GPS 靜態(tài)測(cè)量在控制測(cè)量中的應(yīng)用

■黃小華，曾 龍 ■江西省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開(kāi)發(fā)局物化探大隊(duì)，江西 南昌 330002

以往在外業(yè)觀測(cè)過(guò)程中采取傳統(tǒng)的測(cè)量方法存在較多的問(wèn)題，如測(cè)量精度偏低、測(cè)量工作量大等。而GPS 靜態(tài)測(cè)量很好地借助了GPS技術(shù)，使得外業(yè)測(cè)量的精密度得到有效提高，同時(shí)避免了測(cè)量難等問(wèn)題。本文將對(duì)該技術(shù)進(jìn)行分析與探究。

1 GPS 靜態(tài)測(cè)量簡(jiǎn)要概論

對(duì)于GPS 靜態(tài)測(cè)量而言，主要對(duì)測(cè)量型GPS 接收機(jī)加以應(yīng)用，進(jìn)一步完成定位測(cè)量。在全球性控制網(wǎng)與國(guó)家級(jí)大地控制網(wǎng)的構(gòu)建當(dāng)中，GPS 靜態(tài)測(cè)量具有廣泛的應(yīng)用價(jià)值。同時(shí)，對(duì)于地殼運(yùn)動(dòng)監(jiān)測(cè)網(wǎng)以及鉆進(jìn)定位的建立，其應(yīng)用價(jià)值也非常顯著?；贕PS 靜態(tài)測(cè)量過(guò)程中，將GPS 接收機(jī)的天線處于觀測(cè)期間是靜止的。針對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理過(guò)程中，把接收機(jī)天線的方位視為不會(huì)跟隨時(shí)間的變化而產(chǎn)生變化的量，主要將所接收的衛(wèi)星數(shù)據(jù)的變化情況作為依據(jù)，進(jìn)一步對(duì)待定點(diǎn)的坐標(biāo)進(jìn)行求解?；诰唧w測(cè)量過(guò)程中，將2 臺(tái)或者超過(guò)2 臺(tái)的接收設(shè)備作為觀測(cè)的有效憑據(jù)。其接收設(shè)備主要在1 條基線或者多條基線的2 個(gè)端點(diǎn)位置加以安裝，對(duì)數(shù)顆衛(wèi)星進(jìn)行觀測(cè)，并且其觀測(cè)是同步進(jìn)行的。另外，基于測(cè)量過(guò)程中，需將全部已經(jīng)觀測(cè)都的基線形成有秩序的封閉圖形，以此使定位的精度得到有效提升。

2 GPS 靜態(tài)測(cè)量在控制測(cè)量中的實(shí)際應(yīng)用分析

以某地實(shí)訓(xùn)基地GPS 靜態(tài)測(cè)量作為例子，下面本人就GPS 靜態(tài)測(cè)量在此項(xiàng)工程控制測(cè)量過(guò)程中的具體應(yīng)用進(jìn)行論述:

2.1 外業(yè)的選點(diǎn)及觀測(cè)

在外業(yè)GPS 測(cè)量工作當(dāng)中，觀測(cè)是尤為重要的一個(gè)環(huán)節(jié)。在平面連接測(cè)量過(guò)程中，主要應(yīng)用了GPS 接收機(jī)進(jìn)行靜態(tài)相對(duì)定位模式的測(cè)量;其中，GPS 接收機(jī)共有5 臺(tái)。然后以《GPS 規(guī)范》當(dāng)中的E 級(jí)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)為依據(jù)，確保整體GPS 準(zhǔn)則的規(guī)范性。上述提及的5 臺(tái)接收機(jī)均為雙頻模式，并且無(wú)論在數(shù)量上還是精準(zhǔn)度上都與E 級(jí)GPS 測(cè)量相符合。GPS 觀測(cè)網(wǎng)主要由兩部分組成:其一為基準(zhǔn)點(diǎn)，共2 個(gè);其二為山南新區(qū)，共13 個(gè)點(diǎn)。其選點(diǎn)及觀測(cè)的主要內(nèi)容如下

