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(shù)進(jìn)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(yīng)用GPS技術(shù)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(huán)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(qū)GPS城市四等控制網(wǎng)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(yīng)用GPS技術(shù)到城市工程測量的生產(chǎn)實踐，下面重點總結(jié)一下在如何控制GPS測量的質(zhì)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(zhì)量及精度的做法

1.1 布網(wǎng)方案GPS網(wǎng)應(yīng)根據(jù)任務(wù)的要求、測區(qū)自然狀況、交通條件進(jìn)行設(shè)計，既要考慮近期建設(shè)的需要，又要考慮城市長遠(yuǎn)規(guī)劃的需要及1：500數(shù)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(shè)。

1）首先根據(jù)GPS網(wǎng)的等級確定其規(guī)范要求的精度和密度。例如GPS四等平面控制網(wǎng)要求平均邊長2km，邊長相對誤差限差為1/4.5萬，故布設(shè)四等GPS網(wǎng)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(wǎng)設(shè)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(biāo)石的利用。特別是作為GPS網(wǎng)平差的約束點、校核點的利用和在網(wǎng)內(nèi)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(wǎng)應(yīng)從起算點開始，以邊連、點連混合方式連續(xù)構(gòu)成整體網(wǎng)。連接后，應(yīng)便于組成較長的同步環(huán)、異步環(huán)及復(fù)測基線，使GPS網(wǎng)具有較強的幾何強度和多余觀測及盡量做到重復(fù)設(shè)站，使GPS網(wǎng)具有一定的可靠性，為GPS網(wǎng)的整體精度提供保證。

1.2 選點選點的科學(xué)與否，也是影響GPS外業(yè)觀測質(zhì)量和GPS網(wǎng)的精度的重要因素。選點應(yīng)考慮GPS網(wǎng)的設(shè)計要求及測區(qū)的自然地理情況并結(jié)合規(guī)范的要求，一般說來選點應(yīng)滿足如下要求：

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

2）點位應(yīng)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(nèi)沒有大功率無線電發(fā)射源，50米以內(nèi)沒有高壓輸電線，并應(yīng)避開強烈干擾接受衛(wèi)星信號的物體。

4）原有舊控制點的利用，應(yīng)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(biāo)石無成果或無符合要求的成果時，可借用其標(biāo)石作為新點選取。

5）點位應(yīng)考慮日后用常規(guī)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(yè)觀測外業(yè)觀測測的質(zhì)量是保證GPS測量原始數(shù)據(jù)的質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)。為提高其觀測精度，在外業(yè)觀測前要制定科學(xué)周密的觀測計劃。

首先通過微機設(shè)置測區(qū)近似經(jīng)緯度，作業(yè)日期及時間，編制GPS衛(wèi)星可見性預(yù)報表，包括可見衛(wèi)星數(shù)、號，衛(wèi)星高度角、最佳觀測衛(wèi)星組，最佳觀測時間，點位精度因子等。根據(jù)上述預(yù)報選擇最佳觀測衛(wèi)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(shù)和型號。具體還應(yīng)滿足如下要求：

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

2）在測站上，天線嚴(yán)格整平對中，天線固定標(biāo)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(shù)精確到1mm。

3）每時段觀測時間根據(jù)規(guī)范要求，其時間長短，應(yīng)根據(jù)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(shù)據(jù)采集間隔為10-60秒，一般采用15秒。

4）觀測過程中，觀測者應(yīng)坐在接收機旁，頭頂不要超過天線，觀察數(shù)據(jù)接收情況，如衛(wèi)星數(shù)、信噪比及精度因子變化及點位周圍環(huán)境、觀測邊的長度等因素，靈活掌握觀測時間，若出現(xiàn)觀測質(zhì)量不佳的情況應(yīng)及時聯(lián)絡(luò)各測站，可延長觀測時間。

5）為確保數(shù)據(jù)安全，每天的觀測數(shù)據(jù)應(yīng)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(yīng)準(zhǔn)確無誤。

1.4 GPS的數(shù)據(jù)處理及GPS網(wǎng)的平差

1）GPS基線解算及質(zhì)量控制要提高GPS網(wǎng)基線解算的精度，必須做好觀測數(shù)據(jù)的處理工作，檢驗每天觀測數(shù)據(jù)的精度和有效性，每天必須及時地對外業(yè)觀測數(shù)據(jù)進(jìn)行計算、檢驗，即進(jìn)行基線解算及同步環(huán)、異步環(huán)坐標(biāo)分量相對閉合差、復(fù)測基線較差的統(tǒng)計和誤差衡量，對誤差超限的基線進(jìn)行適當(dāng)處理或進(jìn)行復(fù)測，以確保外業(yè)觀測數(shù)據(jù)的質(zhì)量和精度。

2）GPS網(wǎng)的平差和質(zhì)量控制在WGS-84大地坐標(biāo)系中的三維無約束平差。是以全網(wǎng)的坐標(biāo)起算點起算，以GPS基線向量為觀測值，在WGS-84坐標(biāo)中進(jìn)行三維無約束平差。平差后提供了WGS-84坐標(biāo)系的大地坐標(biāo)和地心坐標(biāo)以及相應(yīng)的精度指標(biāo)。通過對精度指標(biāo)是否超限來考察GPS網(wǎng)是否達(dá)到了較好的內(nèi)部符合精度。如平差后的最弱邊相對精度必須符合規(guī)范規(guī)定的限差要求。

2 提高GPS控制測量質(zhì)量及精度的體會和建議

1）對GPS網(wǎng)中已知點的坐標(biāo)的精度要進(jìn)行認(rèn)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(biāo)轉(zhuǎn)換的約束條件，其結(jié)果會影響GPS測量原有的精度，給GPS網(wǎng)的最后結(jié)果帶來影響。檢驗方法，一是認(rèn)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(jìn)行測距和已知點計算的邊長進(jìn)行比對，三是對已知點進(jìn)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(wǎng)的成果的檢驗，可在其GPS網(wǎng)內(nèi)布設(shè)一級光電測距導(dǎo)線，從其測距導(dǎo)線的坐標(biāo)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(shù)進(jìn)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(yè)人員具有較高的GPS測量專業(yè)技術(shù)水平，而且更要有高度的責(zé)任心。這對確保觀測數(shù)據(jù)質(zhì)量和平差計算成果的精度是至關(guān)重要的。因為每一失誤都有可能造成觀測成果和內(nèi)業(yè)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(tài)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(nèi)業(yè)平差計算時，要對約束點、校核點、平面坐標(biāo)和高程的輸入進(jìn)行反復(fù)校對，保證其正確無誤。在動態(tài)測量中，也要求觀測者時時保持高度的責(zé)任心，如立桿者必須做到氣泡居中，點位對中，誤差在1cm以內(nèi)方可測量，這是保證動態(tài)測量精度的關(guān)鍵，須認(rèn)真做好。

4）外業(yè)施測在在溫度比較低（0℃以下）時，應(yīng)提前20分鐘對接收機進(jìn)行加溫預(yù)熱。這樣的觀測數(shù)據(jù)的質(zhì)量優(yōu)于未經(jīng)過接收機預(yù)熱的觀測數(shù)據(jù)。

［1］CJJ73-97全球定位系統(tǒng)城市測量技術(shù)規(guī)程[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社，1997.

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

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