探究GPS大地測量作業的質量控制措施

羅通

摘 要：GPS定位技術因為它的精確性，敏捷性，移動性和便利性而被大量使用在大地測量中。大地測量不只是對物體方位的測量，也是綜合運用知識的體現。GPS定位技術可以處理這類問題。GPS定位技術也大量使用在平常生活中，給日常生活造成了極大的便利。本篇文章主要對GPS技術進行了介紹，并簡要說了GPS技術在使用中的技術要點，并簡要說明了GPS的質量控制措施，為以后的測量技術提供重要的參考。

關鍵詞：GPS；大地測量；質量控制；措施

0.引言

伴隨著新的測繪技術和方法的持續進步，非常多的大地測量單位采用GPS完成現場項目測量。使用GPS技術在很大程度上減少了測量工作人員的勞動量，工作率得到了非常大的提升。盡管GPS的操作方法比之前的測量儀器簡單，但設計或人為因素會導致諸如低精度和低可靠性的問題。在實際工作中，一定要持續發現并獲得一些經驗，以提高GPS控制測量的質量。

1.GPS 技術的簡述

GPS是全球定位系統（GPS）的縮寫。GPS最初是由美國開發的全天候，高精度全球衛星定位和導航系統，它主要適用于世界各地的軍事。它可以精確地確定三維位置，動向和時間等。這使衛星通信技術與導航相結合，大大提升了社會的信息傳輸水平，高效的促進了互聯網經濟的發展。GPS系統的空間衛星部分的組成部分是24顆衛星，這精妙的的布局確保了GPS定位的精確性。地面觀測部分主要由三部分構成：主控制，地面天線和監測站。主控站位于美國空軍基地，是整個地面監測系統的管理和技術中心。監測站收集主要數據，由GPS衛星信息和監測站位置的環境信息組成，并將它們發送到主控制站。用戶部分主要是GPS接收器。其主要功能是使用GPS衛星信息計算使用者當時的三維位置和時間。

2.GPS 技術在大地測量中的特點

2.1 GPS定位系統中十分重要的特點是其精度，可按照不同的測量精度和不同的操作模式進行調整。在大地控制網絡中，可以直接從GPS發送的信號中獲得三維定位的準確信息。控制網絡中的不同節點之間不會因為出現數量累積或者每個點都要計算而造成計算錯誤。

2.2儀器的操作簡單方便。

現在，伴隨著科學技術的持續發展，GPS接收機也在進行相應的完善。一般情況下，在測量時，工作人員只需要將儀器放在適當的位置，連接電線，測量天線的高度，并觀察儀器的運行情況。所有其他工作都可以應用GPS測量儀器完成，例如衛星發現，跟蹤，測量和記錄等。在測量完所有數據后，工作人員只需要打包測量工具并對采集的數據進行保存，防止出現信息遺漏的情況。目前，在一個觀察點進行連續測量更方便。可以通過數據通信自動對數據進行處理。和計算機一樣，接收器的體積和重量也越來越小，這大大減少了測量員的工作量。

2.3安排布點時更加靈活方便。

同以前使用的大地經緯儀和卷尺相比，光電測距儀和全程測量儀可以準確、便捷地測量兩非位置之間的間距。但它只能用于表面寬，并且沒有什么東西覆蓋的區域。它不能用于森林和山區。GPS定位系統不需要測量區域的表面，并且不需要觀察站彼此看到。因此，不再需要建立朝向標記，它只需要測量區域的寬度，GPS定位的精度與測量的物理形狀無關。因此，GPS技術在大地測量中的應用具有更多優勢。

2.4對環境適應性強

GPS定位系統基本上能夠適應外部的所有環境，這使得對外部環境的依賴性較低。不管是在山地，海洋，平原甚至深沙漠，叢林等惡劣環境中，都能表現出測量的準確性，其適應性相比其他測量系統更加的有適應性。與之前的大地測量方法相比，GPS可以在多重時間和多樣的環境下更精確地測量目標。

3.GPS控制測量的質量控制

3.1使單獨基線的數量增加。在設計GPS網絡的階段中，可以合理地增加觀察周期的數量。伴隨著觀測周期的持續增加，對應的基線的數量也將會增多，并且在基線數量增加后，GPS網絡的可靠性可以有效提高。

3.2確保一定數量的重復站。為了保證一定數量的重復站，我們不僅可以及時發現站點的誤差，及時調平和糾正錯誤的數據，還可以通過同一站點的多次觀測來增加觀測周期的數量。

3.3確保每個站至少連接三個獨立的基線，這樣可以使站點擁有很高的安全性。在設置GPS網絡時，每個點的安全性與點的位置沒有直接關系，但與該點連接的基線數量相關，該點連接的基線越多，安全性就會變得越高。

3.4檢查GPS觀測基線質量的最佳方法是異步閉環誤差。隨著構成異步環路的基線矢量數量的增加，其檢查質量的能力將漸漸降低。所以，有必要對異步循環的最小邊數進行有效控制。所謂的最小異步閉環意味著閉環的基線邊緣是異步的，邊緣的數量是最小的。

3.5提高GPS網絡的準確性。

以下方法可用于提高GPS網絡的準確性：為了確保GPS網絡中相鄰點的相對準確性，必須同步觀察網絡中的關閉點，以獲得兩者之間的直接觀測基線；為了提高整個GPS網絡的準確性，幀網絡可以鋪設在整個網絡之上，幀網絡是整個GPS網絡的框架；網絡中異步環的最小邊數不應超過6。要通過高程擬合方法確定網絡中每個點的正常高度/正高度，應選擇一定數量的平整點。調平點的數量應盡可能多，并且應合理的分布在網絡中，并且應在網絡周圍分布一些點來包含整個網絡。為了增強GPS網絡的尺度精度，可以增加長時間和多周期的基線矢量。

3.6GPS基線解決方案的精確處理

GPS基線計算通常由軟件自動完成，不需要非常多的人工干預。在基線計算之后，軟件將輸出諸如方差比率RATIO（要求大于3），RMS（質量越小越好）和RDOP（<5）的因子。上述質量指標僅具有一定的相對意義，反映了基線計算的準確性，并不能絕對解釋基線質量。考慮到軟件本身設計的基線求解算法的精度不同，當上述指標滿足規范要求時，應打開基線解的殘差圖，以進一步控制基線質量，即細化基線。解決方案包括：明確基線處理中的出現誤差的位置（周期滑差修復是否完好，多徑效應的影響，衛星跟蹤是否中斷），去除誤差數據再次解析基線，以確保質量基線順利解決。順便指出，并不是把全部的基線進行細化，但僅限于具有相對較差的RATIO，RMS，RDOP和其他指標的基線和同步環，以及超出限制的異步環中的基線。

4.結語

總之，GPS測量具有高精度和高效率的特點。總的來說，GPS測量技術在一定程度上已經取代了之前的三角測量和橫向測量方法。通過以上對GPS測量技術的原理和特點的介紹，未來GPS測量技術將更應用在大地測量中，這樣的話不止會降低勞動量，還可以提高大地測量的進度和準確性。

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