(1)在選點(diǎn)過(guò)程中，需充分考量幾大內(nèi)容:首先，所選取的每一個(gè)點(diǎn)倘若能夠和某一點(diǎn)通視，則能夠?yàn)楹竺鏈y(cè)量的優(yōu)化提供保障依據(jù)。其次，對(duì)于選點(diǎn)來(lái)說(shuō)，其周圍高度角超過(guò)15°需控制障礙物，以此使信號(hào)的穩(wěn)固得到有效保障。再則，選點(diǎn)位置需與高壓電線保持一定距離，同時(shí)與大功率無(wú)線電發(fā)射源也需保持一定的距離，進(jìn)而使信號(hào)遭遇電磁場(chǎng)干擾的現(xiàn)象得到有效避免。最后，需將交通便利、空間延展性良好以及存儲(chǔ)方便的位置作為選點(diǎn)的具體位置，以此為觀測(cè)提供有效保障?；谶x點(diǎn)完成之后，需對(duì)選點(diǎn)的相關(guān)信息，如方位、周圍環(huán)境以及優(yōu)勢(shì)等進(jìn)行詳細(xì)記錄。

本項(xiàng)目所在區(qū)域都將道路中心位置作為選點(diǎn)處，每一個(gè)測(cè)站基于空間上均顯得較為寬闊。在所選取的點(diǎn)位附近兩百米內(nèi)沒(méi)有高壓輸電線及大功率無(wú)線電發(fā)射設(shè)施存在，以此使各類電磁波對(duì)GPS 衛(wèi)星信號(hào)產(chǎn)生的干擾得到有效減弱。

(2)觀測(cè)。將監(jiān)測(cè)網(wǎng)布置完善之后，將以上提及的GPS 接收機(jī)投入應(yīng)用，將GPS 接收機(jī)安裝在已經(jīng)選取完備的觀測(cè)點(diǎn)當(dāng)中，進(jìn)一步基于中、整平以及量三方面做好天線高的選取工序，2 個(gè)方向量之間的差距需≤3mm，然后采取開(kāi)機(jī)測(cè)量措施，將采樣間隔時(shí)長(zhǎng)控制在5 秒鐘，將衛(wèi)星截至高度角控制在10°。在對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行觀測(cè)過(guò)程中，投入應(yīng)用的5臺(tái)接收機(jī)需進(jìn)行同步記錄。除此之外，在觀測(cè)過(guò)程中，需將中海達(dá)隨機(jī)軟件HDS2003 作為數(shù)據(jù)處理的軟件，進(jìn)一步對(duì)數(shù)據(jù)處理過(guò)程加以規(guī)范:其一，起始階段，進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳輸，把接收機(jī)所觀測(cè)的數(shù)據(jù)向計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中傳輸。其二，進(jìn)行格式轉(zhuǎn)換，主要將所采集的原始數(shù)據(jù)格式向RINEX 格式轉(zhuǎn)換。其三，進(jìn)行基線解算。在基線解算過(guò)程中，主要應(yīng)用到廣播星歷，從而使基線向量解求解出來(lái)。其四，對(duì)所獲取的基線解算是否合格進(jìn)行判定，倘若不合格，則重復(fù)上述操作;倘若合格，則經(jīng)網(wǎng)平差將最終成果輸出，或者經(jīng)網(wǎng)平差再經(jīng)約束平差，最后將最終成果輸出。

