淺析工程勘測中GPS的應(yīng)用

王溪 劉莎薩

摘 要：GPS測量工作技術(shù)復(fù)雜度高，要求嚴(yán)格，并且消耗大。文章主要針對GPS的工作特點(diǎn)以及原理進(jìn)行了分析，并探討了工程勘測中GPS技術(shù)的應(yīng)用方法以及要求。

關(guān)鍵詞：工程勘測；GPS；數(shù)據(jù)處理

1 GPS控制測量

該技術(shù)同經(jīng)典大地測量類似，按照其性質(zhì)不同可以分為內(nèi)業(yè)和外業(yè)兩部分。內(nèi)業(yè)工作包括GPS測后數(shù)據(jù)的處理以及測量技術(shù)的設(shè)計(jì)和技術(shù)總結(jié)。外業(yè)則主要包括建立觀測標(biāo)志、選點(diǎn)以及野外的觀測和成果驗(yàn)核。而按照其測量實(shí)施工作的程序，可以將GPS測量分為以下幾個(gè)階段，即：技術(shù)設(shè)計(jì)階段、選點(diǎn)建立標(biāo)志階段以及外業(yè)觀測和成果檢驗(yàn)處理階段。

1.1 操作的方法：分別將兩臺(tái)接收機(jī)安置在基線的兩端，以基線的要求以及長度精度為依據(jù)，對四顆以上衛(wèi)星的數(shù)個(gè)時(shí)段按照GPS測量系統(tǒng)的外業(yè)要求同步進(jìn)行觀測，并根據(jù)測量等級對時(shí)段長度予以確定。

1.2 對精度定位：在精度上，基線可以達(dá)到±（5mm+1ppm×D），基線長度為D單位公里。

1.3 作業(yè)要求：采取了GPS觀測的方式所得到的獨(dú)立基線邊應(yīng)當(dāng)形成閉合的三角形或者多邊形，用以方便檢核觀測成果，對網(wǎng)的強(qiáng)度予以增強(qiáng)，用以增加成果的精確性以及可靠性。

1.4 適用范圍：主要應(yīng)用在大地控制網(wǎng)的建立、工程精密控制網(wǎng)的建立。例如，隧道測量以及橋梁測量等。此外加密控制網(wǎng)的建立也會(huì)用到該技術(shù)，例如，工程點(diǎn)測量、勘界測量以及道路和城市測量等。觀測中應(yīng)當(dāng)跟蹤四顆以上的衛(wèi)星，且基線邊小于15KM。

1.5 注意事項(xiàng)：觀測基線組成的圖形應(yīng)當(dāng)全部閉合，用以方便外業(yè)核檢工作的進(jìn)行，用以提高成果的可靠性。

2 布網(wǎng)方案

2.1 選點(diǎn)。相互通視并非GPS測量觀測站的必須要求，并且網(wǎng)的圖形結(jié)構(gòu)相對較為靈活，因此相對比常規(guī)的控制觀測點(diǎn)GPS的選點(diǎn)工作更加簡便。但是觀測工作的順利進(jìn)行需要以點(diǎn)位的選擇作為保障，同時(shí)也是對測量結(jié)果可靠與否予以保障。因此在選點(diǎn)之前需要對測區(qū)的地理狀況以及原有控制點(diǎn)分布狀況、標(biāo)架、標(biāo)型以及標(biāo)石的完整與否予以了解，通過信息的全面收集分析，選擇最適宜的點(diǎn)位，除此之外，還要注意以下原則。（1）點(diǎn)位的安裝地點(diǎn)應(yīng)當(dāng)方便接收設(shè)備的安裝，并且為較高的開闊點(diǎn)。（2）點(diǎn)位的目標(biāo)要特別顯著，其視場范圍內(nèi)15米不得有障礙物，以此防止GPS型號(hào)被障礙物遮擋吸收。（3）點(diǎn)位的選擇地點(diǎn)四周200m的范圍內(nèi)不能有大功率發(fā)射無線電裝置，并且需要同高壓電線、微波無線電的傳授道保持距離，保證其距離大于50米，避免GPS信號(hào)受到磁場的干擾。（4）大面積水域會(huì)對衛(wèi)星信號(hào)造成干擾，因此點(diǎn)位的選擇應(yīng)當(dāng)遠(yuǎn)離大面積水域同時(shí)也要避免其他影響信號(hào)接受的物體，對多路徑效應(yīng)影響予以降低。（5）選擇點(diǎn)位的地點(diǎn)應(yīng)當(dāng)交通便利，并且也要方便技術(shù)擴(kuò)展以及其他手段的聯(lián)測。（6）點(diǎn)位的地面基礎(chǔ)應(yīng)當(dāng)易于點(diǎn)的保存，盡可能選擇穩(wěn)定的地方。（7）在進(jìn)行點(diǎn)位的水準(zhǔn)聯(lián)測時(shí)應(yīng)當(dāng)由選點(diǎn)人員實(shí)地的對水準(zhǔn)路線進(jìn)行勘測。在測區(qū)GPS點(diǎn)的選擇以及中心標(biāo)石以及中心標(biāo)志的埋設(shè)和標(biāo)志點(diǎn)位的精確工作中應(yīng)當(dāng)根據(jù)上述原則開展工作，以保證點(diǎn)的標(biāo)志以及標(biāo)石的堅(jiān)固穩(wěn)定，從而長久的利用、保存。

