GPS定位技術在精密工程測量中的運用研究

呂超武

摘 要：文章介紹GPS測量技術的構成以及基本原理，分析GPS定位技術在精密工程測量中表現出的技術特性和優缺點，在對應用GPS定位技術進行精密工程測量時的誤差來源進行分析之后，提出了相應的減少誤差的有效措施，以供參考。

關鍵詞：GPS定位技術 精密工程測量 應用

1引言

近年來隨著我國經濟的快速發展，大型工程建設的數量也在不斷增加，且對工程測量的精度也提出了更高的要求。而且隨著工程測繪技術的不斷發展和進步，GPS定位技術開始逐漸在工程測量中廣泛應用，對于提高工程測量的精度具有重要作用。這主要是由于GPS定位技術對空間衛星優勢進行充分利用，可以對地理空間中的測量點進行尋找和確定，而且在整個過程中具有較強的抗干擾性能和保密性能，可以保證工程測量實時性和持續性的要求，相較于傳統的測量技術，GSP定位技術在工程測量中的應用表現出航空還有資源調查上的優勢。

2 GPS測量技術的主要構成

GPS測量技術所用的測量設備主要是由進行測量的終端設備也就是計算機、計算機中的數據處理軟件，還有對GPS信號進行接收的接收機等組成。而對于所利用的GPS空間衛星系統來說，其主要有24顆衛星組成，其中的21顆衛星是用來工作，而剩余3顆衛星則是進行軌備只用。這24顆衛星在在相應的軌道面內進行平均分配。在對于地面設備來說，則主要就是GPS監控站，其中通常有5個檢測站、3個注入站以及1個主控站來組成。此種技術在工程測量工作中應用時，表現出可以在全天任何時候進行測量而不受到白天和黑夜等光線問題影響的特點，而且具有較高的測量精度，可以將觀測1h左右的誤差控制在1mm以內。而且此技術對測站之間的通視要求也比較低，通常不會由于天氣以及地形等因素而影響測量精度，表現出具有較高抗干擾性以及可靠性的優點。

3 GPS測量的技術特性

3.1公共誤差的抵消

在GSP定位技術應用中，由于工程建設的范圍比較小，以及具有比較短的網中基線邊，在此范圍內使用GPS接收機的衛星信號也通常具有相應相同的誤差特性，通過差分結算就可以對普遍存在的公共誤差進行抵消，然后通過合理的觀測方案和規范的設計就可以實現觀測成果精準度的提高。

3.2精密衛星星歷的使用

在GPS定位技術應用中可以采用精密衛星星歷來進行精密定位工作，這樣就可以對GPS衛星軌道參數、衛星軌道信息等多種信號分量進行包括，實現觀測值精準度的進一步提高，實現測量誤差的有效控制。

3.3 WGS-84坐標的使用

在使用GPS定位技術進行精密工程測量時，可以對WGS-84坐標進行利用，在確保觀測方法合理的前提下，通過一定的數據處理技術經過網平差之后可以大大提高GPS點的相對定位精度，實現毫米級的精度甚至是可以達到亞毫米級的精度。

3.4通視要求低且工作點選擇靈活

在采用傳統的工程測量技術時，對于相鄰的觀測工作點之間具有較高的通視要求，因此在對觀測工作點進行選擇時則具有較多的約束條件而增加選擇的難度，更多時候需要增加觀測點來滿足要求，這就增加了工作量。而使用GPS定位技術則沒有這一要求，這就可以靈活選擇工作點，而且實現了工作強度的降低。

3.5全天候自動化觀測

由于GPS定位系統為一種單程系統，只需要做好GPS信號的接收工作即可，而且此種方法不會受到白天和夜晚的限制，而且也可以在小雨或者有霧的天氣情況下及逆行測量。此外，在進行外業觀測時還具有操作簡單的優點，可以通過計算機來對自動完成信號的內業處理工作，實現測量效率的提高以及成本的降低。

4 GPS精密工程測量的誤差來源及相應措施

4.1 誤差來源

在應用GPS定位技術進行精密工程測量時，其測量誤差來源主要有以下幾個方面：一是與衛星存在的相關聯的誤差。二是與衛星信號傳播有關的誤差。其主要就是由于在衛星信號傳播過程中存在的載波相位周跳或者是多路徑效應等原因而引起的誤差問題。第三種就是與接收設備有關系的誤差。此種誤差主要是在對接收設備中的數值進行觀測時出現的分辨誤差，以及由于接收機鐘差或者是接收天線相位中心存在位置偏差而引起的誤差等。

4.2誤差控制措施

4.2.1使用多臺接收機進行同步觀測來對觀測值進行求差。針對存在相對較短的基線邊的精密工程測量，為了滿足其精密測量的要求，針對衛星與接收機之間的誤差以及衛星軌道誤差來說，可以通過多臺接收機來進行同步觀測，然后對存在相同或者相似誤差特性的誤差進行抵消，然后對臺接收機同步觀測值進行求差。

4.2.2進行觀測值改正模型的構建。為了對部分觀測值誤差進行進一步的修正，需要進行觀測值改正模型的構建，主要就是包括對衛星軌道偏差進行表征的改正模型，以及電離層模型、對流層模型和接收機鐘差改正模型等。

4.2.3采用雙頻觀測的方法。由于電離層通過信號頻率函數的方式來對GPS衛星信號進行干擾，為了分析和確定上述影響，可以通過頻率各不相同的電磁波信號來進行觀測，然后對觀測值進行進一步的修正。

4.2.4使用精密衛星星歷。在確保觀測方案合理的前提下，需要對衛星條件進行合理選擇，盡量選擇比較好的條件下進行觀測，實現GPOP和PDOP值的進一步減小。

4.2.5采用長時間以及多時段的持續觀測方式。通常不同的精準度對于一條基線上相對定位所需要的觀測時間也會有所不同，在使用靜態定位的方法，可以適當采用長時間以及多時段的持續觀測方式，通常可以進行持續1～3h的觀測，而且同時應該使用2個時段進行觀測。

4.2.6合理選擇觀測點。在進行觀測點選擇時，應確保其具有良好的衛星觀測條件，避免信號噪聲、多路徑效應以及信號遮擋等因素的影響。在測量中出現個別衛星在某個時間段失常的問題，應該進行刪除之后再進行基線向量解算工作。

5結語

在目前越來越多的精密工程測量工作中，采用GPS定位技術相較于傳統的測量技術具有顯著的測量精準度、適用性、測量效率和質量方面的優點。針對其存在的技術特性尤其是優點，在對影響其測量精度的因素以及誤差來源進行分析之后，可以對測量方式進行進一步優化來實現測量精度的進一步提高。

參考文獻

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