淺談GPS測量技術(shù)的應(yīng)用

安延云

天津市海岸帶工程有限公司，天津 300384

近年來，GPS系統(tǒng)因具有全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)以全天候、高精度、自動化、高效益等功能，能為各類用戶提供精密的三維坐標、速度和時間等優(yōu)點，成功地應(yīng)用于大地測量、工程測量、工程變形測量、等多種學(xué)科，其技術(shù)的應(yīng)用已遍及我國國民經(jīng)濟的各個領(lǐng)域，取得了好的經(jīng)濟效益和社會效益。

1 GPS技術(shù)現(xiàn)狀

GPS全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)（Globle Positioning System）是一種結(jié)合衛(wèi)星及通訊發(fā)展的技術(shù)，利用導(dǎo)航衛(wèi)星進行測時和測距。全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)（簡稱GPS）是美國從上世紀70年代開始研制，于1994年全面建成，具有全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)以全天候、高精度、自動化、高效益等功能，能為各類用戶提供精密的三維坐標、速度和時間等優(yōu)點，成功地應(yīng)用于大地測量、工程測量、工程變形測量、等多種學(xué)科。GPS接收機的結(jié)構(gòu)分為天線單元和接收單元兩大部分。對于測地型接收機來說，其是實現(xiàn)測地定位的基本條件，接收機有單頻與雙頻之分，一般來說，雙頻GPS接收機對比與單頻接收機可以提供更為快速、更為精確、可靠的解算，具有安全有效地進行靜態(tài)、快速靜態(tài)和動態(tài)測量的功能，可升級的DSM232型號，也可以升級到包含RTK功能；單頻機適宜于短基線測量（例如不超過20km），最吸引人的是它良好的性能價格比。RTK系統(tǒng)由GPS接收設(shè)備、無線電通訊設(shè)備、電子手薄及配套設(shè)備組成，它是建立在全球定位系統(tǒng)（GPS）基礎(chǔ)之上的實時動態(tài)定位技術(shù)，完全可以滿足控制測量、地形測圖、工程放樣的要求。但由于GPS系統(tǒng)在軌衛(wèi)星有限，在對空條件不好的測區(qū)，不能提供所保證的功能，是影響流動站定位精度的一個重要誤差源。實踐表明，單頻GPS系統(tǒng)由于不能有效消除電離層延遲影響，存在著很大的局限性和片面性。隨著美國全球定位系統(tǒng)（GPS）和蘇聯(lián)全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)（CLONASS）的不斷完善，這種高精度定位、高靈敏度快速定位模式為用戶提供了更為完善的接收設(shè)備，實現(xiàn)了GPS 接收設(shè)備的新水平。

2 GPS測量的優(yōu)越性

1）測站間無須通視。GPS測量不要求測站之間互相通視只需測站上空開闊即可因此可節(jié)省大量的造標費用。GPS這一特點，使得圖形注記更加快捷、方便，用戶可根據(jù)實際情況自由設(shè)置其顯示、輸出的狀態(tài)。CPS測量只要求測站上空開闊，與衛(wèi)星間保持通訊即可，不要求測站之間互相通視，因而不再需要建造覘標；

2）定位精度準確。 一般雙頻GPS接收機（標稱精度5mm+1ppm·D，D以km計），而紅外儀器的標稱分辨率為5mm+5ppm， GPS測量精度與其旗鼓相當(dāng)，但隨著間隙距離的進一步增加，GPS測量更具有優(yōu)越性；

3）能夠提供三維坐標。GPS測量相對經(jīng)典的測量技術(shù)，具有定位精度高、觀測時間短、操作簡便、全天候作業(yè)等優(yōu)點，可同時精確測定測站點的三維坐標，其高程精度已可滿足四等水準測量的要求。

3 應(yīng)用分析

3.1 技術(shù)設(shè)計

1）基礎(chǔ)資料和設(shè)計依據(jù)。GPS測量的技術(shù)設(shè)計主要依據(jù)建設(shè)部《關(guān)于發(fā)送1990年工程建設(shè)工業(yè)標準（建設(shè)部部分）制訂、修訂計劃的通知（[1990]建標第407號）要求，由北京市測繪設(shè)計研究院主編的《城市測量規(guī)范》、2001年發(fā)布的國家標準《全球定位系統(tǒng)城市測量技術(shù)規(guī)程》及工程測量的施工圖紙、施工合同、有關(guān)政策、規(guī)范制定的；

2）設(shè)計精度。根據(jù)工程需要與現(xiàn)場條件布設(shè)全面網(wǎng)或越級布網(wǎng)的情況，選擇平面控制網(wǎng)分兩級布設(shè)，首級為GPS控制網(wǎng)，二級為精密導(dǎo)線網(wǎng)。要求一級導(dǎo)線的平均邊長不應(yīng)超過1Km，導(dǎo)線相對|司合差三1;150000，GPS標稱精度，固定誤差不大于5mm，相對誤差不大于1×10-6。同時，在測區(qū)范圍內(nèi)及周邊區(qū)域選擇了9個滿足GPS觀測條件的原城市高等級控制點，作為起算數(shù)據(jù)選擇的依據(jù)或作為重合點；

3）基準設(shè)計和網(wǎng)形設(shè)計。保證很好地控制該工程的施工，設(shè)置了獨立的平面控制網(wǎng)，由12個GPS控制點組成，其中聯(lián)測已知平面控制點2個（I12，I13），高程控制點5個（I12，I13，105，109，110）。同時，在測區(qū)范圍內(nèi)及周邊區(qū)域選擇了9個滿足GPS觀測條件的原城市高等級控制點，作為起算數(shù)據(jù)選擇的依據(jù)或作為重合點；

4）觀測計劃。根據(jù)編制的GPS衛(wèi)星可見性預(yù)報表及衛(wèi)星的幾何圖形強度(其PDOP值不應(yīng)大于6)，選擇最佳觀測時段，并注意手機、步話機等設(shè)備的使用，并編排作業(yè)調(diào)度表。

3.2 選點

GPS測站間無須通視GPS測量不要求測站之間互相通視只需測站上空開闊即可，圖形結(jié)構(gòu)也比較靈活，而且網(wǎng)的圖形結(jié)構(gòu)也比較靈活，所以選點工作較經(jīng)典控制測量的選點工作簡便。但考慮特殊環(huán)境下GPS準動態(tài)測量模式在大比例尺地形測量中獨特的優(yōu)越性，所以在選點時最好可以選擇與某一點通視，以備后續(xù)工作使用；點位目標要顯著，視場周圍15°以上不應(yīng)有障礙物，以減少GPS信號被遮擋或障礙。

3.3 觀測

根據(jù)GPS作業(yè)調(diào)度表的測時段、觀測時間、測站編號、控制點名稱、接收機編號，采用長時間GPS靜態(tài)相對定位等方法來確定，觀測過程中PDOP值不大于6，一般小于4，衛(wèi)星高度角大于15°，有效衛(wèi)星數(shù)大于4，一般大于5。

4 結(jié)論

通過以上分析，科技的飛速發(fā)展，工程測量的技術(shù)面貌發(fā)生了深刻的變化，并取得很大的成就，GPS系統(tǒng)具有設(shè)備獨特新穎、技術(shù)含量極高，并具有精度高、速度快、功能全等優(yōu)點，因此，在工程測量上將有很大的發(fā)展空間，為工程的施工質(zhì)量提供可靠的基礎(chǔ)保障。

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[3]孔祥元，梅是義.控制測量學(xué)(下)[M].武漢：武漢大學(xué)出版社，2009.