GPS定位技術在城市控制測量中的應用探析

陳 榆

（浙江正元地理信息有限責任公司，浙江 德清 313200）

1 GPS定位技術基本概述

GPS定位技術是以新一代的精密衛(wèi)星導航為基礎的先進的定位技術，其具有全球性、全天候以及連續(xù)性的三維導航和定位能力，同時GPS定位技術的抗干擾性也比較強。目前在測繪領域中對GPS定位技術的應用比較廣泛，其應用優(yōu)勢主要包括以下幾點：第一，GPS定位技術在應用過程中對觀測站之間的測量通視要求較低。在測量過程中，對控制點的位置，可以按照測量的實際需要進行布設。觀測站之間的通視性要求極低。可以提高選點的靈活性，極大地減少測繪工作的復雜性和難度。但是在應用GPS定位技術時，最好保持測站上空處于開闊狀態(tài)。第二，GPS受控制網(wǎng)的幾何圖形限制相對較小。在GPS定位技術應用過程中，控制網(wǎng)幾何圖形對其測量精度的影響比較小，幾乎可以忽略不計。點與點之間的距離長短可以根據(jù)實際的測量需求進行確定。第三，GPS定位精度比較高。在GPS定位技術測量時，布設點的精度比較均勻，這樣能夠在很大程度上確保測量精度。第四，GPS技術能夠準確地測量出測區(qū)的三維坐標。GPS定位技術在對平面坐標進行精確的測量時，能夠對觀測站的大地高程進行有效的測定[1]。

2 常規(guī)測量方法存在缺陷

傳統(tǒng)的平面控制測量過程中，一般會使用導線形式完成，測量過程包括符合導線、閉合導線以及節(jié)點導線網(wǎng)的形式，這種常規(guī)測量方法存在一定的缺陷，會影響城市控制測量的效率和質(zhì)量。主要的缺陷表現(xiàn)在以下方面：首先，受幾何圖形的限制比較大。在測量過程中，測量規(guī)范對符合導線、閉合導線以及節(jié)點導線的長度要求比較嚴格。一般情況下，城市一級電磁波的測距閉合或者附合導線的長度要在3.8 km以下，平均邊長不能超過300 m。但實際的測量作業(yè)過程中，很難滿足這一規(guī)定，會出現(xiàn)超規(guī)范的作業(yè)情況，影響測量工作的質(zhì)量。其次，和國家控制點進行聯(lián)測的困難比較大。國家的大地點破壞比較嚴重，會嚴重影響測量作業(yè)的順利開展，特別是有些測區(qū)距離高等級控制點的距離特別遠，在幾十公里以上都找不到聯(lián)測點，增加城市控制測量工作的難度。最后，受通視條件的限制比較大。地面通視比較困難，會對常規(guī)控制測量工作的質(zhì)量產(chǎn)生較大影響，特別是在一些密林地區(qū)以及地形比較復雜的地區(qū)，可能無法展開常規(guī)控制測量作業(yè)[2]。

3 GPS定位技術在城市控制測量中的應用

隨著我國城市化進程的不斷加快，城市建設的發(fā)展比較迅速，特別是城市道路在不斷擴建之中，導致城市等級導線點遭受越來越嚴重的破壞，這會在很大程度上增加城市規(guī)劃、地籍調(diào)查、房產(chǎn)測繪以及各種測繪的工作困難程度。將GPS定位技術應用在城市控制測量過程中，可以有效地克服城市控制測量過程中的問題，提高城市控制測量工作的效率。并且GPS定位技術的作業(yè)方法比較多樣化，減輕人力工作的勞動強度，提高測量的精準度，確保城市控制測量的質(zhì)量。

3.1 測量前的準備工作

在此次測量過程中，主要根據(jù)《全球定位系統(tǒng)城市測量技術規(guī)程》以及《城市測量規(guī)范》完成測量控制工作。測量過程中主要使用Trimble 4600LS單頻接收機完成測量過程，接收機的數(shù)量為三臺。三臺單頻接收機出廠時指標測試均為合格。在測量作業(yè)之前，測量儀器計量檢定站已經(jīng)對三臺儀器進行了有效的檢測工作，保證單頻接收機的性能和精度符合所依據(jù)的規(guī)范標準。

