GPS測量技術的具體問題的分析

趙喜周 倉旭日

（中牟縣天宇規劃測繪隊，河南 中牟 451450）

GPS測量技術的具體問題的分析

趙喜周 倉旭日

（中牟縣天宇規劃測繪隊，河南 中牟 451450）

GPS即全球定位系統，它是近些年才發展起來的測繪新技術，隨著科學技術的發展，GPS定位技術越來越成熟，并且逐步應用到測繪的很多領域，其在工程測繪中的應用也得到了很快地發展。這是因為GPS有著很多傳統測繪技術沒有的優勢，其全天候、高精度、操作簡便的優勢在工程測繪當中發揮著重要作用。以GPS測量技術為例，介紹了GPS測量技術的優點，論述了GPS測量技術的廣泛應用，同時對GPS在工程測量中的問題及對策進行了重點闡述，以期提高測量效果。

工程測量；GPS；優勢；應用

0 前言

GPS是Global Poaitioning System的簡稱——即全球定位系統。GPS系統是一種采用距離交會法的衛星導航定位系統。在需要的位置點架設GPS接收機，在某一時刻同時接收了三顆以上的GPS衛星所發出的導航電文，通過一系列數據處理和計算可求得該時刻GPS接收機至GPS衛星的距離，同樣通過接收衛星星歷可獲得該時刻這些衛星在空間的位置（三維坐標）。

1 GPS測量技術的優勢

1.1 測站之間無需通視

GPS工程測量對各個測站間的要求很簡單，相互之間不需要通視，僅要注意測站的上部空間需開闊，以保障GPS系統在接收衛星的信號時不被干擾。也正是由于這個特點為測量工程節省了大量的造標費用。因為各個測站無需通視，點位的選擇就很靈活、方便，可以根據具體工程的需要來選擇位置，省去了大地網測量中的過渡點、傳算點的測量工作。

1.2 定位精度高

一般的雙頻GPS接收機基線解精度為5mm+1ppm，紅外儀的精度則為5mm+5ppm，GPS測量出的精度相當于紅外儀的精度，但距離越長，GPS測量的精度優勢就越明顯。在各種應用實踐中證明，GPS相對定位精度在 50km以內時，可以達到10～6，GPS相對定位精度在100km～500km時，可以達到10～7，GPS相對定位精度在1000km時，可以達到10～9。而在300m～1500m的工程精密定位測量過程中，1小時以上觀測的解，其平面位置誤差小于1mm，與ME-5000電磁波測距儀測定的邊長比較，其邊長較差最大為0.5mm，校差中誤差為0.3mm。

1.3 觀測時間短

在布設GPS控制網時，各個測站的觀測時間大概是30min～40min，如果應用快速靜態定位方法，其觀測的時間會更短。若是應用實時動態差分法（RTK-Real-time kinematic）能在5s內求得測點坐標。

1.4 操作簡便

GPS測量系統接收機也在不斷的改進、完善，其自動化的程度也在逐步提高：接收機的體積越來越小，重量越來越輕，這在很大程度上減輕了外業測量人員的工作緊張程度和勞動強度。而今GPS接收機已趨向于小型化和操作簡便化，測量工作人員只需將天線對中、整平，量取天線高、打開電源即可進行自動觀測，對獲取的數據，利用各種數據處理軟件進行處理即求得測點三維坐標。另外，GPS觀測工作在一天之中的任一時間都可以進行，各種惡劣天氣、氣候情況對它的影響不是很大。

2 GPS測量技術的具體應用

2.1 虛擬現實技術的具體應用

相對落后的工程測量技術都是由工作人員進行實地操作，不管是什么施工環境都需要親身實踐，這種方式在非常復雜的地理環境中很容易發生事故，危及測量人員的生命安全，造成重大損失。

然而GPS虛擬現實技術能夠在計算機技術的幫助下描繪出模擬工程現場的地理環境，呈現一幅清晰的、逼真的三維圖像，利用這些相關數據信息，能夠制定出科學合理的工程測繪流程，能夠明確在工作中可能遇到的困難和故障，做好充分的前期準備工作，以避免人員傷亡以及不必要的損失，GPS虛擬現實技術能夠高效的完成工程測量工作，并且能夠保證測量方案的可操作性、技術性以及安全性。

