基于GPS精密單點定位的城市工程測量應用研究

摘 要：隨著社會經濟的不斷發展與進步，科學技術的不斷改革與創新，定位技術發展得到了質的飛躍。GPS精密單點定位應用作為城市工程建設過程的重中之重，是一個必不可缺的關鍵內容，直接關系到工程測量的精確性和完整性。GPS精密單點定位通過運用GPS衛星精密星歷和衛星鐘差，以單臺接收機采集的偽距數據以及相差相位作為重要觀測數值，從而實現單點定位，測量精度能夠達到厘米級。文章將進一步對GPS精密單點定位在城市工程測量上的應用展開分析和探討。

關鍵詞：GPS精密單點定位；城市工程；測量應用

引言

在全球經濟一體化、市場經濟逐步深入背景下，為城市工程測量發展創造了有利契機。GPS精密單點定位作為現代社會一種先進的定位技術，與傳統差分定位相比較，其具備了可用觀測值多、能夠直接獲取測站坐標以及各個測站之間無距離限制等優勢。GPS精密單點定位被廣泛地應用于各個行業領域當中，技術人員只需要通過使用一臺接收機，就能夠進行定位技術實踐操作，確保測量數據的精確性和實時性。城市工程建設周期普遍較短，需要高效率的施工，而通過利用GPS精密單點定位能夠最大化提供測量作業效率，降低建設單位的運營成本，創造出最大的經濟效益和社會效益。

1 GPS精密單點定位概況

精密單點定位技術通過利用載波相位觀測值，同時在IGS等組織提供的精密衛星星歷及鐘差來完成高精度單點定位的方法，極大限度可實現厘米定位精度，進一步對現代城市工程測量一系列需求予以滿足，極大水平改善工程建設效率、質量。雖然與西方發達國家相比較，我國GPS精密單點定位技術還處于初步發展階段，技術有待進一步完善，要加強該項技術的推廣應用。在城市工程測量實踐工作上，要想實現GPS精密單點定位達到厘米級精度，就必須充分做好以下幾方面工作內容：（1）技術工作人員需要在定位期間統一選取偽距觀測值、相位；（2）衛星軌道精度需要實現厘米級定位精度；（3）技術人員需要制作進一步精確的誤差改正模型；（4）衛星鐘差改正精度需要實現納秒量級定位精度[1]。

影響GPS精密單點定位精度的重要因素包括了兩個部分，一個是衛星的具體位置，另一個則是衛星鐘差，接下來將對各種精密星歷以及鐘差改正的相關產品展開介紹，通過引入國內外先進的定位軟件，分析靜態單點定位精度所受各式各樣產品的影響，進一步對GPS精密單點定位技術在城市工程測量中的實踐應用展開探討。

2 BERBESE5.0軟件數據處理

近年來，在定位軟件市場中得到廣泛應用的軟件產品包括有：GIPSY軟件、BERNESE軟件以及EPOS軟件等。不同軟件的應用范圍有所不同，例如，GIPSY軟件只能夠用于科學研究，沒有在經濟市場上進行推廣使用；EPOS軟件的應用主要局限在歐洲國家，也僅僅用在科學研究領域；而BERNESE軟件能夠應用在商業領域，同時還可以提供源代碼，被廣泛地應用在各個行業領域當中。

3 IGS精密星歷

在GPS定位技術逐步發展創新背景下，軌道計算數學模型日趨成熟，全球范圍內的跟蹤站布局越來越科學合理、站點越來越多，由此極大水平提升了IGS確定GPS衛星軌道的精度。伴隨發展的進一步推進，全球IGS服務局對應可實現的事后精密衛星星歷精度已然可優于5cm，在精密衛星鐘差精度方面則實現了0.1ns。現階段，市場中得到廣泛推廣的精密衛星星歷、衛星鐘差產品大致包括三類，它們分別是超快速產品、快速產品以及最終產品。三者之間存在一定的區別，主要體現在精度、時延、采樣率以及更新率等方面。

4 實例數據具體分析

經由選取某一系統基準站的實際觀測數據，通過相關技術人員逐一對最終星歷、超快速星歷開展挑選，并選取與它們之間形成對應的中差改正文件，基于BERNESE5.0軟件輔助，推行精密單點定位的科學計算。此處設定這一基準站已知精確坐標為真值，經由將兩方面單點定位結果逐一清查，從而計算出實際的點位誤差，方便后續的分析比較[3]。

工作技術人員要想有效防止數據處理結果誤差的陡然行，就必須實時對各個階段的觀測數據進行分析，通過把全觀測數據有效劃分成24個時段，再選取兩類不同精密星歷開展單點定位的科學計算。如圖1所示，即為兩類精密星歷單點定位的點位誤差，通過計算可得出最終星歷與超快星歷精密均處在±0.06m以內，同時大部分時段表現于±0.03m范圍以內，14：00～20：00是整個時段誤差最大的時段。結合兩方面呈現結果分析可發現，選取最終星歷單點定位對應精度相較于超快星歷精密要更高，不過實際呈現效果并非十分顯著。測量技術工作人員要想進一步系統對比單點定位結果所受兩方面精密星歷的影響，可經由對它們相互的定位結果坐標分量對應求差。由圖1所示，結合超快速星歷與最終星歷各各個分量較差，可得出坐標分量較差均處于±0.02m范圍以內，這一差別不會對城市工程測量造成顯著的影響。因此，技術人員不需要一直等到最終星歷的發布，便可以直接選取超速星歷達成工程單位定位目標，并保證精密單位定位技術應用于城市工程建設全面環節的實用性。

5 結束語

總而言之，現階段GPS精密單點定位在靜態定位領域上已經達到了較為成熟的階段，相關工作人員通過應用市場上先進的高精度GPS計算軟件進行定位，能夠取得厘米級精度的測量結果。鑒于此，相關人員務必要不斷鉆研研究、總結經驗，清除認識GPS精密單點定位內涵，本次研究通過在實際案例當中逐一選取超快速星歷、最終星歷兩類不同精密星歷文件，基于BERNESE5.0軟件輔助開展科學計算，得出的結果并無太大區別，都處于厘米級精度水平，都能夠最大程度促進城市工程測量有序進行。此外，隨著未來GPS技術的不斷發展，Galileo系統的正式運行，多頻觀測值和偽距碼的增加，都可以提高精密單點定位的科學準確性。

參考文獻

[1]李征航，吳秀娟.全球定位系統（GPS）技術的最新進展：第四講精密單點定位（下）[J].測繪信息工程.

[2]施展，孟祥廣，郭際明，等.GPS精密單點定位中對流層延遲模型改正法與參數估計法的比較[J].測繪通報，2013（06）：45-48.

[3]李鵬，熊永良，黃育龍，等.GPS星歷精度對精密單點定位的影響[J].測繪科學，2013，34（02）：15-17.

作者簡介：任龍（1988-），男，漢族，河北景縣人，巴音郭楞職業技術學院冶金與資源學院，本科，助教，研究方向：測繪。