GPS控制測量概述

馬永寶

摘要：以GPS衛星測量為代表的測繪新技術的廣泛應用為測繪領域的飛速發展和技術進步提供了有力的物質保證和技術支撐。本文主要介紹了GPS測量的基本原理、技術特點和應用GPS技術進行控制測量的程序和工作要點。

關鍵詞：GPS系統；絕對定位；相對定位；控制測量

一、GPS系統的組成

1、空間星座部分：空間星座部分是指空間GPS衛星，

2、地面監控部分：監控站的主要目的是監測和維護衛星。

3、用戶部分：GPS 接收機的功能為接收和存儲來自 GPS 衛星的信號。

二、GPS絕對定位

GPS絕對定位的基本原理為：以GPS衛星與用戶接收機天線之間的幾何距離觀測量ρ為基礎，并根據衛星的瞬時坐標（Xi，Yi，Zi），以確定用戶接收機天線所對應的點位，即觀測站的位置，設接收機天線的相位中心坐標為（X，Y，Z）。由于GPS絕對定位受到衛星軌道誤差、鐘差及信號誤差等因素的影響，因而精度較低，不能滿足一般工程定位測量的要求。

三、GPS相對定位

GPS相對定位，也稱差分GPS定位，是目前GPS定位中精度最高的一種定位方法。相對定位是指在兩個或若干個觀測站上安置GPS接收機，同步觀測相同的GPS衛星，測定接收機之間相對位置（坐標差）的定位方法。GPS相對定位的優點：在兩個或多個觀測站同步觀測相同衛星的情況下，衛星的軌道誤差、衛星鐘差、接收機鐘差以及大氣折射誤差等對觀測量的影響具有一定的相關性，因此利用這些觀測量的不同組合進行相對定位，即可有效地消除或減弱上述誤差的影響，從而提高相對定位的精度。

四、GPS 控制網的布設

1、測前工作

（1）項目的提出（測量任務書/測量合同）

一項GPS 測量工程項目往往是由工程發包方、上級主管部門或其他單位或部門提出，由GPS 測量隊伍具體實施。對于一項GPS測量工程項目，一般有如下一些要求：①測區位置及其范圍；②用途和精度等級；③點位分布及點的數量；④提交成果的內容；⑤時限要求；⑥投資經費。

（2）技術設計

一個完整的技術設計主要應包含如下內容：①項目來源；②測區概況；③工程概況；④技術依據；⑤現有測繪成果；⑥施測方案；⑦作業要求；⑧觀測質量控制；⑨數據處理方案；⑩提交成果要求。

（3）測繪資料的搜集與整理

在開始進行外業測量之前，現有測繪資料的搜集與整理也是一項極其重要的工作。需要收集整理的資料主要包括測區及周邊地區可利用的已知點的相關資料（點之記、坐標等）和測區的地形圖等。

（4）儀器的檢驗：對將用于測量的各種儀器，包括GPS 接收機及相關設備等進行檢驗，以確保它們能夠正常工作。

（5）踏勘、選點、埋石

在完成技術設計和測繪資料的搜集與整理后，需要根據技術設計的要求對測區進行踏勘，并進行選點、埋石工作。

2、測量實施

（1）實地了解測區情況：包括點位情況（點的位置、上點的難度等）、測區內經濟發展狀況、民風民俗、交通狀況、測量人員生活安排等。

（2）衛星狀況預報：需要評估障礙物對GPS觀測可能產生的不良影響。

（3）確定作業方案：根據衛星狀況、測量作業的進展情況、以及測區的實際情況，確定出具體的布網和作業方案。

（4）外業觀測

觀測作業的主要任務是捕獲GPS衛星信號，并對其進行跟蹤、處理和量測，以獲得所需要的定位信息和觀測數據。各GPS 觀測小組在得到作業指揮員所下達的作業指令后，應嚴格按照作業指令的要求進行外業觀測。在進行外業觀測時，外業觀測人員除了嚴格按照作業規范作業指令進行操作外，還要根據一些特殊情況靈活地采取應對措施。

（5）數據傳輸與轉儲

在一段外業觀測結束后，應及時地將觀測數據傳輸到計算機中，并根據要求進行備份。在數據傳輸時，需要對照外業觀測記錄手簿檢查所輸入的記錄是否正確，數據傳輸與轉儲應根據條件及時進行。

（6）基線處理與質量評估：對所獲得的外業數據及時地進行處理，解算出基線向量并對解算結果進行質量評估。

3、測后工作

（1）結果分析

對外業觀測所得到的基線向量進行質量檢驗，并對由合格的基線向量所構建成的GPS 基線向量網進行平差，解算得出網中各點的坐標成果。

（2）技術總結：根據整個GPS 網的布設及數據處理情況進行全面的技術總結。

（3）成果驗收

五、結束語

目前，GPS 測量開始向動態方向發展，設備體積更小，便于攜帶。由于 GPS 流動站與基準站之間的數據采用無線電鏈接，在數據采集的同時，即可對其進行實時處理。數據處理的新技術使得在數秒鐘之內測定精確位置成為可能。技術的進步不僅為我們的生活帶來了更多的便利，也為人類探索更廣闊的未知世界插上了夢想的翅膀。我們每一位專業技術人員在享受技術進步帶來便利的同時，也應積極努力，為技術的進一步、發展貢獻自己應有的力量！

參考文獻

[1]周忠漠 等GPS衛星測量原理與應用。測繪出版社 [M]2014

[2]程俊仁 等全球導航衛星系統發展及其對導航定位的改善 [J] 大地測量與地球動力學 2009

（作者單位：寧夏緯儀測繪有限公司）