淺談GPS在控制測(cè)量中應(yīng)用的優(yōu)缺點(diǎn)

易文斌

摘 要：基于GPS技術(shù)的工作原理和優(yōu)勢(shì)，通過(guò)傳統(tǒng)測(cè)量技術(shù)和GPS技術(shù)在實(shí)習(xí)控制測(cè)量中的應(yīng)用和數(shù)據(jù)對(duì)比分析，較充分的驗(yàn)證了GPS技術(shù)在控制測(cè)量中的優(yōu)點(diǎn)，并提出在實(shí)施測(cè)量過(guò)程中應(yīng)考慮的各種因素影響控制成果精度。與此同時(shí)，對(duì)未來(lái)提高控制成果精度提出個(gè)人建議。

關(guān)鍵詞：GPS;控制測(cè)量;控制網(wǎng);優(yōu)缺點(diǎn)

近年來(lái)，隨著測(cè)繪行業(yè)的發(fā)展，人們對(duì)測(cè)繪效率和測(cè)繪成果的要求越來(lái)越高，其中GPS（全球定位系統(tǒng)）技術(shù)因其具有定位精度高、觀測(cè)速度快、功能齊全、操作簡(jiǎn)便、全天候作業(yè)等優(yōu)勢(shì)，受到社會(huì)廣泛關(guān)注，GPS技術(shù)應(yīng)用到測(cè)繪行業(yè)的各個(gè)領(lǐng)域，加快了測(cè)繪事業(yè)的發(fā)展。[1]GPS技術(shù)率先在大地測(cè)量、工程測(cè)量、航空攝影測(cè)量、海洋測(cè)量、城市測(cè)量等測(cè)繪領(lǐng)域得到了充分應(yīng)用，也在軍事、交通、通信、資源、管理等領(lǐng)域得到研究和廣泛應(yīng)用，尤其是在建筑、公路、水利、電力等工程行業(yè)發(fā)揮了技術(shù)優(yōu)勢(shì)，大大提高了效率。[2]現(xiàn)如今將GPS技術(shù)運(yùn)用在工程各個(gè)階段的平面控制網(wǎng)測(cè)量中已經(jīng)得到行業(yè)的認(rèn)可。雖然GPS技術(shù)應(yīng)用很廣泛，但由于GPS技術(shù)屬于現(xiàn)代測(cè)繪技術(shù)之一，我國(guó)研究者對(duì)GPS技術(shù)的應(yīng)用有一定的研究，但在各個(gè)領(lǐng)域還需深入研究，故在實(shí)際工程建設(shè)中遇到GPS技術(shù)不能很完美的解決測(cè)繪工程中的難題，比如受到現(xiàn)場(chǎng)植被和地形條件的限制，很多地方不能接收到衛(wèi)星信號(hào)和得到固定解。因此，為了GPS技術(shù)能更好的應(yīng)用于控制測(cè)量中或者測(cè)繪工作中，對(duì)實(shí)際工程中采用GPS技術(shù)進(jìn)行測(cè)繪，除了按照規(guī)范里的基本要求，還需要加以靈活應(yīng)用和分析，找出適合工程實(shí)際的GPS布網(wǎng)方案，總結(jié)和發(fā)揮好GPS技術(shù)優(yōu)勢(shì)尤為重要。

1 GPS測(cè)量技術(shù)的工作原理

GPS技術(shù)是一種全球定位技術(shù)，幾何原理是距離交會(huì)，其組成包括三大部分：空間部分—GPS衛(wèi)星星座、地面控制部分—地面監(jiān)控系統(tǒng)、用戶(hù)設(shè)備部分—GPS信號(hào)接收機(jī)。將兩臺(tái)或兩臺(tái)以上的GPS接收機(jī)分別置于不同固定不變的待定點(diǎn)上，通過(guò)一定時(shí)間的觀測(cè)（觀測(cè)時(shí)刻的衛(wèi)星坐標(biāo)可通過(guò)導(dǎo)航信息獲得）即衛(wèi)星相當(dāng)于已知坐標(biāo)點(diǎn)。因而，接收機(jī)觀測(cè)到至少3顆衛(wèi)星的距離a、b、c（如下圖）時(shí)，就可以采用距離交會(huì)法獲得測(cè)站點(diǎn)的坐標(biāo)，利用靜態(tài)相對(duì)定位原理，確定出待定點(diǎn)之間的相對(duì)位置。在實(shí)際測(cè)量時(shí)，考慮到接收機(jī)時(shí)鐘有偏差，接收機(jī)應(yīng)當(dāng)同時(shí)觀測(cè)到4顆以上的GPS衛(wèi)星，才能通過(guò)平差計(jì)算解出測(cè)站點(diǎn)可靠的三維直角坐標(biāo)x、y、z。最后利用各個(gè)測(cè)站同步觀測(cè)的相位觀測(cè)值進(jìn)行相對(duì)定位，即求出測(cè)站間的空間坐標(biāo)差Δx、Δy、Δz。

