般采用静态相对定位方式进行数据处理。实时动态监测多适用于快速变形或在缓慢变形中存在突变的变形。GPS 在工程变形监测领域的应用主要在建（构）筑物变形监测中的应用。GPS 定位技术在建（构）筑物变形监测中的应用涵盖范围非常广泛，包括各类工业与民用建（构）筑物，道路与桥梁工程、水利水电工程、特殊精密工程等。
3. GPS-RTK 技术在工程测量中的应用
实时动态（RTK）是指载波相位实时动态差分定位（Real-Time Kine-matic）方法，它是GPS 的新发展，为工程放样、地形测图等工作带来了新契机，提高了作业效率，在工程测量中有着广阔的应用前景。实时动态（RTK）能有效的克服静态定位、准动态定位等定位模式存在的数据处理滞后、无法实时解算出定位结果、无法及时对观测数据进行检核等一系列缺点，有效保障观测数据的质量。基准站和流动站共同组成了实时动态定位（RTK）系统，其效果保证是无线数据通讯的建立。实时动态监测的原理是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准站上的观测数据，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，RTK 通过实时处理能达到厘米级精度。工程人员通过实时监测待测点的数据观测质量和基线解算结果的收敛情况，依据待测点的精度指标，确定观测时间，从而减少多余观测，提高工作效率。勘测、施工放样、GIS 前端数据采集和监理等工作中动态定位都将产生巨大的应用价值。
结束语：
随着GPS 技术的迅速发展和应用，给目前测量手段带来了日新月异的变化，也给工程测量带来许多方便，这种方法也能够节约大量人力、物力、时间及成本。因此GPS 技术已经发展成为多领域、多模式、多用途、多机型的国际性高新技术产业。
参考文献
[1]李成丰,提高GPS 测量精度的分析及措施[J].改革与开放,2009
[2]徐绍铨，张华海，杨志强，王泽民编著 《GPS测量原理及应用》武汉大学出版社 2003