3.2 布網(wǎng)與選點控制

在此次城市控制測量過程中，測區(qū)內(nèi)有兩個城市的四等導線點，原有的兩個點保存的比較完好，可以直接應用在下一級控制測量的起算數(shù)據(jù)內(nèi)。GPS控制網(wǎng)主要由兩個城市四等導線點和30個城市一級點組成。其中包括原本的城市一級導線點四個。采用的三角形網(wǎng)對控制網(wǎng)進行布設，主要因為三角形網(wǎng)的自檢能力比較強，并且能夠保證控制網(wǎng)的結構穩(wěn)定，從而確保GPS控制網(wǎng)的可靠性和穩(wěn)定性。在選擇點位過程中，要保證點位選擇方便其他測量手段進行。這樣能夠在一定程度上提高聯(lián)測效率和質(zhì)量。同時要保證點能夠長期保存，這樣可以方便安裝至儀器，同時要保證布設點與大功率無線電發(fā)射源的距離在不受干擾的范圍內(nèi)，與高壓輸電線的距離不能在50 m之內(nèi)。

3.3 測量過程中的技術要求

將GPS定位技術應用在城市控制測量過程中，要保證城市一級GPS網(wǎng)的技術要求滿足以下標準：平均距離為1 km；a在10 mm以下；b （1×10-6） 不能超過10；最弱邊的相對中誤差為1/20 000。而城市一級GPS網(wǎng)的外業(yè)觀測技術要求標準為：衛(wèi)星高度角要在15°以上，最小為15°；而有效觀測衛(wèi)星的數(shù)量要在四個以上；時段的長度要在45 min以上；數(shù)據(jù)采樣間隔在10～60 s之間。

3.4 數(shù)據(jù)處理內(nèi)容

在對相關的數(shù)據(jù)進行處理的過程中，主要分為以下步驟：第一，導入數(shù)據(jù)。利用相關的數(shù)據(jù)處理軟件，將每天觀測到的數(shù)據(jù)導入到計算機內(nèi)，然后對數(shù)據(jù)文件進行編輯，以測站名、天線高以及天線類型等為主要編輯信息。第二，基線處理過程。對基線進行計算時，按照兩點的同步觀測載波相位觀測值進行相對定位計算。同時計算兩點間的坐標差。在進行基線解算時，主要利用的是Trimble公司提供的TGO軟件對相關數(shù)據(jù)進行解算，使用雙差固定解作為基線解算的模型。在對基線進行解算時，只能對最小衛(wèi)星高度角以上的衛(wèi)星進行解算，一般取15°作為最小高度角。在基線解算過程中使用的星歷是廣播星歷。根據(jù)GPS處理列表中的比率和高參考方差的基線進行進一步分析。第三，自由網(wǎng)平差。在自由網(wǎng)平差的基準是WGS-84坐標系統(tǒng)。每一項質(zhì)量檢驗達到相關的標準要求時，根據(jù)所有獨立的基線編制成閉合圖形。同時，要以三維基線向量以及相應的方差協(xié)方差陣作為觀測信息。在確定起算數(shù)據(jù)時，主要以一個點的WGS-84三維坐標為主。第四，約束平差。約束平差的主要目的是對預處理和無約束平差的各種檢查之后的GPS向量網(wǎng)進行多個固定點的約束差計算[3]。

4 結語

綜上所述，對GPS定位技術在城市控制測量中的應用進行研究之后發(fā)現(xiàn)，GPS定位技術在城市控制網(wǎng)中能夠得到比較有效的應用，并且隨著GPS定位技術的不斷改進和發(fā)展，其應用范圍也在不斷擴大。能夠充分的應用在城市各級控制網(wǎng)的加密過程中、區(qū)域網(wǎng)的控制過程中、工程定位過程、坐標測定工作以及規(guī)劃小區(qū)的平面控制過程中。在城市控制測量中應用GPS定位技術時，首先要對GPS的選點要求有全面具體的了解。在此基礎上，要根據(jù)城市控制點的適用性，綜合考慮高層布點和地面布點的準確性和合理性。如果條件允許的情況下，要加大地面布點，特別是主要道路交叉口的布點，要保證其實用性。除此之外，在考慮中心城區(qū)布點時，要對城郊的布點范圍進行充分考慮，這樣才能夠保證城市發(fā)展和郊區(qū)建設的協(xié)調(diào)與統(tǒng)一。