GPS衛(wèi)星定位原理圖

2 GPS技術(shù)在控制測(cè)量中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

控制測(cè)量是指在一定的區(qū)域內(nèi)，按測(cè)量任務(wù)所必須滿(mǎn)足的測(cè)量精度，對(duì)地面一系列標(biāo)志點(diǎn)的水平位置和高程進(jìn)行的測(cè)量工作，最后建立控制網(wǎng)的測(cè)量工作。[3]目前，能夠進(jìn)行控制測(cè)量的方法技術(shù)有很多種，但對(duì)于測(cè)量人員來(lái)說(shuō)，選擇快速、高效的測(cè)量手段對(duì)如期完成測(cè)量工作具有十分重要的意義。

GPS測(cè)量技術(shù)憑借具備定位精度高、觀測(cè)速度快、操作簡(jiǎn)便、全天候作業(yè)、作業(yè)成本低等特點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用到控制測(cè)量各個(gè)等級(jí)控制網(wǎng)的布設(shè)中。將傳統(tǒng)測(cè)量技術(shù)布設(shè)控制網(wǎng)和GPS技術(shù)布設(shè)控制網(wǎng)這兩種方法進(jìn)行對(duì)比，分析得出GPS技術(shù)在布設(shè)控制網(wǎng)的優(yōu)勢(shì)如下：

（1）既克服了累積誤差，又能實(shí)現(xiàn)定位精度高，還操作簡(jiǎn)便，工作效率高，作業(yè)成本低。（2）測(cè)站無(wú)需通視，可全天候作業(yè)。

因此，在實(shí)際控制測(cè)量中規(guī)避了誤差累積和減少了繁重的體力和腦力勞動(dòng)強(qiáng)度，且因?yàn)闊o(wú)數(shù)衛(wèi)星對(duì)鎖定對(duì)象進(jìn)行后方交會(huì)定位，體現(xiàn)了定位精度高的特點(diǎn)，降低了成本，提高了工作效率。

3 影響GPS控制測(cè)量觀測(cè)精度的主要因素

雖然GPS技術(shù)在控制測(cè)量中的應(yīng)用相比傳統(tǒng)測(cè)量技術(shù)有著較為顯著的優(yōu)點(diǎn)，測(cè)量人員充分利用這些優(yōu)點(diǎn)，快速、高效的完成控制測(cè)量的相關(guān)工作，為測(cè)量工作帶來(lái)極大方便，但在GPS控制網(wǎng)設(shè)計(jì)和具體實(shí)施過(guò)程中還需要充分考慮以下幾個(gè)方面的影響：

3.1 測(cè)站周邊環(huán)境的影響

在進(jìn)行控制測(cè)量工作時(shí)，所布設(shè)的控制網(wǎng)在大城市或者大山區(qū)時(shí)，衛(wèi)星信號(hào)會(huì)受建筑物或者樹(shù)木的長(zhǎng)時(shí)間遮擋，導(dǎo)致信號(hào)失鎖，造成接收機(jī)衛(wèi)星信號(hào)弱或是接收不到衛(wèi)星信號(hào)，嚴(yán)重影響了測(cè)量工作的進(jìn)行。

3.2 GPS接收機(jī)的位置誤差

接收機(jī)位置誤差是指接收機(jī)天線(xiàn)相位中心相對(duì)測(cè)站標(biāo)石中心位置的誤差。[3]這里包括天線(xiàn)的置平和對(duì)中誤差，量取天線(xiàn)高誤差。比如說(shuō)當(dāng)天線(xiàn)高度為1.6m時(shí)，置平誤差為0.1°時(shí)，可能會(huì)產(chǎn)生對(duì)中誤差3mm，這樣就會(huì)影響最后測(cè)量成果的精度。因此，在精密定位時(shí)，必須仔細(xì)操作，以盡量減少這種誤差的影響。

4 結(jié)論與討論

通過(guò)闡述GPS工作原理，將傳統(tǒng)技術(shù)和GPS技術(shù)進(jìn)行對(duì)比，既體現(xiàn)了GPS技術(shù)的優(yōu)越性，也需考慮GPS用于控制測(cè)量中的各種影響成果的精度因素。本文雖然淺析了GPS在控制測(cè)量中的應(yīng)用優(yōu)缺點(diǎn)，但由于條件有限，在日后工程應(yīng)用中，為了充分發(fā)揮GPS技術(shù)的優(yōu)越性，提高GPS應(yīng)用于控制測(cè)量中的成果精度，應(yīng)盡量選擇多通道、多星系統(tǒng)、性能穩(wěn)定可靠的GPS接收設(shè)備用于觀測(cè)，同時(shí)加強(qiáng)操作技術(shù)人員操作技能的培訓(xùn)以及基本素質(zhì)和業(yè)務(wù)水平的提高將是提高控制測(cè)量成果精度的重要基礎(chǔ)保證。

參考文獻(xiàn)：

[1]賈超.基于大地測(cè)量中的GPS技術(shù)的應(yīng)用研究[J].科技與企業(yè)，2015（07）：107.

[2]李耀輝.試論GPS技術(shù)在大地測(cè)量中的應(yīng)用[J].河南科技，2013（14）：45.

[3]許欣欣.基于大地測(cè)量中的GPS技術(shù)的應(yīng)用研究[J].中小企業(yè)管理與科技（上旬刊），2018（03）：149-150.