2.2 觀測記錄。外業(yè)的觀測中，應(yīng)當(dāng)對所有的觀測信息進(jìn)行記錄并妥善保存。觀測記錄以及測量手簿是觀測記錄的主要形式。測量手簿由觀測者在觀測過程中以及接收機(jī)啟動(dòng)前隨時(shí)進(jìn)行填寫。對觀測過程中所發(fā)生的問題應(yīng)當(dāng)詳細(xì)的進(jìn)行記載，并對問題出現(xiàn)的時(shí)間以及具體內(nèi)容進(jìn)行記錄，及時(shí)的予以處理。觀測手簿的記錄必須及時(shí)認(rèn)真，嚴(yán)禁事后追記以及補(bǔ)記。針對存儲(chǔ)介質(zhì)上的觀測數(shù)據(jù)應(yīng)當(dāng)進(jìn)行及時(shí)的拷貝，由專人進(jìn)行保管，并用專門的放水、防靜電材料箱進(jìn)行存儲(chǔ)。并且在材料箱的外面應(yīng)當(dāng)注明網(wǎng)區(qū)名、文件名、點(diǎn)名以及時(shí)段名，并對采集日期和測量手簿的編號(hào)進(jìn)行標(biāo)注。對接收機(jī)內(nèi)的數(shù)據(jù)文件應(yīng)當(dāng)轉(zhuǎn)錄至外介質(zhì)上，不得進(jìn)行刪改或者剔除，不得使用重新加工組合數(shù)據(jù)相關(guān)指令。

3 數(shù)據(jù)處理

只有通過GPS相關(guān)的數(shù)據(jù)處理技術(shù)對數(shù)據(jù)進(jìn)行必要的處理才能最終得出GPS接收機(jī)用于記錄采集的接收天線同衛(wèi)星之間的偽距數(shù)據(jù)以及載波相位、衛(wèi)星星歷等。

3.1 數(shù)據(jù)的傳輸。GPS接收機(jī)在數(shù)據(jù)采集后將數(shù)據(jù)記錄在設(shè)備內(nèi)部的內(nèi)存模塊中。計(jì)算機(jī)同接收機(jī)之間通過專用電纜連接進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳輸，并需要在專門的菜單中進(jìn)行相關(guān)的數(shù)據(jù)傳輸選項(xiàng)選擇，通過后處理軟件的控制將采集的信息數(shù)據(jù)傳輸?shù)接?jì)算機(jī)中。在傳輸數(shù)據(jù)的同時(shí)對數(shù)據(jù)進(jìn)行分流，分別生成四個(gè)文件：（1）UTC參數(shù)和電離層參數(shù)文件；（2）觀測站信息文件；（3）偽距觀測值以及載波相位文件；星歷參數(shù)文件。其中觀測值文件容量最大。星歷參數(shù)文件中的信息主要為被測的衛(wèi)星軌道相關(guān)信息數(shù)據(jù)，通過該文件中的數(shù)據(jù)可以對任意時(shí)刻的衛(wèi)星位置予以計(jì)算。而UTC參數(shù)以及電離層參數(shù)文件主要存放的UTC參數(shù)主要用于對GPS時(shí)間予以修正，而電離層參數(shù)則用于對觀測值中電離層影響予以改正。測站信息文件中主要用于存放測站相關(guān)的名稱數(shù)據(jù)以及時(shí)間和成果信息。經(jīng)過分流后的數(shù)據(jù)在四個(gè)文件中均以二進(jìn)制數(shù)據(jù)形式進(jìn)行存儲(chǔ)。方便下一步的預(yù)處理基礎(chǔ)信息資料，但是需要在預(yù)處理前將其解譯，成為能夠識(shí)別的文件，對文件進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)處理。

