淺談GPS測量技術的應用

安延云

天津市海岸帶工程有限公司，天津 300384

近年來，GPS系統因具有全球衛星定位系統以全天候、高精度、自動化、高效益等功能，能為各類用戶提供精密的三維坐標、速度和時間等優點，成功地應用于大地測量、工程測量、工程變形測量、等多種學科，其技術的應用已遍及我國國民經濟的各個領域，取得了好的經濟效益和社會效益。

1 GPS技術現狀

GPS全球衛星定位系統（Globle Positioning System）是一種結合衛星及通訊發展的技術，利用導航衛星進行測時和測距。全球衛星定位系統（簡稱GPS）是美國從上世紀70年代開始研制，于1994年全面建成，具有全球衛星定位系統以全天候、高精度、自動化、高效益等功能，能為各類用戶提供精密的三維坐標、速度和時間等優點，成功地應用于大地測量、工程測量、工程變形測量、等多種學科。GPS接收機的結構分為天線單元和接收單元兩大部分。對于測地型接收機來說，其是實現測地定位的基本條件，接收機有單頻與雙頻之分，一般來說，雙頻GPS接收機對比與單頻接收機可以提供更為快速、更為精確、可靠的解算，具有安全有效地進行靜態、快速靜態和動態測量的功能，可升級的DSM232型號，也可以升級到包含RTK功能；單頻機適宜于短基線測量（例如不超過20km），最吸引人的是它良好的性能價格比。RTK系統由GPS接收設備、無線電通訊設備、電子手薄及配套設備組成，它是建立在全球定位系統（GPS）基礎之上的實時動態定位技術，完全可以滿足控制測量、地形測圖、工程放樣的要求。但由于GPS系統在軌衛星有限，在對空條件不好的測區，不能提供所保證的功能，是影響流動站定位精度的一個重要誤差源。實踐表明，單頻GPS系統由于不能有效消除電離層延遲影響，存在著很大的局限性和片面性。隨著美國全球定位系統（GPS）和蘇聯全球導航衛星系統（CLONASS）的不斷完善，這種高精度定位、高靈敏度快速定位模式為用戶提供了更為完善的接收設備，實現了GPS 接收設備的新水平。

2 GPS測量的優越性

1）測站間無須通視。GPS測量不要求測站之間互相通視只需測站上空開闊即可因此可節省大量的造標費用。GPS這一特點，使得圖形注記更加快捷、方便，用戶可根據實際情況自由設置其顯示、輸出的狀態。CPS測量只要求測站上空開闊，與衛星間保持通訊即可，不要求測站之間互相通視，因而不再需要建造覘標；

2）定位精度準確。 一般雙頻GPS接收機（標稱精度5mm+1ppm·D，D以km計），而紅外儀器的標稱分辨率為5mm+5ppm， GPS測量精度與其旗鼓相當，但隨著間隙距離的進一步增加，GPS測量更具有優越性；

3）能夠提供三維坐標。GPS測量相對經典的測量技術，具有定位精度高、觀測時間短、操作簡便、全天候作業等優點，可同時精確測定測站點的三維坐標，其高程精度已可滿足四等水準測量的要求。

3 應用分析

3.1 技術設計

1）基礎資料和設計依據。GPS測量的技術設計主要依據建設部《關于發送1990年工程建設工業標準（建設部部分）制訂、修訂計劃的通知（[1990]建標第407號）要求，由北京市測繪設計研究院主編的《城市測量規范》、2001年發布的國家標準《全球定位系統城市測量技術規程》及工程測量的施工圖紙、施工合同、有關政策、規范制定的；

2）設計精度。根據工程需要與現場條件布設全面網或越級布網的情況，選擇平面控制網分兩級布設，首級為GPS控制網，二級為精密導線網。要求一級導線的平均邊長不應超過1Km，導線相對|司合差三1;150000，GPS標稱精度，固定誤差不大于5mm，相對誤差不大于1×10-6。同時，在測區范圍內及周邊區域選擇了9個滿足GPS觀測條件的原城市高等級控制點，作為起算數據選擇的依據或作為重合點；

3）基準設計和網形設計。保證很好地控制該工程的施工，設置了獨立的平面控制網，由12個GPS控制點組成，其中聯測已知平面控制點2個（I12，I13），高程控制點5個（I12，I13，105，109，110）。同時，在測區范圍內及周邊區域選擇了9個滿足GPS觀測條件的原城市高等級控制點，作為起算數據選擇的依據或作為重合點；

4）觀測計劃。根據編制的GPS衛星可見性預報表及衛星的幾何圖形強度(其PDOP值不應大于6)，選擇最佳觀測時段，并注意手機、步話機等設備的使用，并編排作業調度表。

3.2 選點

GPS測站間無須通視GPS測量不要求測站之間互相通視只需測站上空開闊即可，圖形結構也比較靈活，而且網的圖形結構也比較靈活，所以選點工作較經典控制測量的選點工作簡便。但考慮特殊環境下GPS準動態測量模式在大比例尺地形測量中獨特的優越性，所以在選點時最好可以選擇與某一點通視，以備后續工作使用；點位目標要顯著，視場周圍15°以上不應有障礙物，以減少GPS信號被遮擋或障礙。

3.3 觀測

根據GPS作業調度表的測時段、觀測時間、測站編號、控制點名稱、接收機編號，采用長時間GPS靜態相對定位等方法來確定，觀測過程中PDOP值不大于6，一般小于4，衛星高度角大于15°，有效衛星數大于4，一般大于5。

4 結論

通過以上分析，科技的飛速發展，工程測量的技術面貌發生了深刻的變化，并取得很大的成就，GPS系統具有設備獨特新穎、技術含量極高，并具有精度高、速度快、功能全等優點，因此，在工程測量上將有很大的發展空間，為工程的施工質量提供可靠的基礎保障。

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