摘 要：近年来，伴随科技与现代化信息技术快速发展，GPS技术在测绘行业开始广泛使用。相对于传统测量方法， GPS测量技术具有精度高、操作简单、速度快、经济效益好等优势，其在工程测量中的应用越来越普及。GPS测量技术在工程测量领域的应用优势、缺点及前景值得探讨。
关键词：工程测量 GPS 控制测量 变形监测
一.概述
GPS是全球定位系统（Global Positioning System）的简称，由美国军方上世纪70年代开始研制，1994年全面组网完成，后逐渐开放为民用。2000年5月，美国宣布取消“SA”、“AS”政策后，GPS民用可靠性和精度都得到了极大提升。随着GPS各项技术的成熟，其已经全面用于各行各业，尤其是在测绘及资源勘查方面。上世纪80年代末，我国开始引进GPS接收机，后期为了更好利用GPS技术，陆续建立了GPS永久性跟踪站及数据处理中心，并于1997年开始发布精密星历，经过几十年的发展，GPS技术已在我国的测绘、交通、资源勘查等行业成为不可或缺的技术。
随着GPS技术的飞速发展，在工程测量领域，已广泛用于施工控制网的建立、地形图的测绘、施工放样、变形监测等方面，为工程施工提供了更便捷、更准确、更多样化的手段。本文仅就GPS技术在工程测量领域应用作以简单探讨。
二.GPS在工程测量中的应用
在工程施工时，工程测量基本贯穿整个施工过程。从工程的规划设计、现场勘查、现场施工、施工过程中建构筑物的变形监测、竣工资料交付及后期的营运都需要进行相应的测量。根据施工过程，我们可以把测量分类为施工控制网建立、现状地形图的测绘、工程放样、土方测量、变形监测、竣工图测量及后期维护测量等。GPS测量技术目前已经是施工各个环节最重要的测量手段之一。
1）GPS在施工控制网测量中的应用
在工程施工中，施工控制网的建立是工程测量中必要的一环，施工控制网为后续的规划设计、施工放样、变形监测及竣工测量提供必要的测绘基础，而GPS目前是施工控制网测量的主要技术手段。
施工控制网又分为平面控制网和高程控制网，目前，所有等级的平面控制网均可使用GPS技术施测，而高程控制网还需进行相应等级的水准测量。平面施工控制网测量中，主要是运用GPS测量技术，联测高等级的起算点，根据施工所需的精度要求建立对应精度等级的控制网。 GPS施工控制网的等级主要分为二、三、四等和一级和二级，二、三、四等网须采用GPS静态技术施测，测量时，根据GPS接收机型号不同（单频、双频）、控制网等级的不同观测时长从15分钟到90分钟不等；一级、二级平面控制网可以采用静态或是快速静态的方法施测。
GPS控制网平差计算由专业的解算软件进行解算，外业只需记录观测点号，接收机编号、仪器高、观测时间等信息，解算时输入相应的参数和外业记录。
2）GPS在地形图测绘、施工放样及土方测量中的应用
在施工测量中免不了进行地形图测绘、施工放样及土方测量等测量任务。
对于开阔地带使用GPS动态测量技术可以极大提高作业效率。主要作业方式有利用CORS系统（多基站网络RTK技术建立的连续运行（卫星定位服务）参考站,Continuously Operating Reference Stations）技术和自建基站两种方式。
地形图测绘中一般又分为图根控制测量和碎部测量两部分。图根控制测量中主要使用GPS+RTK方法直接测定图根点坐标和高程。GPS+RTK方法的作业半径不超5公里，一半需要在同一参考站或是不同参考站下独立测量两次，两次测量成果较差须满足相应的规范规定，否则须返工测量。碎部测量时，在固定解情况进行地物点测量，测量的编码可以由输进相应的测量设备，内业成图。在测设前，须设定正确的坐标系、中央子午线、转换参数等信息，并联测已知点，进行检核校正。施工放样及土方测量做法和碎部测量方法类似。