3.2 數(shù)據(jù)的預(yù)處理。通過平滑濾波對數(shù)據(jù)進(jìn)行檢驗(yàn)，對粗差進(jìn)行剔除；對文件的格式以進(jìn)行統(tǒng)一，并將各種文件予以標(biāo)準(zhǔn)化，對不完整的數(shù)據(jù)予以加工，找出需要進(jìn)行修復(fù)的周整跳變點(diǎn)，進(jìn)行觀測值的修復(fù)；對觀測值需要進(jìn)行改正的進(jìn)行模型改正。必須經(jīng)過多次的衛(wèi)星位置計(jì)算后才能對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，在GPS廣播黃歷中，獨(dú)立的星歷參數(shù)每小時(shí)便會(huì)有一組，如此依賴計(jì)算工作變得十分復(fù)雜，因此需要一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的衛(wèi)星軌道方程，以方便計(jì)算，節(jié)約存儲(chǔ)空間。對GPS的衛(wèi)星軌道方程進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)處理的方式主要為擬合處理，一般以時(shí)間作為變量采用多項(xiàng)式的方式。多項(xiàng)式的改正需要通過您和求出唯一摘 要：GPS測量工作技術(shù)復(fù)雜度高，要求嚴(yán)格，并且消耗大。文章主要針對GPS的工作特點(diǎn)以及原理進(jìn)行了分析，并探討了工程勘測中GPS技術(shù)的應(yīng)用方法以及要求。

關(guān)鍵詞：工程勘測；GPS；數(shù)據(jù)處理的鐘差，這主要是由于來自星歷的鐘差值為多個(gè)。對信號(hào)的真正發(fā)射時(shí)刻進(jìn)行確定，并將該時(shí)刻時(shí)衛(wèi)星確切的軌道位置予以確定，并將所有測站對所有衛(wèi)星時(shí)間基準(zhǔn)予以統(tǒng)一，用以估算它們的相對鐘差。接收機(jī)不同則提供的數(shù)據(jù)記錄格式也會(huì)有所差異，例如觀測時(shí)刻，有可能采用經(jīng)過改正后的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間也有可能使用接收機(jī)的參考?xì)v元。必須對觀測值文件進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)和格式化之后才能進(jìn)行平差。具體項(xiàng)目包括：記錄格式標(biāo)準(zhǔn)化；記錄項(xiàng)目標(biāo)準(zhǔn)化；采樣密度標(biāo)準(zhǔn)化；數(shù)據(jù)單位的標(biāo)準(zhǔn)化。

4 高程控制可靠度分析

在進(jìn)行控制測量過程中，由于由于水準(zhǔn)點(diǎn)高程的數(shù)據(jù)采集缺失，因此起算數(shù)據(jù)采用國家二等的三角點(diǎn)高程作為高程控制的起算數(shù)據(jù)，對控制點(diǎn)GPS高程的計(jì)算需要同不舍的控制點(diǎn)高程進(jìn)行擬合。由于其高程同水準(zhǔn)點(diǎn)的高程沒有聯(lián)測、檢核，因此人們最關(guān)注的還是其可靠度問題。但是通過大量的實(shí)踐，若平差結(jié)果的指標(biāo)以及各項(xiàng)精度均能夠達(dá)到規(guī)范要求，那么GPS的高程擬合模型具有全理性，其擬合結(jié)構(gòu)能夠達(dá)到精度要求。主要的檢驗(yàn)方案包括下面幾種：異步環(huán)檢驗(yàn)、同步環(huán)檢驗(yàn)以及重復(fù)基線的檢驗(yàn)。

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