基于GPS精密單點(diǎn)定位的城市工程測(cè)量應(yīng)用研究

摘 要：隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展與進(jìn)步，科學(xué)技術(shù)的不斷改革與創(chuàng)新，定位技術(shù)發(fā)展得到了質(zhì)的飛躍。GPS精密單點(diǎn)定位應(yīng)用作為城市工程建設(shè)過(guò)程的重中之重，是一個(gè)必不可缺的關(guān)鍵內(nèi)容，直接關(guān)系到工程測(cè)量的精確性和完整性。GPS精密單點(diǎn)定位通過(guò)運(yùn)用GPS衛(wèi)星精密星歷和衛(wèi)星鐘差，以單臺(tái)接收機(jī)采集的偽距數(shù)據(jù)以及相差相位作為重要觀測(cè)數(shù)值，從而實(shí)現(xiàn)單點(diǎn)定位，測(cè)量精度能夠達(dá)到厘米級(jí)。文章將進(jìn)一步對(duì)GPS精密單點(diǎn)定位在城市工程測(cè)量上的應(yīng)用展開(kāi)分析和探討。

關(guān)鍵詞：GPS精密單點(diǎn)定位；城市工程；測(cè)量應(yīng)用

引言

在全球經(jīng)濟(jì)一體化、市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)逐步深入背景下，為城市工程測(cè)量發(fā)展創(chuàng)造了有利契機(jī)。GPS精密單點(diǎn)定位作為現(xiàn)代社會(huì)一種先進(jìn)的定位技術(shù)，與傳統(tǒng)差分定位相比較，其具備了可用觀測(cè)值多、能夠直接獲取測(cè)站坐標(biāo)以及各個(gè)測(cè)站之間無(wú)距離限制等優(yōu)勢(shì)。GPS精密單點(diǎn)定位被廣泛地應(yīng)用于各個(gè)行業(yè)領(lǐng)域當(dāng)中，技術(shù)人員只需要通過(guò)使用一臺(tái)接收機(jī)，就能夠進(jìn)行定位技術(shù)實(shí)踐操作，確保測(cè)量數(shù)據(jù)的精確性和實(shí)時(shí)性。城市工程建設(shè)周期普遍較短，需要高效率的施工，而通過(guò)利用GPS精密單點(diǎn)定位能夠最大化提供測(cè)量作業(yè)效率，降低建設(shè)單位的運(yùn)營(yíng)成本，創(chuàng)造出最大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

1 GPS精密單點(diǎn)定位概況

精密單點(diǎn)定位技術(shù)通過(guò)利用載波相位觀測(cè)值，同時(shí)在IGS等組織提供的精密衛(wèi)星星歷及鐘差來(lái)完成高精度單點(diǎn)定位的方法，極大限度可實(shí)現(xiàn)厘米定位精度，進(jìn)一步對(duì)現(xiàn)代城市工程測(cè)量一系列需求予以滿足，極大水平改善工程建設(shè)效率、質(zhì)量。雖然與西方發(fā)達(dá)國(guó)家相比較，我國(guó)GPS精密單點(diǎn)定位技術(shù)還處于初步發(fā)展階段，技術(shù)有待進(jìn)一步完善，要加強(qiáng)該項(xiàng)技術(shù)的推廣應(yīng)用。在城市工程測(cè)量實(shí)踐工作上，要想實(shí)現(xiàn)GPS精密單點(diǎn)定位達(dá)到厘米級(jí)精度，就必須充分做好以下幾方面工作內(nèi)容：（1）技術(shù)工作人員需要在定位期間統(tǒng)一選取偽距觀測(cè)值、相位；（2）衛(wèi)星軌道精度需要實(shí)現(xiàn)厘米級(jí)定位精度；（3）技術(shù)人員需要制作進(jìn)一步精確的誤差改正模型；（4）衛(wèi)星鐘差改正精度需要實(shí)現(xiàn)納秒量級(jí)定位精度[1]。

影響GPS精密單點(diǎn)定位精度的重要因素包括了兩個(gè)部分，一個(gè)是衛(wèi)星的具體位置，另一個(gè)則是衛(wèi)星鐘差，接下來(lái)將對(duì)各種精密星歷以及鐘差改正的相關(guān)產(chǎn)品展開(kāi)介紹，通過(guò)引入國(guó)內(nèi)外先進(jìn)的定位軟件，分析靜態(tài)單點(diǎn)定位精度所受各式各樣產(chǎn)品的影響，進(jìn)一步對(duì)GPS精密單點(diǎn)定位技術(shù)在城市工程測(cè)量中的實(shí)踐應(yīng)用展開(kāi)探討。

2 BERBESE5.0軟件數(shù)據(jù)處理

近年來(lái)，在定位軟件市場(chǎng)中得到廣泛應(yīng)用的軟件產(chǎn)品包括有：GIPSY軟件、BERNESE軟件以及EPOS軟件等。不同軟件的應(yīng)用范圍有所不同，例如，GIPSY軟件只能夠用于科學(xué)研究，沒(méi)有在經(jīng)濟(jì)市場(chǎng)上進(jìn)行推廣使用；EPOS軟件的應(yīng)用主要局限在歐洲國(guó)家，也僅僅用在科學(xué)研究領(lǐng)域；而B(niǎo)ERNESE軟件能夠應(yīng)用在商業(yè)領(lǐng)域，同時(shí)還可以提供源代碼，被廣泛地應(yīng)用在各個(gè)行業(yè)領(lǐng)域當(dāng)中。

