GPS定位技術(shù)在精密工程測量中的應(yīng)用研究

【摘要】在精密工程測量工作中，由于涉及到的項目存在諸多，而且對精度方面提出了極高要求，所以也決定了精密工程測量的無論是工程規(guī)模、條件還是方法都是具有多樣性的，對測量要求極其嚴格。在精密工程測量工作中，GPS定位技術(shù)的應(yīng)用的多存在于設(shè)計方案上的獨特性。近些年來，在精密工程測量工作中，GPS定位技術(shù)也取締了經(jīng)緯儀及測距儀，得到了較為廣泛的應(yīng)用，且經(jīng)實踐經(jīng)驗證明應(yīng)用效果顯著、技術(shù)更為先進。GPS定位技術(shù)基于其數(shù)據(jù)測量更為精準的特點，起到對推動工程測量技術(shù)發(fā)展的巨大作用。本文就對GPS定位技術(shù)在精密工程測量中的應(yīng)用進行探究。

【關(guān)鍵詞】GPS定位技術(shù)；精密工程測量；應(yīng)用

近些年來，在精密工程測量中，GPS定位技術(shù)的廣泛應(yīng)用也屬一項重要變革，是對測量技術(shù)的創(chuàng)新性發(fā)展。GPS定位技術(shù)是在基于對空間衛(wèi)星優(yōu)勢利用的基礎(chǔ)上，借助于對信號的接受，繼而實現(xiàn)在地理空間中尋找并確定測量點，就此方面來看，GPS定位技術(shù)的應(yīng)用更具高精準、高效率的優(yōu)點。同時，該技術(shù)的應(yīng)用存在極強的抗干擾性以及保密性，可確保在整個測量過程中的實時性與持續(xù)性，不會較大的受到外界因素干擾。相較于其他傳統(tǒng)的測量技術(shù)，GPS定位技術(shù)無論是在航空還是在資源調(diào)查中都有了越來越廣泛的應(yīng)用，同時在工程測量中的應(yīng)用也被人們普遍接受。對在精密工程測量中GPS定位技術(shù)應(yīng)用的相關(guān)內(nèi)容進行分析具有重要意義。

一、關(guān)于GPS定位技術(shù)的技術(shù)特性分析

GPS定位技術(shù)作為當前最具系統(tǒng)化的一項定位技術(shù)，其在精密工程測量中應(yīng)用的技術(shù)特性主要表現(xiàn)在以下幾個方面：

（一）區(qū)域范圍不大，網(wǎng)中基線邊較短，通常來說都不會在5km以上，且工作的GPS接收機的衛(wèi)星信號一般也是存在相應(yīng)相同的誤差特性，例如衛(wèi)星鐘差或者是對流層折射誤差等等，借助于差分結(jié)算，這些普遍存在的公共誤差便能在極大程度上獲得抵消。借助于GPS定位技術(shù)，只需要進行對觀測方案合理、規(guī)范的設(shè)計，便能夠得到精準度極高的觀測成果。

（二）精密衛(wèi)星星歷的使用，在借助于精密定位的基礎(chǔ)之上，采用精密衛(wèi)星星歷，借助于此，實現(xiàn)對囊括GPS衛(wèi)星軌道參數(shù)、衛(wèi)星軌道信息等諸多種類信號的分量，更進一步為獲取精準的觀測值、控制測量誤差出現(xiàn)奠定了基礎(chǔ)。

（三）更易獲取到較高的相對精度?；赪GS-84坐標的前提下，借助于GPS測量技術(shù)，可以更易取得到更高的相對精度，同時若采取了得當?shù)挠^測方法，再借助于一定的數(shù)據(jù)處理技術(shù)手段，在經(jīng)由網(wǎng)平差之后，GPS點的相對定位精度便可以達到毫米級，更精準的甚至可以達到亞毫米級，進而滿足精密工程測量在精度方面提出的嚴格要求。