2.2 GPS定位技術的具體應用

在工程測量中需要將觀測對象進行多角度的定位才能準確掌握相關信息，而這就用到了GPS定位技術，它將結合幾何學的知識以及物理學相關內容，通過太空中的衛星測量以及地面的接受設備進行精確的、全方位的考察。如今在工程測量領域廣泛應用的GPS定位技術大致可分為兩種，分別是靜態和動態的相對定位，其中動態相對定位主要是利用載波相位測量，這種技術需要一個比較精確的控制點作為工程測量工作中的控制基站，對觀測對象施行動態的連續觀測，這有這樣才能確保數據信息的準確性；而靜態相對定位是通過多個地面接收裝置通時對觀測目標進行觀測，最后由專門工作人員對結果進行對比分析。一般情況下GPS系統都是由24顆衛星構成的，它們圍繞地球進行動態監控，在不受周圍建筑的影響下，10°以上的水平角能夠收到七個衛星所發出的信號，由于較高的物體會對信號的傳播造成一定的阻礙，因此有時將慣性導航技術以及GPS定位技術結合起來，能夠發揮更強大的測量效果。

2.3 在測量施工水準點中的具體應用

工程建設單位大多采用的是比較落后的水準測量技術，在準確度以及嚴密性上存在很大不足，因為技術缺陷造成的失誤也時常發生，因此很多施工單位將水準點制定在100米和500米之間，這樣距離較遠同樣也會給施工帶來很多麻煩。但是通過GPS測量技術就可以確定水準點的范圍，能夠更好的保障施工建設，提高其工作效率。

3 GPS測量技術存在的突出問題及解決對策

3.1 測站點的選擇

要進行嚴格的選址，排除周圍障礙物的阻擾，保證所有物體的高度角都在10°以下，才能確保信號不被反射，而造成傳遞路徑的誤差；除了需要一個較為開闊的地理位置以外，在測站點選擇的時候，還應該注意其上空的情況，要盡量保證高度角在10°到15°范圍內沒有障礙物，以確保信號發播、傳送的正常運行；同時還要在測站點附近200米以內不能夠有干擾電磁波的物體存在，例如大功率的無線電發射裝置和高壓書輸電線等，避免電磁波對衛星信號產生干擾。

3.2 GPS網進行基準點的選擇

要充分運用GPS的定位成果，要將聯測點的總數多于三個，并且進行精確的分布，否則有可能會導致定位結果產生扭曲。因此，基準點的科學選擇是確保GPS能夠對數據進行準確分析的關鍵。到2012年我國已建成A、B兩個級別的高精度GPS網，但是由于覆蓋的密度相對比較小，而沒有得到廣泛的使用，所以在進行工程測量的時候要以國家的大地點作為坐標轉換時的依據，以保證基準點的準確度。

3.3 基線的解算

（1）在天空中的對流層或者電離層對電磁波的折射作用太強，這樣很容易改變原來的傳輸路徑，所以可以通過刪除低高度觀察的數據信息，來避免與對流層以及電離層之間的影響，將觀察對象提高到高度角。（2）GPS衛星觀測的時間比較短，在進行結算基線的過程中，為了保證信息的可靠性，要盡量刪除觀測時間較短的衛星所保留的相關數據。（3）多路徑效應，這種現象會使觀測值失去使用價值，可以采用刪除多路徑效應發生時產生的數據信息。（4）基線起點的坐標會發生偏移，在實際工程測量中，將準確度高的點作解算的起點。最后是衛星周跳問題，最好的解決方法就是刪除衛星周跳時期的數據信息，來確保觀測的數據質量。

4 結束語

綜上所述，GPS測量技術具有明顯的優勢，能夠減輕技術測量人員的工作負擔，實現數據化工程測量，但是其自身也具有一定的缺陷，這就要求工作人員在實際應用中不斷總結經驗教訓，充分發揮GPS測量技術的使用價值。

劉展］