3 有關(guān)GPS 靜態(tài)測(cè)量在控制測(cè)量中應(yīng)用的幾點(diǎn)理性思考

3.1 傳統(tǒng)測(cè)量技術(shù)與GPS 靜態(tài)測(cè)量?jī)?yōu)劣比較

現(xiàn)代社會(huì)在測(cè)量方面提出了越來(lái)越高的要求，比如需要滿足便捷性及高效性等。顯然，傳統(tǒng)測(cè)量技術(shù)難以滿足這樣的高標(biāo)準(zhǔn)及高要求。例如:對(duì)于地域范圍大的測(cè)量，采取傳統(tǒng)全站儀進(jìn)行測(cè)量，在面對(duì)很多轉(zhuǎn)折點(diǎn)的情況下，不但會(huì)浪費(fèi)大量的時(shí)間，還會(huì)造成較大誤差。倘若采取GPS 靜態(tài)測(cè)量，在通過(guò)強(qiáng)有力的GPS 數(shù)據(jù)處理軟件對(duì)相應(yīng)的數(shù)據(jù)加以處理之后，便能夠使所測(cè)量的數(shù)據(jù)的精度大大提升。兩者相比，GPS靜態(tài)測(cè)量無(wú)論是在便捷性還是高效性方面，均具備顯著優(yōu)勢(shì)。不單單局限于測(cè)量上，在其他領(lǐng)域，如國(guó)土監(jiān)測(cè)等，采取GPS 靜態(tài)測(cè)量技術(shù)，也有顯著價(jià)值作用;尤其是在3S 技術(shù)(GPS、GIS、RS 三種技術(shù))融合的情況下，使得國(guó)土監(jiān)測(cè)的工作效率大大提升。不但能夠?qū)崿F(xiàn)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，而且還對(duì)耕地起到了保護(hù)作用。上述優(yōu)勢(shì)，都是傳統(tǒng)測(cè)量技術(shù)所不具備的。因此，鑒于GPS 靜態(tài)測(cè)量具備多方面的優(yōu)勢(shì)，便可以將其合理、科學(xué)地應(yīng)用到控制測(cè)量項(xiàng)目當(dāng)中。

3.2 基于控制測(cè)量中GPS 靜態(tài)測(cè)量存在的缺陷及解決措施

在上述分析中，我們了解到GPS 靜態(tài)測(cè)量的諸多優(yōu)勢(shì)。與此同時(shí)，GPS 靜態(tài)測(cè)量也存在一些缺陷，主要體現(xiàn)在誤差方面。經(jīng)研究證實(shí):衛(wèi)星信號(hào)的傳播過(guò)程、GPS 衛(wèi)星信號(hào)的傳統(tǒng)過(guò)程以及地面接收設(shè)備等均會(huì)有誤差產(chǎn)生。倘若是進(jìn)行高精度的GPS 測(cè)量，則還需要考慮除上述因素以外的其他因素，如地球潮汐因素、符合潮因素等。要想使GPS 測(cè)量的精準(zhǔn)度得到有效提升，合理科學(xué)地處理周跳是極為關(guān)鍵的。從整體層面來(lái)說(shuō)，采取一些方法是可以使控制測(cè)量中GPS 靜態(tài)測(cè)量存在的缺陷實(shí)現(xiàn)有效控制的。例如參數(shù)法、回避法等。以參數(shù)法為例，主要指的是對(duì)參數(shù)估計(jì)方法加以應(yīng)用，進(jìn)而把系統(tǒng)性偏差求解出來(lái)。另外，還可以對(duì)誤差改正模型加以構(gòu)建，進(jìn)而對(duì)模型加以應(yīng)用，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)觀測(cè)值的改進(jìn)。

4 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)本文的探究，認(rèn)識(shí)到GPS 靜態(tài)測(cè)量與傳統(tǒng)測(cè)量技術(shù)比較，具備多方面的優(yōu)勢(shì)。在控制測(cè)量過(guò)程中，科學(xué)、合理地應(yīng)用GPS 靜態(tài)測(cè)量，能夠保證測(cè)量的便捷性及高效性，進(jìn)一步使測(cè)量質(zhì)量得到有效提升。與此同時(shí)，由于測(cè)量誤差是難以避免的，為了使測(cè)量誤差得到最大限度的控制，可采取參數(shù)法、回避法以及借助誤差改正模型等方法。從整體層面而言，GPS 靜態(tài)測(cè)量在控制測(cè)量中價(jià)值作用顯著，值得推廣應(yīng)用。

［1］葉文龍，熊牧野.芻議控制測(cè)量中GPS 靜態(tài)測(cè)量的應(yīng)用［J］.江西建材，2014，18∶228.

［2］杜菊平.工程控制測(cè)量中GPS 技術(shù)的應(yīng)用［J］.山西交通科技，2015，01∶11-12.