GPS控制測量概述

馬永寶

摘要：以GPS衛(wèi)星測量為代表的測繪新技術(shù)的廣泛應(yīng)用為測繪領(lǐng)域的飛速發(fā)展和技術(shù)進(jìn)步提供了有力的物質(zhì)保證和技術(shù)支撐。本文主要介紹了GPS測量的基本原理、技術(shù)特點和應(yīng)用GPS技術(shù)進(jìn)行控制測量的程序和工作要點。

關(guān)鍵詞：GPS系統(tǒng)；絕對定位；相對定位；控制測量

一、GPS系統(tǒng)的組成

1、空間星座部分：空間星座部分是指空間GPS衛(wèi)星，

2、地面監(jiān)控部分：監(jiān)控站的主要目的是監(jiān)測和維護(hù)衛(wèi)星。

3、用戶部分：GPS 接收機(jī)的功能為接收和存儲來自 GPS 衛(wèi)星的信號。

二、GPS絕對定位

GPS絕對定位的基本原理為：以GPS衛(wèi)星與用戶接收機(jī)天線之間的幾何距離觀測量ρ為基礎(chǔ)，并根據(jù)衛(wèi)星的瞬時坐標(biāo)（Xi，Yi，Zi），以確定用戶接收機(jī)天線所對應(yīng)的點位，即觀測站的位置，設(shè)接收機(jī)天線的相位中心坐標(biāo)為（X，Y，Z）。由于GPS絕對定位受到衛(wèi)星軌道誤差、鐘差及信號誤差等因素的影響，因而精度較低，不能滿足一般工程定位測量的要求。

三、GPS相對定位

GPS相對定位，也稱差分GPS定位，是目前GPS定位中精度最高的一種定位方法。相對定位是指在兩個或若干個觀測站上安置GPS接收機(jī)，同步觀測相同的GPS衛(wèi)星，測定接收機(jī)之間相對位置（坐標(biāo)差）的定位方法。GPS相對定位的優(yōu)點：在兩個或多個觀測站同步觀測相同衛(wèi)星的情況下，衛(wèi)星的軌道誤差、衛(wèi)星鐘差、接收機(jī)鐘差以及大氣折射誤差等對觀測量的影響具有一定的相關(guān)性，因此利用這些觀測量的不同組合進(jìn)行相對定位，即可有效地消除或減弱上述誤差的影響，從而提高相對定位的精度。

四、GPS 控制網(wǎng)的布設(shè)

1、測前工作

（1）項目的提出（測量任務(wù)書/測量合同）

一項GPS 測量工程項目往往是由工程發(fā)包方、上級主管部門或其他單位或部門提出，由GPS 測量隊伍具體實施。對于一項GPS測量工程項目，一般有如下一些要求：①測區(qū)位置及其范圍；②用途和精度等級；③點位分布及點的數(shù)量；④提交成果的內(nèi)容；⑤時限要求；⑥投資經(jīng)費。

（2）技術(shù)設(shè)計

一個完整的技術(shù)設(shè)計主要應(yīng)包含如下內(nèi)容：①項目來源；②測區(qū)概況；③工程概況；④技術(shù)依據(jù)；⑤現(xiàn)有測繪成果；⑥施測方案；⑦作業(yè)要求；⑧觀測質(zhì)量控制；⑨數(shù)據(jù)處理方案；⑩提交成果要求。

（3）測繪資料的搜集與整理

在開始進(jìn)行外業(yè)測量之前，現(xiàn)有測繪資料的搜集與整理也是一項極其重要的工作。需要收集整理的資料主要包括測區(qū)及周邊地區(qū)可利用的已知點的相關(guān)資料（點之記、坐標(biāo)等）和測區(qū)的地形圖等。

（4）儀器的檢驗：對將用于測量的各種儀器，包括GPS 接收機(jī)及相關(guān)設(shè)備等進(jìn)行檢驗，以確保它們能夠正常工作。

（5）踏勘、選點、埋石

在完成技術(shù)設(shè)計和測繪資料的搜集與整理后，需要根據(jù)技術(shù)設(shè)計的要求對測區(qū)進(jìn)行踏勘，并進(jìn)行選點、埋石工作。