3）GPS在变形监测中的应用
工程施工及营运过程中，为了了解建构物体、边坡等的安全状况并采取正确的决策，必须进行变形监测工作。变形监测又分为水平位移监测和垂直位移监测。
GPS在变形监测中应用非常广范，在高层建筑、桥梁的健康监测，滑坡监测、大坝监测等方面都有很多成熟的监测实例。如清江隔河岩大坝GPS自动化监测系统、长江三峡库区黄蜡石滑坡监测等。
根据作业方式不同GPS变形监测一般又分为普通模式、隔河岩模式、RTK模式。普通模式一般是利用几台GPS接收机，定期对监测对象进行监测，比较各次的监测数值算出变形量；隔河岩模式是在监测体上设置观测点，每个监测点放置一台接收机，实行全天候、连续监测，监测的数据通过传输系统汇集到数据处理终端进行全自动化分析处理数据；RTK模式是采用GPS+RTK技术快速采集数据，主要缺点是采集的数据精度不是很高，只能用于精度要求不高的监测。
三.GPS技术在工程测量领域对比传统测量方式的优势
随着GPS测量技术的不断发展，部分传统测量的作业模式逐渐被GPS测量技术取代，相比传统的测量模式GPS测量具有很多优势。
1、控制测量方面定位的精度高、布网灵活、精度分布均匀
传统测量对于控制网的建立主要依赖于边角测量，长距离大范围测量时对网形、观测时间、距离等条件限制较多；而采用GPS进行布网，可以不考虑网形、观测位置等因素，点位布控较为灵活，GPS接受卫星信号，直接测量三维坐标，测量精度高，可以达到0.1～0.0lppm。在大范围高精度控制网测量方面，GPS技术基本上已经取代了传统测量方法，成为高等级控制网的主要测量方式。
2、受自然因素影响较小，无需通视
传统测量主要依赖于光学仪器，测量时，对观测环境要求较高，当有障碍物遮挡、天气不好、温度不适宜时，测量效率、精度均会大为影响；而GPS测量可以不受障碍物的影响，无需两点通视，对光学环境要求较低，只要卫星信号好，理论上可以随时进行测量。
3、作业效率高、操作简便、自动程度高，对外业测量人员技能要求较低、经济效益好
传统测量大都需要两人以上才能开展作业，且对观测员的观测水平要求较高，作业的设备较多，作业效率不高，劳动强度大；而GPS一经出现，便改变了作业模式，尤其是网络RTK技术的出现，单人也可以作业，而且仪器操作简单，作业人员进行简单的培训，即可上岗操作，作业效率有较大提高，经济优势明显。
4、可以连续全天候全自动化测量
在特殊的测量领域，如大桥大坝监测、地震滑坡等灾害监测预警方面，传统测量基本无法进行，而GPS可以配合通讯传输技术、数据处理终端等设备建立一个完备的监测 ，可以长时间持续监测，监测成果通过数据处理终端随时绘制变化曲线，为监测体安全决策提供依据。
四.GPS技术缺点
虽然GPS 技术相比传统测量优势较为明显，但无法完全取代传统测量。
GPS技术完全依赖于卫星信号和现代通讯技术，在高大建筑物及树木遮挡下面无法进行有效测量；在有强信号发射源附近，信号容易受干扰、大面积水域边上受多路径效应的影响，无法进行测量或是测量结果不可靠；在房屋测量或地籍测量方面，基本上还依赖于传统测量。
GPS在高程测量方面，精度还有待提高，在高程精度要求较高的测量中还必须采用传统的水准测量技术，GPS高程测量还无法达到精度要求。
结束语:
GPS测量技术的出现，改变了整个测量行业的作业模式；近几年随着倾斜摄影测量、无人机技术、以及三维建模等新型测量技术的发展，和GPS技术相结合，必将产生更广阔的用前景。
参考文献：
[1] 徐绍铨.《GPS测量原理及应用》. 武汉大学出版社；
[2] 张正禄.《工程测量学》.武汉大学出版社；
[3]中国有色金属工业协会.《工程测量规范》GB 50026-2007.中国计划出版社；
[4]中华人民共和国住房和城乡建设部.《建筑变形测量规范》JGJ 8-2016.