工程测量GPS动态监测应用与数据处理分析

潘素萍

摘要：目前，GPS的定位精度在不断地提高，因此其在工程变形测量中的应用也越来越广泛。文章从一次动态监测实验出发，对GPS的精度做了较为客观的评价，同时对实验思维方案以及监测结果进行了分析，在这个过程中使用到了大量的数据，也取得了较为满意的结果。

关键词：工程测量；GPS动态监测；数据分析

中图分类号：P228 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2014）02-0043-02

随着我国经济的快速发展，工程建设也迎来了一个高峰，许多大型的工程正在建设当中。为了工程建设的安全以及今后建成之后的稳定运作，需要对其开展变形监测。GPS技术由于其自身的优良性能，比如测量的速度快，能够保证一定的准确性，因此在工程变形观测中发挥着重大的作用，也得到了广泛的应用。

全球定位系统（GPS）是一项新的技术，该技术于20世纪发明，到目前为止已经获得了广泛的应用。GPS技术具有以下优势：可以对点的三维坐标进行测定、精度高、速度快、自动化、全天候，此外在测站之间没有通视觉。正是这些优势使得该技术的应用前景更加的广泛，尤其是定时动态定位技术，即RTK。RTK作为一种GPS测量方法，主要被应用于野外，可以获得测点的三维坐标，在动态监测中的应用最为广泛，比如大型结构建筑物的变形监测以及工程施工的变形监测。

RTK指的是实时载波相位差分定位。当基准站得到载波相位观测值以及位置信息时，这些数据和信息会被传输到流动站，一般会使用数据传输设备。之后，利用差分相对定位原理，对流动站的三维坐标以及精度进行计算，计算结果之后会被显示出来。笔者从一次动态监测实验收到的数据出发，对实验的方案以及处理过程进行分析和介绍，而最终使用GPS RTK进行动态监测的可行性也得到证明。

1 动态监测应用分析

1.1 试验方案

在该试验中，会使用到Trimble R8 GNSS接收机两台。其中的一台被装置在我院办公大楼顶一端，作为基准站，而剩下的一台则被安装在我院办公大楼另一端，作为监测点。而监测点和基准站之间的距离是60米

左右。

实验数据采集时间是2010年11月20～21日、12月5日以及2011年2月27、28日、3月1～3日。采集的时候天气状况都比较好。而基准站和监测点的Trimble接收机数据采样率都是0.1s。我们一般将卫星高度角设置为l5度。使用动态观测模式，两个测站同步进行观测。

1.2 观测数据处理

数据的获得主要有以下方面：

在高精度相对的定位解算基线中需要的是一个具有较精确的WGS-84坐标的点，这样的话就可以另外求得WGS-84坐标系和当地坐标系的坐标的转换参数需要多个的控制点并且同时还要具有WGS-84坐标和当地坐标系的两套不同的但是相互关联着的坐标，并且要求的是分布要在一定的合理范圍之内，主要是当未知的坐标要经过换算求得的时候，而且此坐标的转换参数范围比较大的时候，此时就要求已知点的个数保持在更高更多的基础之上，这个时候当参与求转换的参数的已知点保持在两套坐标的精度上面的话，那么相应的求得的转换参数的精度也能达到相应的要求，基于此就可以知道快速地获取控制网精确的WGS-84的坐标是很重要的。

取得GPS的测量值，将全部的独立基线的观测信息在GRS之上进行无约束的平差，利用相关的解算软件确定GPS控制网的WGS-84坐标系中的三维大地坐标，分别是：XiYiZi；还有空间坐标分别是：BiLiHi，与此同时通过对WGS-84坐标系的无约束平差，可以对GPS控制网内部的精度是否符合要求作出检查，将可能存在的误差列举出来，要是出现多余的观测误差进而导致网内求出的值不符合要求，那么在平差的时候就应该除去，这样对GRS网点坐标的正确度也是一个保证。

假设（X，Y，Z）坐标是大地坐标的解算值，那么同等的（Bi，Li，Hi）就是它的空间坐标，两者之间的转换关系是：

式中：

N—该点的卯酉圈曲率半径

式中：

e—第一偏心率

式中：

a—椭球长半轴

b—椭球的短半轴

对GPS平差后网中的任意一点的Pi为大地的坐标，为（Bi，Li，Hi），那么再选择结果测区中心的子午线作为高斯投影变换中央子午线L0，此处就可以应用高斯投影计算公式。经过（Bi，Li），将Pi在WGS-84椭球高斯平面坐标系的坐标（，），其中将一点的坐标设为（，）保持不变，一般情况下将通常选定的控制网为起算点，其他点按照以下的公式经过换算得出测区平均高程面上对应的坐标系的值：

xi=+

y00=

式中：

H—测区在WGS-84椭球上的大地平均高度

R—测区平均纬度在椭球平均曲率半径下的值，大约为6371km

2 数据处理分析

分析的结果可以在表1中看到。

3 结语

笔者对采集到的数据进行了精度分析，因此可以确定GPS动态检测和高程检测都能达到较好的精度，此外平面监测的精度也达到了毫米级，因此使用该方法可以被用来动态监测。

参考文献

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