淺論提高GPS測量精度的一些做法與體會

孫曉麗 李素梅

（鄲城縣國土資源局，河南 鄲城 477150）

0 引言

采用GPS技術進行城市工程測量具有精度高、靈活性強、工作效率高等特點。近年來，我們應用GPS技術完成了多項大型的城市工程測量工作，其中包括哈爾濱市哈雙北路、機場快速路、三環路、磨盤山水庫輸水管線等重點工程的控制測量、施工放樣和驗收測量等，包括群力、呼蘭、平房等地區GPS城市四等控制網的測量以及齊齊哈爾市和富拉爾基市GPS城市首級控制的測量等。通過多年應用GPS技術到城市工程測量的生產實踐，下面重點總結一下在如何控制GPS測量的質量，提高其測量精度方面的一些做法和體會。

1 提高GPS控制測量質量及精度的做法

1.1 布網方案GPS網應根據任務的要求、測區自然狀況、交通條件進行設計，既要考慮近期建設的需要，又要考慮城市長遠規劃的需要及1：500數字化測圖，圖根點加密的需要，本著確保測量精度、速度快、費用省的原則布設。

1）首先根據GPS網的等級確定其規范要求的精度和密度。例如GPS四等平面控制網要求平均邊長2km，邊長相對誤差限差為1/4.5萬，故布設四等GPS網就要考慮邊長在2km左右，精度要求：點位中誤差絕對值不大于5cm，各邊邊長相對精度不低于1/4.5萬。

2）布網設計中要考慮舊有控制點（有國家或城市測繪成果資料）及其標石的利用。特別是作為GPS網平差的約束點、校核點的利用和在網內的位置是否有利于平差精度的控制，如約束點均勻地分布在四周有利于精度的控制。

3）布網應從起算點開始，以邊連、點連混合方式連續構成整體網。連接后，應便于組成較長的同步環、異步環及復測基線，使GPS網具有較強的幾何強度和多余觀測及盡量做到重復設站，使GPS網具有一定的可靠性，為GPS網的整體精度提供保證。

1.2 選點選點的科學與否，也是影響GPS外業觀測質量和GPS網的精度的重要因素。選點應考慮GPS網的設計要求及測區的自然地理情況并結合規范的要求，一般說來選點應滿足如下要求：

1）點位應選在交通方便、便于埋設和長期保存的地方。便于安置接收設備，安全、便于接觀測操作的地方。

2）點位應選在視野開闊處，高度角15°；以上的天空沒有障礙物。

3）距點位200米范圍內沒有大功率無線電發射源，50米以內沒有高壓輸電線，并應避開強烈干擾接受衛星信號的物體。

4）原有舊控制點的利用，應選成果精度符合要求的點，且其點的名稱不易改變，對僅有標石無成果或無符合要求的成果時，可借用其標石作為新點選取。

5）點位應考慮日后用常規加密的方便，點位之間最好通視，或至少有一個方向通視。

1.3 外業觀測外業觀測測的質量是保證GPS測量原始數據的質量的重要環節。為提高其觀測精度，在外業觀測前要制定科學周密的觀測計劃。

首先通過微機設置測區近似經緯度，作業日期及時間，編制GPS衛星可見性預報表，包括可見衛星數、號，衛星高度角、最佳觀測衛星組，最佳觀測時間，點位精度因子等。根據上述預報選擇最佳觀測衛星組，最佳觀測時間，制定好觀測計劃。確定每組觀測使用接收機的臺數和型號。具體還應滿足如下要求：

1）全網的同步觀測時間均應安排在每天的最佳觀測時段，每時段最少跟蹤4顆衛星，精度因子PDOP值均小于6。

2）在測站上，天線嚴格整平對中，天線固定標志大致朝北，天線高在測前、測后精確量取，互差不得超過3mm，采用平均值，讀數精確到1mm。

3）每時段觀測時間根據規范要求，其時間長短，應根據基線的長短而定，基線長小于20km時，觀測時間取90分鐘為宜，數據采集間隔為10-60秒，一般采用15秒。

4）觀測過程中，觀測者應坐在接收機旁，頭頂不要超過天線，觀察數據接收情況，如衛星數、信噪比及精度因子變化及點位周圍環境、觀測邊的長度等因素，靈活掌握觀測時間，若出現觀測質量不佳的情況應及時聯絡各測站，可延長觀測時間。

5）為確保數據安全，每天的觀測數據應及時傳輸至微機存盤保存。每天測站的點名、點號、儀器高、天線高的輸入應準確無誤。

1.4 GPS的數據處理及GPS網的平差

1）GPS基線解算及質量控制要提高GPS網基線解算的精度，必須做好觀測數據的處理工作，檢驗每天觀測數據的精度和有效性，每天必須及時地對外業觀測數據進行計算、檢驗，即進行基線解算及同步環、異步環坐標分量相對閉合差、復測基線較差的統計和誤差衡量，對誤差超限的基線進行適當處理或進行復測，以確保外業觀測數據的質量和精度。

2）GPS網的平差和質量控制在WGS-84大地坐標系中的三維無約束平差。是以全網的坐標起算點起算，以GPS基線向量為觀測值，在WGS-84坐標中進行三維無約束平差。平差后提供了WGS-84坐標系的大地坐標和地心坐標以及相應的精度指標。通過對精度指標是否超限來考察GPS網是否達到了較好的內部符合精度。如平差后的最弱邊相對精度必須符合規范規定的限差要求。

2 提高GPS控制測量質量及精度的體會和建議

1）對GPS網中已知點的坐標的精度要進行認真的分析和檢驗，避免那些存在較大誤差的“已知點”作為平差計算或坐標轉換的約束條件，其結果會影響GPS測量原有的精度，給GPS網的最后結果帶來影響。檢驗方法，一是認真查閱這些已知點的等級、精度等資料，二是通過高精度的測距儀進行測距和已知點計算的邊長進行比對，三是對已知點進行分組約束平差試算，找出匹配的平差精度高的已知點。

2）對精度要求高，重點工程的GPS控制網的成果的檢驗，可在其GPS網內布設一級光電測距導線，從其測距導線的坐標閉合的相對精度，檢驗GPS測量最后的平面控制成果的精度，同時也檢驗了已知點的相對精度。

3）采用GPS技術進行城市控制測量，具有精度高、靈活性強、工作效率高的特點，不但要求作業人員具有較高的GPS測量專業技術水平，而且更要有高度的責任心。這對確保觀測數據質量和平差計算成果的精度是至關重要的。因為每一失誤都有可能造成觀測成果和內業計算成果的錯誤，造成返工或不可彌補的損失。具體要求是在靜態測量中，要保證測站點名、點號、儀器高、天線高輸入的正確。在內業平差計算時，要對約束點、校核點、平面坐標和高程的輸入進行反復校對，保證其正確無誤。在動態測量中，也要求觀測者時時保持高度的責任心，如立桿者必須做到氣泡居中，點位對中，誤差在1cm以內方可測量，這是保證動態測量精度的關鍵，須認真做好。

4）外業施測在在溫度比較低（0℃以下）時，應提前20分鐘對接收機進行加溫預熱。這樣的觀測數據的質量優于未經過接收機預熱的觀測數據。

［1］CJJ73-97全球定位系統城市測量技術規程[S].北京：中國建筑工業出版社，1997.

［2］江聲躍.GPS技術在瑞金市數字化地籍測量控制網中的應用[J].測繪通報，1997（11）：18－23.

［3］吳向陽.GPS 網中已知點坐標正確性的檢驗[J].測繪通報，1997（01）：33－34.