淺析工程勘測中GPS的應用

王溪 劉莎薩

摘 要：GPS測量工作技術復雜度高，要求嚴格，并且消耗大。文章主要針對GPS的工作特點以及原理進行了分析，并探討了工程勘測中GPS技術的應用方法以及要求。

關鍵詞：工程勘測；GPS；數據處理

1 GPS控制測量

該技術同經典大地測量類似，按照其性質不同可以分為內業和外業兩部分。內業工作包括GPS測后數據的處理以及測量技術的設計和技術總結。外業則主要包括建立觀測標志、選點以及野外的觀測和成果驗核。而按照其測量實施工作的程序，可以將GPS測量分為以下幾個階段，即：技術設計階段、選點建立標志階段以及外業觀測和成果檢驗處理階段。

1.1 操作的方法：分別將兩臺接收機安置在基線的兩端，以基線的要求以及長度精度為依據，對四顆以上衛星的數個時段按照GPS測量系統的外業要求同步進行觀測，并根據測量等級對時段長度予以確定。

1.2 對精度定位：在精度上，基線可以達到±（5mm+1ppm×D），基線長度為D單位公里。

1.3 作業要求：采取了GPS觀測的方式所得到的獨立基線邊應當形成閉合的三角形或者多邊形，用以方便檢核觀測成果，對網的強度予以增強，用以增加成果的精確性以及可靠性。

1.4 適用范圍：主要應用在大地控制網的建立、工程精密控制網的建立。例如，隧道測量以及橋梁測量等。此外加密控制網的建立也會用到該技術，例如，工程點測量、勘界測量以及道路和城市測量等。觀測中應當跟蹤四顆以上的衛星，且基線邊小于15KM。

1.5 注意事項：觀測基線組成的圖形應當全部閉合，用以方便外業核檢工作的進行，用以提高成果的可靠性。

2 布網方案

2.1 選點。相互通視并非GPS測量觀測站的必須要求，并且網的圖形結構相對較為靈活，因此相對比常規的控制觀測點GPS的選點工作更加簡便。但是觀測工作的順利進行需要以點位的選擇作為保障，同時也是對測量結果可靠與否予以保障。因此在選點之前需要對測區的地理狀況以及原有控制點分布狀況、標架、標型以及標石的完整與否予以了解，通過信息的全面收集分析，選擇最適宜的點位，除此之外，還要注意以下原則。（1）點位的安裝地點應當方便接收設備的安裝，并且為較高的開闊點。（2）點位的目標要特別顯著，其視場范圍內15米不得有障礙物，以此防止GPS型號被障礙物遮擋吸收。（3）點位的選擇地點四周200m的范圍內不能有大功率發射無線電裝置，并且需要同高壓電線、微波無線電的傳授道保持距離，保證其距離大于50米，避免GPS信號受到磁場的干擾。（4）大面積水域會對衛星信號造成干擾，因此點位的選擇應當遠離大面積水域同時也要避免其他影響信號接受的物體，對多路徑效應影響予以降低。（5）選擇點位的地點應當交通便利，并且也要方便技術擴展以及其他手段的聯測。（6）點位的地面基礎應當易于點的保存，盡可能選擇穩定的地方。（7）在進行點位的水準聯測時應當由選點人員實地的對水準路線進行勘測。在測區GPS點的選擇以及中心標石以及中心標志的埋設和標志點位的精確工作中應當根據上述原則開展工作，以保證點的標志以及標石的堅固穩定，從而長久的利用、保存。

2.2 觀測記錄。外業的觀測中，應當對所有的觀測信息進行記錄并妥善保存。觀測記錄以及測量手簿是觀測記錄的主要形式。測量手簿由觀測者在觀測過程中以及接收機啟動前隨時進行填寫。對觀測過程中所發生的問題應當詳細的進行記載，并對問題出現的時間以及具體內容進行記錄，及時的予以處理。觀測手簿的記錄必須及時認真，嚴禁事后追記以及補記。針對存儲介質上的觀測數據應當進行及時的拷貝，由專人進行保管，并用專門的放水、防靜電材料箱進行存儲。并且在材料箱的外面應當注明網區名、文件名、點名以及時段名，并對采集日期和測量手簿的編號進行標注。對接收機內的數據文件應當轉錄至外介質上，不得進行刪改或者剔除，不得使用重新加工組合數據相關指令。