（四）對通視方面提出的要求并不嚴格，且可靈活進行工作點的選擇。就常規(guī)的測量方法來說，都要求相鄰的觀測工作點之間可實現(xiàn)相互通視，基于這樣條件的約束，也使得工作點的選擇在很大程度上受到工程條件的制約，有時候還必須要增加連接點來滿足此項要求，這不僅會帶來更大的工作量，而且還會影響到精度的準確性。而在GPS測量中，就不需要對站點間實現(xiàn)可通視這一條件進行考慮，不僅強化了選取工作點的靈活性，而且更確保了測量精準度。

（五）具有極高的自動化程度，可全天候自動觀測。GPS系統(tǒng)屬于一種單程的系統(tǒng)，通常來說，用戶只需要做好GPS衛(wèi)星發(fā)射信號的接收工作就可以了，實現(xiàn)信號的接收便可以實現(xiàn)晝夜的觀測，即使是面對小雨或者是有霧等情況常規(guī)測量無法實現(xiàn)有效觀測的條件，GPS也不會受到任何不利影響。除此之外，GPS定位技術(shù)還具有外業(yè)觀測操作簡便的優(yōu)點，通過計算機來自動完成信號的內(nèi)業(yè)處理，這樣一來便更顯現(xiàn)出其低成本、高效率、自動化等諸多應(yīng)用優(yōu)勢。

二、GPS定位技術(shù)在精密工程測量中應(yīng)用的誤差來源與應(yīng)對舉措

（一）關(guān)于對誤差來源的分析

通常，在精密工程測量中，GPS定位技術(shù)應(yīng)用存在的誤差可將其主要分成以下三類：第一是與衛(wèi)星存在相關(guān)聯(lián)的誤差，這種誤差主要是指衛(wèi)星的軌道偏差以及鐘差；第二，與衛(wèi)星信號傳播存在關(guān)聯(lián)性的誤差，這種誤差主要是指對載波相位周跳以及多路經(jīng)效應(yīng)的影響而產(chǎn)生的誤差；第三，與接收設(shè)備存在關(guān)聯(lián)性的誤差，主要是指觀測信號中存在的分辨誤差，接收機鐘差以及接收天線相位中心存在的位置偏差。

（二）關(guān)于控制誤差的應(yīng)對舉措分析

基于在精密工程測量中對GPS定位技術(shù)提出的高精度這一要求，必須要在實際工作中，借助于相應(yīng)的作業(yè)手段，在最大程度上將這些可能存在的誤差進行抵消或者是徹底消除，基于對上文中幾點常見誤差的分析，提出下列幾點相應(yīng)的應(yīng)對舉措。

1.求差多臺接收機的同步觀測值

實現(xiàn)對多臺接收機同步觀測值的求差，便可以抵消存在相同或者是相似誤差特性的誤差，尤其是在基線邊相對較短的精密工程測量工作中，應(yīng)用優(yōu)點更為顯著。例如衛(wèi)星與接收機之間的誤差，衛(wèi)星軌道誤差等等。

2.構(gòu)建觀測值改正模型

通過觀測值改正模型的構(gòu)建，可實現(xiàn)對部分觀測值誤差的進一步修正。該種改正模型主要包括：表征衛(wèi)星軌道偏差的改正模型（如果是在相當短的時間中，可視衛(wèi)星軌道偏差改正參數(shù)為常亮），電離層模型（通常來說是為導(dǎo)航電文的提供）；對流層模型以及接收機鐘差改正模型。

3.有效借助雙頻觀測

GPS衛(wèi)星信號受到來自于電離層的影響主要可通過信號頻率的函數(shù)來進行表現(xiàn)，通過使用頻率各不相同的電磁波信號進行觀測，可對其產(chǎn)生的影響進行確定，繼而更進一步修正觀測值。

