靜態(tài)GPS測量及數(shù)據(jù)處理研究

邱淼

摘 要：該文對GPS相對定位原理和相關的測量優(yōu)點進行了簡要概述，在靜態(tài)GPS測量和實驗的基礎上，對GPS在控制測量中相應的應用，如布網(wǎng)、選點、內頁數(shù)據(jù)處理和外業(yè)觀測等基本的技術方法進行了研究。結合了靜態(tài)GPS的測量基本的原理和測量規(guī)范，對靜態(tài)GPS控制數(shù)據(jù)的處理過程進行了探討，提出了一些對常見問題的解決辦法，以供參考。

關鍵詞：GPS靜態(tài)控制網(wǎng) GPS靜態(tài)測量 外業(yè)觀測 數(shù)據(jù)處理

中圖分類號：P228.4 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）12（a）-0028-01

伴隨著信息技術和數(shù)字化技術的深入發(fā)展，在實踐中得到了廣泛應用，測量技術和空間科學取得了前所未有的進步和發(fā)展。其中，GPS測量技術具有精準、快速、高效和全天候等顯著的特點，已經被應用到了現(xiàn)代社會經濟中的很多領域中，尤其是在軍事、交通、測量等方面和領域取得了顯著的成效，凸顯了重要的應用價值。在工程測量和城市中，靜態(tài)GPS測量技術受到了廣大測繪工作者的普遍歡迎和信任，日益成為了城市工作中的一個重要的技術。

1 靜態(tài)GPS測量技術概說

GPS相對定位原理，是以若干臺的GPS接收機來跟蹤GPS衛(wèi)星信號，就所觀測的載波相位觀測的數(shù)值，使用求差的方法，從而得出各個觀測站之間的基線向量也就是坐標差。再以已經知道的基線向量和坐標來對其他各個觀測點的坐標進行計算。使用這種GPS相對靜態(tài)的定位方法不僅可以消除誤差，還能大幅削弱誤差，比如對流程延遲、電離層延遲和衛(wèi)星種差等這些誤差，所以獲得的相對位置是相對精度很高的。可以將GPS相對定位分為動態(tài)相對定位和靜態(tài)相對定位兩種，在實際的控制測量工作中，靜態(tài)相對定位獲得了廣泛應用。

如前文所說，靜態(tài)GPS測量具有顯著的特點和優(yōu)點，現(xiàn)將它所具有的這些作簡要分析和說明。

1.1 靜態(tài)GPS測量站之間不需要通視

很多測量站間是需要通視的，相較而言，GPS測站間就不需要通視，這是GPS定位的一個顯著的優(yōu)點。這是因為，要保持很好的通視條件，要保障好測量控制網(wǎng)的圖形良好，這都是以往傳統(tǒng)的測量技術棘手的問題，是比較突出的矛盾。但是GPS測量由于不要求測量站之間相互需要通視，因此，在點位的選擇方面自由度很高，方便靈活操作，這樣就使得控制網(wǎng)的圖形有了良好的保障。

1.2 靜態(tài)GPS定位的精準度高

在短距離測量中，靜態(tài)GPS定位的精度可以以毫米級來計算，是在15 km之內的短距離。而中長距離，一般是幾十千米甚至是幾百千米的范圍內，測量的相對精確度可以達到10-7～10-8。這是比以往的測量技術高出了很多的精確準度，由此可見，使用靜態(tài)GPS定位的精準度是很高的，具有突出的優(yōu)點。

1.3 能夠進行全天候的作業(yè)

由于GPS衛(wèi)星的定位數(shù)目很多，并且分布很均勻，因此這樣可以保證早任何地點和任何時間都能進行連續(xù)的觀測。這樣就可以保障很好的三位定位，而且一般也不會受到天氣變化所帶來的影響。

1.4 GPS測量技術容易操作

GPS接收機是自動化程度很高的設備，一般在外業(yè)觀測中僅需要對整平、中、量取天線高，開機后需要設置參數(shù)，至于其他的只需要工作儀器自己完成，這是一臺具有很高的工作效率的設備和機器，體現(xiàn)了自動化技術和數(shù)字化技術在實踐中得到了很好的運用。GPS測量還能提供精確度很高的測定的測站點三維坐標。

1.5 所需要觀測的時間短

伴隨著GPS測量技術的發(fā)展和完善，靜態(tài)的GPS相對測量只需要30 min左右的時間，動態(tài)的GPS定位技術則更短，只需要幾分鐘甚至數(shù)秒鐘的時間即可以實現(xiàn)高達厘米級，甚至是毫米級的精確度，具有極高的效率。

2 靜態(tài)GPS測量技術分析

傳統(tǒng)的測量技術已經日益無法滿足現(xiàn)代信息社會的要求。比如在較大的范圍內測量要利用傳統(tǒng)的技術和設備進行測量會有很多轉點，有誤差，還會造成時間和人力的浪費，使資源沒有得到最大限度的利用。因此，在現(xiàn)在的靜態(tài)GPS測量中，需要在這幾個方面尤其注意。

2.1 選點

為了使衛(wèi)星信號有所保證，在監(jiān)測站的選擇上要選擇那些視野比較開闊，最好是高度角有十五度以上的，不要有成片的遮擋物和障礙物的區(qū)域，比如高層建筑。在監(jiān)測站的大面積選擇上最好是遠離平靜的水面，一些大功率的無線電信號的發(fā)射源、山坡和高壓輸斷線等一些信號反射物，這樣可以來消除和削弱多路徑的誤差。另外，為了方便觀測，還需要考慮一些地質條件比較好和交通便利的因素，這些都是重要的考慮因素。這次選擇某高校作為實驗對象，選擇了六個監(jiān)測站，都是在交通便利和視野開闊的地方，遠離了信號反射物。這符合靜態(tài)GPS測量所要求的。

2.2 布網(wǎng)

靜態(tài)GPS基線，是向量網(wǎng)的等級來依據(jù)相應的國家規(guī)范和測量標準，按照各個行業(yè)的測量任務和規(guī)范來決定等級的。這次試驗所采用的是城市測量規(guī)范中的一種，稱之為四等網(wǎng)。實驗采用的多邊形網(wǎng)，以此來作為靜態(tài)GPS網(wǎng)的基本圖形。采用這種多形邊網(wǎng)具有很大的優(yōu)點，比如工作量會相應減少很多，節(jié)約了時間和人力，只需要對多邊形的邊數(shù)加以控制就可以，而且多邊形網(wǎng)具有一定的幾何強度。這種觀測作業(yè)的方式，就是在觀測時對相鄰的同步的圖形之間進行單邊連接，這樣一來，當有儀器共同作業(yè)時，就會觀測到一定時段的一個數(shù)據(jù)，有很好的作業(yè)效率和圖形強度。

2.3 外業(yè)觀測

在已經選好的觀測點上安裝好一定的GPS接收機，這樣采取的觀測是分為兩個時段的，觀測一小時后到第一時段告一段落，再檢查對中、整平的再次測量，去天線高和開機前所取得天線高作一比較，兩次比較的高度誤差不能大于3 mm。

3 結語

GPS靜態(tài)測量的工作主要是用外業(yè)靜態(tài)觀測的方法來采集所需要的數(shù)據(jù)，內業(yè)的基線解算、成果輸出和平差等一系列的數(shù)據(jù)處理工作。由于它具有很高的精確度，具有很好的經濟效益，因此顯示了在測繪方面很大的優(yōu)越性，在未來的發(fā)展中將會有很大的發(fā)展前景和廣闊的發(fā)展空間。

參考文獻

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