3 IGS精密星歷

在GPS定位技術(shù)逐步發(fā)展創(chuàng)新背景下，軌道計(jì)算數(shù)學(xué)模型日趨成熟，全球范圍內(nèi)的跟蹤站布局越來(lái)越科學(xué)合理、站點(diǎn)越來(lái)越多，由此極大水平提升了IGS確定GPS衛(wèi)星軌道的精度。伴隨發(fā)展的進(jìn)一步推進(jìn)，全球IGS服務(wù)局對(duì)應(yīng)可實(shí)現(xiàn)的事后精密衛(wèi)星星歷精度已然可優(yōu)于5cm，在精密衛(wèi)星鐘差精度方面則實(shí)現(xiàn)了0.1ns?，F(xiàn)階段，市場(chǎng)中得到廣泛推廣的精密衛(wèi)星星歷、衛(wèi)星鐘差產(chǎn)品大致包括三類，它們分別是超快速產(chǎn)品、快速產(chǎn)品以及最終產(chǎn)品。三者之間存在一定的區(qū)別，主要體現(xiàn)在精度、時(shí)延、采樣率以及更新率等方面。

4 實(shí)例數(shù)據(jù)具體分析

經(jīng)由選取某一系統(tǒng)基準(zhǔn)站的實(shí)際觀測(cè)數(shù)據(jù)，通過(guò)相關(guān)技術(shù)人員逐一對(duì)最終星歷、超快速星歷開(kāi)展挑選，并選取與它們之間形成對(duì)應(yīng)的中差改正文件，基于BERNESE5.0軟件輔助，推行精密單點(diǎn)定位的科學(xué)計(jì)算。此處設(shè)定這一基準(zhǔn)站已知精確坐標(biāo)為真值，經(jīng)由將兩方面單點(diǎn)定位結(jié)果逐一清查，從而計(jì)算出實(shí)際的點(diǎn)位誤差，方便后續(xù)的分析比較[3]。

工作技術(shù)人員要想有效防止數(shù)據(jù)處理結(jié)果誤差的陡然行，就必須實(shí)時(shí)對(duì)各個(gè)階段的觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，通過(guò)把全觀測(cè)數(shù)據(jù)有效劃分成24個(gè)時(shí)段，再選取兩類不同精密星歷開(kāi)展單點(diǎn)定位的科學(xué)計(jì)算。如圖1所示，即為兩類精密星歷單點(diǎn)定位的點(diǎn)位誤差，通過(guò)計(jì)算可得出最終星歷與超快星歷精密均處在±0.06m以內(nèi)，同時(shí)大部分時(shí)段表現(xiàn)于±0.03m范圍以內(nèi)，14：00～20：00是整個(gè)時(shí)段誤差最大的時(shí)段。結(jié)合兩方面呈現(xiàn)結(jié)果分析可發(fā)現(xiàn)，選取最終星歷單點(diǎn)定位對(duì)應(yīng)精度相較于超快星歷精密要更高，不過(guò)實(shí)際呈現(xiàn)效果并非十分顯著。測(cè)量技術(shù)工作人員要想進(jìn)一步系統(tǒng)對(duì)比單點(diǎn)定位結(jié)果所受兩方面精密星歷的影響，可經(jīng)由對(duì)它們相互的定位結(jié)果坐標(biāo)分量對(duì)應(yīng)求差。由圖1所示，結(jié)合超快速星歷與最終星歷各各個(gè)分量較差，可得出坐標(biāo)分量較差均處于±0.02m范圍以內(nèi)，這一差別不會(huì)對(duì)城市工程測(cè)量造成顯著的影響。因此，技術(shù)人員不需要一直等到最終星歷的發(fā)布，便可以直接選取超速星歷達(dá)成工程單位定位目標(biāo)，并保證精密單位定位技術(shù)應(yīng)用于城市工程建設(shè)全面環(huán)節(jié)的實(shí)用性。

5 結(jié)束語(yǔ)

總而言之，現(xiàn)階段GPS精密單點(diǎn)定位在靜態(tài)定位領(lǐng)域上已經(jīng)達(dá)到了較為成熟的階段，相關(guān)工作人員通過(guò)應(yīng)用市場(chǎng)上先進(jìn)的高精度GPS計(jì)算軟件進(jìn)行定位，能夠取得厘米級(jí)精度的測(cè)量結(jié)果。鑒于此，相關(guān)人員務(wù)必要不斷鉆研研究、總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，清除認(rèn)識(shí)GPS精密單點(diǎn)定位內(nèi)涵，本次研究通過(guò)在實(shí)際案例當(dāng)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(kāi)展科學(xué)計(jì)算，得出的結(jié)果并無(wú)太大區(qū)別，都處于厘米級(jí)精度水平，都能夠最大程度促進(jìn)城市工程測(cè)量有序進(jìn)行。此外，隨著未來(lái)GPS技術(shù)的不斷發(fā)展，Galileo系統(tǒng)的正式運(yùn)行，多頻觀測(cè)值和偽距碼的增加，都可以提高精密單點(diǎn)定位的科學(xué)準(zhǔn)確性。

參考文獻(xiàn)

[1]李征航，吳秀娟.全球定位系統(tǒng)（GPS）技術(shù)的最新進(jìn)展：第四講精密單點(diǎn)定位（下）[J].測(cè)繪信息工程.

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

作者簡(jiǎn)介：任龍（1988-），男，漢族，河北景縣人，巴音郭楞職業(yè)技術(shù)學(xué)院冶金與資源學(xué)院，本科，助教，研究方向：測(cè)繪。