3 數據處理

只有通過GPS相關的數據處理技術對數據進行必要的處理才能最終得出GPS接收機用于記錄采集的接收天線同衛星之間的偽距數據以及載波相位、衛星星歷等。

3.1 數據的傳輸。GPS接收機在數據采集后將數據記錄在設備內部的內存模塊中。計算機同接收機之間通過專用電纜連接進行數據的傳輸，并需要在專門的菜單中進行相關的數據傳輸選項選擇，通過后處理軟件的控制將采集的信息數據傳輸到計算機中。在傳輸數據的同時對數據進行分流，分別生成四個文件：（1）UTC參數和電離層參數文件；（2）觀測站信息文件；（3）偽距觀測值以及載波相位文件；星歷參數文件。其中觀測值文件容量最大。星歷參數文件中的信息主要為被測的衛星軌道相關信息數據，通過該文件中的數據可以對任意時刻的衛星位置予以計算。而UTC參數以及電離層參數文件主要存放的UTC參數主要用于對GPS時間予以修正，而電離層參數則用于對觀測值中電離層影響予以改正。測站信息文件中主要用于存放測站相關的名稱數據以及時間和成果信息。經過分流后的數據在四個文件中均以二進制數據形式進行存儲。方便下一步的預處理基礎信息資料，但是需要在預處理前將其解譯，成為能夠識別的文件，對文件進行標準處理。

3.2 數據的預處理。通過平滑濾波對數據進行檢驗，對粗差進行剔除；對文件的格式以進行統一，并將各種文件予以標準化，對不完整的數據予以加工，找出需要進行修復的周整跳變點，進行觀測值的修復；對觀測值需要進行改正的進行模型改正。必須經過多次的衛星位置計算后才能對數據進行處理，在GPS廣播黃歷中，獨立的星歷參數每小時便會有一組，如此依賴計算工作變得十分復雜，因此需要一個標準的衛星軌道方程，以方便計算，節約存儲空間。對GPS的衛星軌道方程進行標準處理的方式主要為擬合處理，一般以時間作為變量采用多項式的方式。多項式的改正需要通過您和求出唯一摘 要：GPS測量工作技術復雜度高，要求嚴格，并且消耗大。文章主要針對GPS的工作特點以及原理進行了分析，并探討了工程勘測中GPS技術的應用方法以及要求。

關鍵詞：工程勘測；GPS；數據處理的鐘差，這主要是由于來自星歷的鐘差值為多個。對信號的真正發射時刻進行確定，并將該時刻時衛星確切的軌道位置予以確定，并將所有測站對所有衛星時間基準予以統一，用以估算它們的相對鐘差。接收機不同則提供的數據記錄格式也會有所差異，例如觀測時刻，有可能采用經過改正后的標準時間也有可能使用接收機的參考歷元。必須對觀測值文件進行標準和格式化之后才能進行平差。具體項目包括：記錄格式標準化；記錄項目標準化；采樣密度標準化；數據單位的標準化。

4 高程控制可靠度分析

在進行控制測量過程中，由于由于水準點高程的數據采集缺失，因此起算數據采用國家二等的三角點高程作為高程控制的起算數據，對控制點GPS高程的計算需要同不舍的控制點高程進行擬合。由于其高程同水準點的高程沒有聯測、檢核，因此人們最關注的還是其可靠度問題。但是通過大量的實踐，若平差結果的指標以及各項精度均能夠達到規范要求，那么GPS的高程擬合模型具有全理性，其擬合結構能夠達到精度要求。主要的檢驗方案包括下面幾種：異步環檢驗、同步環檢驗以及重復基線的檢驗。

參考文獻

[1]王惠南.GPS導航原理與應用[M].科學出版社，2003.

[2]喬仰文，等.GPS衛星定位原理及其在測繪中的應用[M].教育科學出版社，2002.

[3]高建新.高精度全球差分GPS的應用[J].測繪信息與工程，2002.