試析工程測繪中GPS測繪技術的應用

侯建光+李思亮

摘 要：GPS測繪技術在工程測繪中非常的常見，可以有效的提高工程測繪的準確性以及工作的效率，文章就GPS測繪技術的特點進行簡單的介紹，結合工程實例，重點分析該技術在工程測繪中的實踐應用問題。

關鍵詞：GPS測繪技術；工程測繪；實踐應用

長期以來工程測繪中都是采用常規的測距、測角、測水準的地面定位技術，隨著科學技術的不斷發展，GPS測繪技術蓬勃興起，它具有定位精度高、測繪速度快等優點，在工程測繪中應用十分普遍，為測繪工作的開展提供了新的技術手段。

1 GPS技術特點

GPS是美國國防部最初為了軍事需用顏值出來的一種全球衛星導航定位系統，GPS技術主要的工作原理是將GPS接收機設置在某一個位置，將GPS衛星看做飛行控制點，通過測量星站距離，利用空間距離后交會的方法，就可以確定接收機所處的空間位置。GPS技術具有高精度、全天候、自動化等優點。工程測繪中，將GPS技術與其他的測繪技術結合起來，能夠有效的提高工程測繪的自動化及集成化成都，簡化工程測繪操作過程，近年來，隨著有關科學技術的迅速發展，GPS技術已經廣泛的應用于礦山工程測繪、建筑工程測繪、地質資源勘探等領域之中，文章結合某地區地下水資源普查工程就GPS測繪技術在工程測繪中的實踐應用問題進行簡要的分析概述。

2 GPS技術在工程測繪中的應用

1.1 工程概況

某鎮的水資源普查項目中，一共設置D級控制點8個，工程點測量86個，工作區與外界交通比較方便。就地形地貌條件來說，整個工作區的標高在850～1200m之間，整體地勢南高北低、東高西低，中部為沖積平原，標高在850～910m左右，總體來說地勢比較平坦，坡降在2.5‰～3.0‰左右。整個工作區位于中緯度內陸地區，屬于半干旱大陸氣候及中溫帶干旱氣候，年平均氣溫比較低，降水量在1769.0mm左右，大多集中在6～8月份。整個區域內有一條較大的內陸河，全場在150km左右，整個河流呈現蛇曲狀，切割深度在1～3左右，河床底部為松散的砂層，部分地區河床已經干涸，河流轉化為地下水。其余地區零星分布有幾個面積在1km2以下的湖泊。

1.2 控制測量布網方案

（1）平面及高程控制

整個測區的首級平面控制采用D級GPS網，布設是采用線形鎖形式，GPS接收機選擇南方9600單頻GPS接收機，整個控制網布設過程中要保證圖形幾何結構比較強，具有良好的約束力及自檢能力。控制網平面采用的是1954年北京坐標系，高程采用的是國家高層基準。平面及高程控制起算點選擇國家二等以上三角點，聯測點的個數要超過3個。

（2）選點

利用GPS技術進行測繪時，觀測站站點之間不需要相互通視，對于觀測網圖形結構要求不太嚴格，與常規控制測量方式相比，選點更加的簡便。點位的選擇直接影響著后續測繪工作，選點工作之前，測繪人員需要詳細的了解整個測區的地理地形情況，原有的測量控制點分布情況等，點位選擇時要注意以下問題：點位應選擇在視野開闊，方便安裝接收設備的位置；點位目標要盡可能顯著，以免衛星信號被障礙物吸收或者遮擋；為了避免衛星信號被干擾，點位要遠離高壓輸電線、微波無線電傳送綬道、大功率無線電發射源等；大面積水域會干擾到衛星信號的接收；地面基礎要比較穩定，要方便點位保存。本次測繪工作共選擇了7個GPS測點，為了能夠精確的標志點位，需要在各點位埋設具有中心標志的標石。

（3）觀測作業

外業觀測工作中，需要詳細記錄測量有關的信息資料。接收機啟動前以及觀測過程中，觀測者要隨時填寫觀測時發生的一些重要的問題，包括問題出現時間、處理方法等。利用接收機進行靜態作業時要注意，衛星截止高度角應控制在15°左右，有效觀測的衛星個數應在4個以上，采樣時段長度應超過45min，采樣間隔時間控制在5s左右，整個GPS控制網如圖1所示。

圖中GPS1～7指的是覆蓋測區的GPS控制點，三角標志位置的五個點則指的是國家二等三角點，GLHH四等點主要用于檢核數據。

1.3 GPS數據處理

衛星星歷、接收天線到衛星的偽距等有關的數據信息被接收機接收之后還需要經過一定的數據處理之后才能夠得到對應的測量定位成果。GPS數據處理主要可以分為數據采集、數據傳輸、數據預處理、基線解算以及GPS網平差幾個步驟。接收機記錄的數據信息傳輸到計算機之后，在計算機上完成數據的預處理以及基線解算工作。

接收機采集的數據信息全部記錄在接收機內存模塊中，數據分流與數據傳輸同時進行，會生成四種數據文件，分別是星歷參數文件、載波相位和偽距觀測值文件、測站信息文件以及UTC參數和電離層參數文件。這四種數據文件中三個為二進制數據文件，除了測站信息文件，為了方便數據的預處理，需要將這些數據文件進行標準化處理，解釋成直接識別文件。

基線向量結算工作其實就是一個計算平差的過程，比較復雜，實際的操作過程中需要及時剔除觀測數據粗差、要考慮到觀測過程中信號中斷的問題以及星座變化導致的整周未知參數增加的問題。基線處理完成之后還需要完成觀測值殘差分析、基線向量環閉合差計算校核、外業數據校核等工作。觀測值殘差分析時，首先假設觀測值存著偶然誤差，理論上來說。載波相位對L1波段信號觀測誤差為2mm，一旦偶然誤差值達到1cm左右，就可以確定觀測值存在系統誤差。本次測繪選用的是單頻接收機，這種接收機的基線長度標稱精度一般是5±1ppm.D（km），當短基線長度小于20km時，為了消除電離層對數據的影響，保證定位結果更加精準，需要對單頻數據進行差分處理。計算及校核基線向量環閉合差的時候，同時段或者的基線向量會組成同步環或者異步環，如果基線向量環閉合差值小于對應等級的限差值，說明閉合差滿足精度要求。基線向量校核合格后，可以計算基線向量網的平差，然后計算各GPS之間的相對坐標差值，結合基準點坐標可以計算出各GPS點的坐標。

3 結束語

文章受篇幅所限僅僅介紹了工程測繪過程中GPS控制網布網方案的建設規劃方法，實際上GPS測繪技術并不僅僅局限于這部分內容，RTK測量技術是根據GPS相對定位理論發展起來的一種實時差分GPS技術，在工程測繪中應用十分的普遍，本文不再詳細論述。

參考文獻

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