GPS定位技術(shù)在精密工程測量中的應(yīng)用研究

蒲正川

（重慶水利電力職業(yè)技術(shù)學(xué)院，重慶 永川 402160）

引言

GPS技術(shù)是在美國研制開發(fā)的衛(wèi)星定位系統(tǒng)，GPS系統(tǒng)有著全球性、全天候和連續(xù)性的定位功能，能夠?yàn)橛脩籼峁┚艿淖鴺?biāo)[1]。當(dāng)前，在工程測量中，施工部門應(yīng)該使用全站儀進(jìn)行施工測量和檢測，這是確保工程測量和放樣進(jìn)度，實(shí)現(xiàn)工程質(zhì)量目標(biāo)的重要保證。因?yàn)镚PS因?yàn)槠鋼碛械膬?yōu)勢，在精密工程測量中也得到了重視。GPS在精密工程測量中的一般使用的是雙頻接收機(jī)載波進(jìn)行定位測量。對于GPS在定位上的精確性是在其設(shè)計(jì)以及數(shù)據(jù)處理等方面上來決定的。而GPS設(shè)計(jì)的好壞在其中也發(fā)揮著關(guān)鍵性的作用。文章對于精密工程控制網(wǎng)的技術(shù)特點(diǎn)以及其應(yīng)用進(jìn)行了討論。

1 、精密工程控制網(wǎng)的技術(shù)特點(diǎn)

1.1 高精度特性

可以說，精密工程測量在工程測量時(shí)的精度能夠到毫米級，而且其相對測量也能夠達(dá)到10Lm。而且，一般在特殊的情況之下，精密工程測量一般是使用先進(jìn)的儀器和設(shè)備進(jìn)行測量的工作?？梢哉f，高精度是精密工程測量的一個(gè)最基本的特點(diǎn)。

1.2 不均勻的起算點(diǎn)分布

對于起算數(shù)據(jù)的誤差，精密工程測量對其的要求是最大限度的要小。在選擇方案時(shí)，一般都是先建立工程的坐標(biāo)系統(tǒng)。同其他控制網(wǎng)相比，精密工程測量對于原來坐標(biāo)上的控制點(diǎn)一般都不能把其作為開始計(jì)算的點(diǎn)。因而，精密工程測量網(wǎng)的起算點(diǎn)是不均勻分布的。

1.3 靈活的起算數(shù)據(jù)

對于國家以及地方的測量控制網(wǎng)來說，通常其布置的區(qū)域是比較大的，無論是什么等級的控制點(diǎn)其絕對的定位精度也不能確保精密工程測量的定位能夠達(dá)到毫米量級的要求。因此，精密工程控制網(wǎng)中沒有上下級控制網(wǎng)，其所謂的高精度要求是指項(xiàng)目的相對精度。精密工程測量對于起始數(shù)據(jù)的要求是基于點(diǎn)位以及相對精度的條件能否滿足工程需求的，有著一定的靈活性。

2.、GPS在精密工程測量中的應(yīng)用

2.1 應(yīng)用

精度設(shè)計(jì)：從工程需要出發(fā)，選擇城市GPS網(wǎng)為控制網(wǎng)。平均邊長一般要低于1千米，最弱變差一般要低于 1/10 000，固定誤差要低于15毫米，b比例誤差一般要低于20×10－6

基準(zhǔn)、網(wǎng)形設(shè)計(jì)：12個(gè)控制網(wǎng)點(diǎn)，使用3臺接收機(jī)，布設(shè)網(wǎng)形時(shí)呈邊連式。

觀測時(shí)段選擇：一般而言，對于觀測時(shí)段的確定主要根據(jù)天氣來。如果衛(wèi)星的分布越好，那么測量時(shí)的精度也就越好。通常來說是以衛(wèi)星顆數(shù)以及分布為依據(jù)，4顆以上以及分布比較均勻時(shí)可安排作業(yè)。

選點(diǎn)：站點(diǎn)間可不通視，選點(diǎn)靈活，方便布網(wǎng)。

觀測：從其作業(yè)調(diào)度出發(fā)安排觀測，采用靜態(tài)相對定位。3點(diǎn)上需要安置3臺接收機(jī)天線來測量氣象，指標(biāo)達(dá)到要求以后，根據(jù)接收機(jī)的知識輸入數(shù)據(jù)，其會自動記錄。根據(jù)外業(yè)數(shù)據(jù)加以處理，解算基線的向量，并且合格的向量構(gòu)成的基線加以解算，得出網(wǎng)點(diǎn)坐標(biāo)。在測量的過程中要避免誤差可通過限制無線電波實(shí)現(xiàn)。具體的避免誤差的措施下文將進(jìn)行分析。

2.2 減少誤差的措施

2.2.1 建立觀測值改正模型，修正誤差

采用觀測值改正模型一般有四種，一種是表征微信軌道偏差模型，該模型能夠在較短的時(shí)間內(nèi)把偏差作為常量[2]。一種是電離層模型，該模型主要提供導(dǎo)航電文，改正率為75%。一種是對流層模型，該模型是通過大氣資料解算的。最后一種是接收機(jī)鐘差模型。

2.2.2 雙頻觀測

電離層對于GPS信號的影響主要體現(xiàn)在其信號的頻率上，通過不同的頻率的電測波觀測可以確定該影響，進(jìn)而修正觀測值。

2.2.3 精密衛(wèi)星歷

可通過選擇觀測方案和時(shí)段，最大程度的降低GDOP值和PDOP值，而且還可以減少電離的折射和信號等誤差的影響[3]。

2.2.4 多時(shí)段、長時(shí)間觀測

為了減少或者是削弱路徑效應(yīng)以及信號的誤差和載波相位周跳，可以通過使用相對靜態(tài)定位來對一條基線上的定位，因精度不同其觀測的時(shí)間一般在一個(gè)小時(shí)到三個(gè)小時(shí)間，通過2個(gè)時(shí)段來加以觀測。

結(jié)論：采用GPS進(jìn)行精密工程測量，對于誤差的消除有著積極的意義。本文基于其在工程測量中的具體應(yīng)用進(jìn)行了探討，發(fā)現(xiàn)其前景較好，且具有低成本、高效率的優(yōu)勢。

[1]鄭因志,徐嘉漢,馬風(fēng)山,等.GPS在露天礦邊坡變形監(jiān)測中的應(yīng)用[J].人民長江, 2008, (4):4-5

[1]楊光. GPS和偽衛(wèi)星組合定位技術(shù)及其在形變監(jiān)測中的應(yīng)用研究[D].河海大學(xué),2009,7(6):36-37

[2]柳光魁,杜明成,王進(jìn),李鳳斌. GPS定位技術(shù)在核電站精密工程水平控制網(wǎng)測量中的應(yīng)用、研究[J]. 現(xiàn)代測繪,2008,01:3-7.