淺談GPS在控制測量中應用的優缺點

易文斌

摘 要：基于GPS技術的工作原理和優勢，通過傳統測量技術和GPS技術在實習控制測量中的應用和數據對比分析，較充分的驗證了GPS技術在控制測量中的優點，并提出在實施測量過程中應考慮的各種因素影響控制成果精度。與此同時，對未來提高控制成果精度提出個人建議。

關鍵詞：GPS;控制測量;控制網;優缺點

近年來，隨著測繪行業的發展，人們對測繪效率和測繪成果的要求越來越高，其中GPS（全球定位系統）技術因其具有定位精度高、觀測速度快、功能齊全、操作簡便、全天候作業等優勢，受到社會廣泛關注，GPS技術應用到測繪行業的各個領域，加快了測繪事業的發展。[1]GPS技術率先在大地測量、工程測量、航空攝影測量、海洋測量、城市測量等測繪領域得到了充分應用，也在軍事、交通、通信、資源、管理等領域得到研究和廣泛應用，尤其是在建筑、公路、水利、電力等工程行業發揮了技術優勢，大大提高了效率。[2]現如今將GPS技術運用在工程各個階段的平面控制網測量中已經得到行業的認可。雖然GPS技術應用很廣泛，但由于GPS技術屬于現代測繪技術之一，我國研究者對GPS技術的應用有一定的研究，但在各個領域還需深入研究，故在實際工程建設中遇到GPS技術不能很完美的解決測繪工程中的難題，比如受到現場植被和地形條件的限制，很多地方不能接收到衛星信號和得到固定解。因此，為了GPS技術能更好的應用于控制測量中或者測繪工作中，對實際工程中采用GPS技術進行測繪，除了按照規范里的基本要求，還需要加以靈活應用和分析，找出適合工程實際的GPS布網方案，總結和發揮好GPS技術優勢尤為重要。

1 GPS測量技術的工作原理

GPS技術是一種全球定位技術，幾何原理是距離交會，其組成包括三大部分：空間部分—GPS衛星星座、地面控制部分—地面監控系統、用戶設備部分—GPS信號接收機。將兩臺或兩臺以上的GPS接收機分別置于不同固定不變的待定點上，通過一定時間的觀測（觀測時刻的衛星坐標可通過導航信息獲得）即衛星相當于已知坐標點。因而，接收機觀測到至少3顆衛星的距離a、b、c（如下圖）時，就可以采用距離交會法獲得測站點的坐標，利用靜態相對定位原理，確定出待定點之間的相對位置。在實際測量時，考慮到接收機時鐘有偏差，接收機應當同時觀測到4顆以上的GPS衛星，才能通過平差計算解出測站點可靠的三維直角坐標x、y、z。最后利用各個測站同步觀測的相位觀測值進行相對定位，即求出測站間的空間坐標差Δx、Δy、Δz。

GPS衛星定位原理圖

2 GPS技術在控制測量中的應用優勢

控制測量是指在一定的區域內，按測量任務所必須滿足的測量精度，對地面一系列標志點的水平位置和高程進行的測量工作，最后建立控制網的測量工作。[3]目前，能夠進行控制測量的方法技術有很多種，但對于測量人員來說，選擇快速、高效的測量手段對如期完成測量工作具有十分重要的意義。

GPS測量技術憑借具備定位精度高、觀測速度快、操作簡便、全天候作業、作業成本低等特點，被廣泛應用到控制測量各個等級控制網的布設中。將傳統測量技術布設控制網和GPS技術布設控制網這兩種方法進行對比，分析得出GPS技術在布設控制網的優勢如下：

（1）既克服了累積誤差，又能實現定位精度高，還操作簡便，工作效率高，作業成本低。（2）測站無需通視，可全天候作業。

因此，在實際控制測量中規避了誤差累積和減少了繁重的體力和腦力勞動強度，且因為無數衛星對鎖定對象進行后方交會定位，體現了定位精度高的特點，降低了成本，提高了工作效率。

3 影響GPS控制測量觀測精度的主要因素

雖然GPS技術在控制測量中的應用相比傳統測量技術有著較為顯著的優點，測量人員充分利用這些優點，快速、高效的完成控制測量的相關工作，為測量工作帶來極大方便，但在GPS控制網設計和具體實施過程中還需要充分考慮以下幾個方面的影響：

3.1 測站周邊環境的影響

在進行控制測量工作時，所布設的控制網在大城市或者大山區時，衛星信號會受建筑物或者樹木的長時間遮擋，導致信號失鎖，造成接收機衛星信號弱或是接收不到衛星信號，嚴重影響了測量工作的進行。

3.2 GPS接收機的位置誤差

接收機位置誤差是指接收機天線相位中心相對測站標石中心位置的誤差。[3]這里包括天線的置平和對中誤差，量取天線高誤差。比如說當天線高度為1.6m時，置平誤差為0.1°時，可能會產生對中誤差3mm，這樣就會影響最后測量成果的精度。因此，在精密定位時，必須仔細操作，以盡量減少這種誤差的影響。

4 結論與討論

通過闡述GPS工作原理，將傳統技術和GPS技術進行對比，既體現了GPS技術的優越性，也需考慮GPS用于控制測量中的各種影響成果的精度因素。本文雖然淺析了GPS在控制測量中的應用優缺點，但由于條件有限，在日后工程應用中，為了充分發揮GPS技術的優越性，提高GPS應用于控制測量中的成果精度，應盡量選擇多通道、多星系統、性能穩定可靠的GPS接收設備用于觀測，同時加強操作技術人員操作技能的培訓以及基本素質和業務水平的提高將是提高控制測量成果精度的重要基礎保證。

參考文獻：

[1]賈超.基于大地測量中的GPS技術的應用研究[J].科技與企業，2015（07）：107.

[2]李耀輝.試論GPS技術在大地測量中的應用[J].河南科技，2013（14）：45.

[3]許欣欣.基于大地測量中的GPS技術的應用研究[J].中小企業管理與科技（上旬刊），2018（03）：149-150.