探討工程測量GPS測量技術應用

蘭景權

摘 要： 下文當中GPS測量技術的原理及其特點進行介紹，并對GPS測量技術在工程測量中的應用進行闡述，希望能為有關人士提供一些借鑒和參考。

關鍵詞： 工程測量;GPS 測量技術;應用;探討

【中圖分類號】P228.4 ? ? 【文獻標識碼】A ? ? 【DOI】10.12215/j.issn.1674-3733.2020.29.053

1 GPS測量技術原理及特點

1.1 原理。GPS是Global Poaitioning System 的簡稱——即全球定位系統，該系統是美國在20世紀70年代研究開發(fā)形成的，作為一種先進的全球衛(wèi)星定位系統，可以全方位的對海陸空進行三維導航與定位，而且精度非常高、操作方便，可以全天候不間斷地開展定位測量工作。正是由于GPS技術優(yōu)勢，越來越被測繪工作者所青睞，GPS系統作為一種運用距離交會法的衛(wèi)星導航定位系統，將GPS接收機架設在相應位置，便可同時對三顆以上GPS衛(wèi)星所發(fā)出的導航電文進行接收，并經數據處理、計算，便可獲取某一時刻GPS 接收機到 GPS 衛(wèi)星之間的距離，而且還能獲取精準的三維坐標空間位置信息。

1.2 特點

1.2.1 測站之間無需通視。GPS工程測量過程當中，各個測站之間不必不必進行通視，可以靈活地選擇點位，操作起來非常簡單，可以結合實際工程對相應的位置進行合理選擇，避免大地網測定過程測量過程當中過度點以及傳算點相關測量工作。

1.2.2 具有很高的測量精度。通常雙頻GPS接收機為5mm+5ppm的基線解精度，紅外儀達到5mm+5ppm測量精度，GPS和紅外儀有著相同的測量精度，然而距離較長，在測量精度上，GPS更具優(yōu)勢。

1.2.3 測量時間短。在對GPS控制網進行布設過程中，不同測站需要30min～40min觀測時間，測量過程當中運用快速靜態(tài)定位手段，能夠大幅減少測量時間，如果發(fā)揮實時動態(tài)差分法，測點坐標可以在5s 內實現。

1.2.4 獲取三維坐標。利用GPS對觀測站平面位置精確測量過程當中，可以對其觀測站大地高程精確測定。

1.2.5 操作起來非常簡單。隨著科學技術不斷發(fā)展，GPS測量系統接收機也獲得了很大的改進與完善，自動化水平大幅提升，而且其體積也不斷減少，重量逐漸變輕，這些是外業(yè)測量工作人員的勞動力投入大幅減少。

2 GPS在工程測量中的應用

2.1 常規(guī)靜態(tài)測量。該模式主要運用臺及以上的GPS接收機進行測量，在一條或者多條基線兩端進行安裝，對四顆以上的衛(wèi)星同步進行觀測，不同的時段，考慮基線長度與測量等級進行45分鐘以上時間觀測，定位精度保持在5mm+1ppm。在建立全球性以及國家大地控制網過程中靜態(tài)測量應用非常普遍。

2.2 快速靜態(tài)測量。此類測量模式是將GPS接收機在已知測站上進行安裝，當做基準站，對于各可見衛(wèi)星持續(xù)跟蹤觀測，移動站接收機依次對各測站進行測量，各個測站進行數分鐘觀測，在建立控制網與加密測量以及地籍測量工程測量當中應用比較普遍，這種觀測方法，需要在觀測時段當中確保觀測衛(wèi)星達到五顆以上，基準點和流動點距離在20km以內。

2.3 準動態(tài)測量。此類模式是將GPS接收機安裝在已知測站上，對全部的可見衛(wèi)星進行持續(xù)跟蹤觀測，初始化后的移動站接收機，依次到各代測測站，各個測站進行幾個力源數據觀測，此類方法于快速靜態(tài)觀測存在很大不同，這種觀測除具有不同觀測時間之外，在搬移動站時，不可以失鎖，應當在已知點，通過其他方法進行初始化，在寬闊地區(qū)加密控制測量，以及工程定位測量，線路測量，剖面測量等很多方面應用普遍。

2.4 實時動態(tài)測量。這種測量模式是高精度的實時進行動態(tài)測量，這種模式測量過程當中具體的方法是，是將GPS基準站接收機架設在已知測站上，并構成數據鏈，對可見衛(wèi)星進行聯系跟蹤，記住數據鏈將數據發(fā)送至移動站，移動站數據鏈準站發(fā)射的數據進行接收，并通過移動站接收機進行處理，對移動站高精度位置實時確定。DGPS被稱之為實時差分測量，達到亞米級到米級的精度。這種測量方式，是基準站測量獲得的RTCM 數據，經過數據鏈向移動轉進行傳輸，這些RTCM數據被移動站接收之后，自動的開展簡算工作，并通過差分改正獲得相應的坐標。RTK技術是通過載波相位觀測量為前提，依照實時差分GPS測量，這種測量技術是GPS測量技術高速發(fā)展的新突破，和DGPS測量非常的類似，觀測到的基準站數據，向移動站進行發(fā)送，不對RTCM 數據進行發(fā)送，移動站接收機，通過在及處理方法實時處理，獲知和DGPS更高精度的測量結果，這種測量方法通常達到2cm左右的測量精度。

3 工程測量當中GPS測量技術應用

3.1 GPS測量技術外業(yè)實施

3.1.1 選點。選擇點位方面，應當首選視野開闊利于接收設備安裝區(qū)域，選點過程當中應當重視考慮：（1）某個點應當和某一點通是，便于后續(xù)測量工作;（2）15°的視野周圍高度沒有障礙物存在，避免影響信號;（3）微波站以及電視臺等大功率無線電發(fā)射源不應在點位附近，至少得保持在200m以上，和高壓電線相比大于50米的距離，以免電磁場影響信號，控制多路徑控制多路徑效應造成的不利影響。（4）選擇點位時，應當有著較為穩(wěn)定的地面基礎，交通非常方便，具有很好的保存條件，利于測量工作開展，更能為以后觀測和應用奠定基礎。（5）完成選點工作之后，根據有關要求對標識進行埋設，其穩(wěn)定堅固，并做好記錄。

3.1.2 觀測。外業(yè)觀測過程當中，主要涉及安裝天線以及開機觀測，測定相關氣象信息數據，記錄觀測內容，并在存儲設備上存儲有關數據，對觀測手薄進行填寫。

3.2 GPS測量的數據處理。處理GPS數據過程當中主要的流程包括：將GPS接收機記錄的觀測數據傳輸到存儲設備之后， 就需要對數據進行分流，即從原始記錄中，通過解碼將各種數據分類整理，剔除無效觀測值和冗余信息，形成各種數據文件，如星歷文件、觀測文件和測站信息文件等。統一數據文件格式，將不同類型接收機的數據記錄格式、項目和采樣密度和觀測值數據單位統一為標準化的文件格式，以便統一處理。采用多項式擬合法，平滑GPS衛(wèi)星每小時發(fā)送的軌道參數，使觀測時段的衛(wèi)星軌道標準化。探測周跳、修復載波相位觀測值。對觀測值進行必要修改，在GPS觀測值中加入對流層改正， 單頻接收的觀測值中加入電離層改正。預處理的主要目的是凈化觀測值，提高觀測值的精度。一般的數據處理軟件都采用站星雙差觀測值。

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