2、測量實施

（1）實地了解測區(qū)情況：包括點位情況（點的位置、上點的難度等）、測區(qū)內(nèi)經(jīng)濟(jì)發(fā)展?fàn)顩r、民風(fēng)民俗、交通狀況、測量人員生活安排等。

（2）衛(wèi)星狀況預(yù)報：需要評估障礙物對GPS觀測可能產(chǎn)生的不良影響。

（3）確定作業(yè)方案：根據(jù)衛(wèi)星狀況、測量作業(yè)的進(jìn)展情況、以及測區(qū)的實際情況，確定出具體的布網(wǎng)和作業(yè)方案。

（4）外業(yè)觀測

觀測作業(yè)的主要任務(wù)是捕獲GPS衛(wèi)星信號，并對其進(jìn)行跟蹤、處理和量測，以獲得所需要的定位信息和觀測數(shù)據(jù)。各GPS 觀測小組在得到作業(yè)指揮員所下達(dá)的作業(yè)指令后，應(yīng)嚴(yán)格按照作業(yè)指令的要求進(jìn)行外業(yè)觀測。在進(jìn)行外業(yè)觀測時，外業(yè)觀測人員除了嚴(yán)格按照作業(yè)規(guī)范作業(yè)指令進(jìn)行操作外，還要根據(jù)一些特殊情況靈活地采取應(yīng)對措施。

（5）數(shù)據(jù)傳輸與轉(zhuǎn)儲

在一段外業(yè)觀測結(jié)束后，應(yīng)及時地將觀測數(shù)據(jù)傳輸?shù)接嬎銠C(jī)中，并根據(jù)要求進(jìn)行備份。在數(shù)據(jù)傳輸時，需要對照外業(yè)觀測記錄手簿檢查所輸入的記錄是否正確，數(shù)據(jù)傳輸與轉(zhuǎn)儲應(yīng)根據(jù)條件及時進(jìn)行。

（6）基線處理與質(zhì)量評估：對所獲得的外業(yè)數(shù)據(jù)及時地進(jìn)行處理，解算出基線向量并對解算結(jié)果進(jìn)行質(zhì)量評估。

3、測后工作

（1）結(jié)果分析

對外業(yè)觀測所得到的基線向量進(jìn)行質(zhì)量檢驗，并對由合格的基線向量所構(gòu)建成的GPS 基線向量網(wǎng)進(jìn)行平差，解算得出網(wǎng)中各點的坐標(biāo)成果。

（2）技術(shù)總結(jié)：根據(jù)整個GPS 網(wǎng)的布設(shè)及數(shù)據(jù)處理情況進(jìn)行全面的技術(shù)總結(jié)。

（3）成果驗收

五、結(jié)束語

目前，GPS 測量開始向動態(tài)方向發(fā)展，設(shè)備體積更小，便于攜帶。由于 GPS 流動站與基準(zhǔn)站之間的數(shù)據(jù)采用無線電鏈接，在數(shù)據(jù)采集的同時，即可對其進(jìn)行實時處理。數(shù)據(jù)處理的新技術(shù)使得在數(shù)秒鐘之內(nèi)測定精確位置成為可能。技術(shù)的進(jìn)步不僅為我們的生活帶來了更多的便利，也為人類探索更廣闊的未知世界插上了夢想的翅膀。我們每一位專業(yè)技術(shù)人員在享受技術(shù)進(jìn)步帶來便利的同時，也應(yīng)積極努力，為技術(shù)的進(jìn)一步、發(fā)展貢獻(xiàn)自己應(yīng)有的力量！

參考文獻(xiàn)

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[2]程俊仁 等全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)發(fā)展及其對導(dǎo)航定位的改善 [J] 大地測量與地球動力學(xué) 2009

（作者單位：寧夏緯儀測繪有限公司）