4.精密衛(wèi)星星歷的使用

盡量選取更為適應(yīng)的觀測方案，并確定衛(wèi)星條件較好的觀測時段，可進一步減小GDOP及PDOP值，對由于電離折射、衛(wèi)星信號誤差以及載波相位周跳等誤差所帶來的影響可進一步減少。

5.長時間、多時段的持續(xù)觀測

通常來說，在借助于相對靜態(tài)定位的方法下，完成對一條基線相對定位所需要的觀測時間，是以精準度的各不相同來決定的，一般來說在1～3h左右，同時應(yīng)該使用2個時段的觀測。

6.觀測點的選擇

對觀測點進行正確的選擇，確保擁有良好的衛(wèi)星觀測條件，無論是對數(shù)據(jù)的檢核還是處理都要嚴格進行。在進行觀測點選擇的時候，應(yīng)避免由于信號噪聲、多路徑效應(yīng)或者是信號遮擋等因素造成的影響。于基線向量進行初步計算之后，對相位雙殘差曲線圖進行調(diào)處，并對其發(fā)生的變化進行密切觀察，對波動起伏超過限差要求的部分應(yīng)予以重新測量；就個別衛(wèi)星在某個時間段失常者，應(yīng)予以做刪除處理，之后再做基線向量解算工作，再一次相應(yīng)的調(diào)出重算后的相應(yīng)雙殘差曲線，確?；€向量的每一個指標都能完全符合相關(guān)要求。

在進行平差的計算之前，應(yīng)使用工程設(shè)計精度指標，實現(xiàn)對重復(fù)基線的較差工作，實現(xiàn)對環(huán)、異步環(huán)各坐標分量閉合差的同步工作，同時檢核全長閉合差，分析超限原因，采取一定的補測舉措，以此來進一步保證網(wǎng)的精準度。

三、GPS定位技術(shù)在精密工程測量中的具體應(yīng)用分析

精度設(shè)計：依據(jù)工程實際，確定城市GPS網(wǎng)為控制網(wǎng)。一般邊長平均設(shè)定在超過1000米，最弱變差應(yīng)不超過1/10000，固定誤差應(yīng)在15mm以內(nèi)。

基準、網(wǎng)形的設(shè)計：一般設(shè)置12個控制網(wǎng)點，3臺接收機，在進行網(wǎng)形的布設(shè)時，應(yīng)呈邊連式。

觀測時段：通常確定觀測時段應(yīng)依據(jù)大氣條件。若衛(wèi)星分布條件較好，那么相應(yīng)的測量時所獲取精度也就更好。一般是將衛(wèi)星顆數(shù)與分布作為依據(jù)的，4顆以上、分布較均勻的條件下可進行作業(yè)安排。

選點：基于各個站點之間可不通視的優(yōu)點，可進行靈活選點，繼而布網(wǎng)條件也非常便利。

觀測：基于作業(yè)調(diào)度出發(fā)來進行觀測的安排，使用靜態(tài)相對定位。就3點以上的，應(yīng)相應(yīng)的安排3臺接收天線來實現(xiàn)對氣象的測量，在指標達到相關(guān)要求之后，再將數(shù)據(jù)輸入到接收機之中，其便會實現(xiàn)自動化的記錄。依據(jù)外業(yè)數(shù)據(jù)做相應(yīng)的處理，解算合格的向量構(gòu)成基線，繼而得到網(wǎng)點坐標。

結(jié)束語

相較于傳統(tǒng)的測量技術(shù)，GPS定位技術(shù)無論是在測量精準度方面還是適用性方面都更具應(yīng)用優(yōu)勢，可進一步提高工程測量質(zhì)量與效率。在精密工程測量中實現(xiàn)GPS定位技術(shù)的普遍應(yīng)用，為測量工作更進一步打開了新的局面，屬工程測量的創(chuàng)新性改革，極具重要意義。

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作者簡介

柳云龍（1971.6）男，貴州省畢節(jié)市（籍貫），現(xiàn)職稱：中級，學(xué)歷：本科，研究方向：工程測繪技術(shù)。