试论GPS 测量技术的优势及注意事项

■唐然刚 ■青海省第二测绘院，青海 西宁 810001

伴随着国家现代化进程的加速，在工程建设中，工程测量的技术发挥着越来越重要的作用。GPS 定位测量的技术凭借着其准确的精度，高额的经济效益等等优势，现已被广泛得应用于工程测绘当中。GPS定位测量为工程测绘提供了良好的技术支撑，为工程测绘的精度提供了科学的保障，为工程建设打下了稳固的基础，从而促进了城市发展的现代化的进程和社会的进步，加速了信息全球化的发展大方向和趋势。

1 GPS 测量技术的主要优势

(1)测站与测站间不需要通视。GPS 测量对于测站和测站间的要求规范不复杂，相互间无需通视，只要留意测站的上体空间是宽阔的，没有干扰物，使GPS 的系统不会受到接收卫星信号的干扰。这一优势将大大节约测量工程的造价成本。测站之间不需要通视，就可以更加便捷、自如得选择点位，可以按照实际工程的要求来确定位置所在，从而节约了大地网测量当中的过渡点和传算点的测量任务。

(2)定位的精度较高。通常双频接收机GPS 基线解精度为5mm+1ppm，而红外线其精度是5mm +5ppm，GPS 测量得到的精度和红外线的精度差不多，随着距离的拉大，GPS 测量出的精度越精准，优势显现得越清晰。通过种种应用的实践认为:GPS 相对的定位精度不超过50km 时，能够达到10-6。当GPS 的相对定位的精确度处于100km～500km 范围内时，能够达到10-7。当GPS 相对定位精度达至1000km时，能够到10-9。然而当范围在300m～1500m 时，工程精密定位测量的过程中，长达1 小时之上观测的解，平面位置的误差小于1mm，与ME-5000 电磁波测距仪测定的边长进行比较，边长较差最大是0.5mm，校差中误差是0.3mm。

(3)观测的时间比较短。一般设置GPS 的控制网，每个测站的观测的时间大约为30-40 分钟，若通过运用快速静态的定位手段，则将会缩短观测的时间。如果是通过运用实时动态差分法(RTK-Real-time kinematic)，能够在短短的5 秒之内就测算出测点的坐标。

(4)提供三维的坐标。GPS 的测量在进行精确得测算观测站的平面位置之时，能够精准得测算出对于观测站的大地高程。

(5)操作简单便捷。随着GPS 测量的系统接收机的步步完善和先进，自动化的水平也随之逐渐得提升。接收机的重量和体积的减小，使外业测量的工作人员减轻了工作强度，一定程度上缓解了紧张的程度。如今的GPS 接收机愈加小巧，操作也越来越简单便捷，测量人员只用把天线进行对中、整平、然后量取天线的高度，开启电源，就能够轻松得获得自动观测效果。将所得数据通过数据处理的软件简单处理就能够算出测点三维的坐标。此外，GPS 的测量可以在任何时间进行，且不会受到来自天气、气候的干扰和影响，简捷得多。

2 GPS 测量技术的具体应用

(1)GPS 测量方面的技术设计。①《城市测量规范》、《全球定位系统城市测量技术规程》以及工程测量合同的要求，是GPS 测量的技术设计依据。②设计精度要求。根据测量区域和工程实际要求，一般可以选取城市或者是工程二级GPS 网来用作于测量区域的首级控制网。为实现精度的准确目标，通常平均的边长在1km 以内，最弱边的相对误差药在1/10000 范围内，而对于GPS 接收机标称精度的固定误差a≤15mm，比例误差的系数b≤20 ×10-6。③设计的基准和网形。工程实例当中，控制网一共是12 个点，其中的2 个联测已知平面控制点，5 个高程控制点。网形布设成边连式，架设GPS 接收机3 台进行观测。④编制作业调度表。编制作业调度表应根据卫星的可见预报图和几何图形强度，选择最佳观测时段。

(2)GPS 测量外业。①选点。由于GPS 测量测站点之间无需通视，所以选点比较方便，网形结构比较灵活。但是要求测站上空开阔，测点周围高度角15°以上不要有障碍物，以便于卫星信号的接受。②观测。根据GPS 作业调度表的计划进行观测，卫星高度角15°，观测间隔10 秒。在三个点上同时架设三台接收机天线，量天线高，开机进行观测。当各指标符合规范要求时，根据接收机给出的提示进行相关数据的输入，那么接收机自动进行记录，工作人员可以记录观测手簿。

3 GPS 测量技术的应用方式

(1)GPS 测量外业的操作和实施。①选点。点位的选择要遵循容易设置接收设备、视野宽阔的地点。选点时要着重考虑:A 每一点与某一点进行通视，为接下来的测量工作中的使用提供便捷;B 视野周边范围的高度角在15°以上的避免有障碍物的干扰，保证信号的畅通;C 点位的周围，不可以存在大功率的无线电发射源(例如电视台、微波站等等)，距离不能低于200 米，距离高压的电线不能低于50 米等，要防止电磁场对信号造成干扰和影响，从而削弱多路径效应的干扰和影响;D点位应选择位于交通方便、地面基础稳固、容易保存、能够方便和其他观测手段扩展与联系的地方，以利于观测以及日后的使用;E 选点之后，按照规范要求进行埋设标石，标石的要求须稳固，而且要填写点之记。②观测。外业观测的内容有:天线安置、开机观测、气象参数测定、观测记录。并且尽快得把数据转到存储设备之上，观测人员要记录观测手册。

(2)GPS 测量数据的处理。把GPS 接收机得到的观测的数据传输至存储的设备以后，需要将分流数据。就是说通过原始的记录，经过解码过程，把各类数据进行分类和整理，将无效的观测数据和信息删去，从而形成各数据文件，比如观测文件和测站的信息文件等等。数据文件的格式进行统一，把各种类别的接收机的数据进行格式上的记录，项目及采样密度和观测值得数据单位统一作为文件格式的标准，从而能有利于一起进行处理。通过多项式拟合法，GPS 卫星的每次发送的轨道参数平滑，从而将观测时段的卫星轨道进行统一和标准化。探测周跳、修复载波相位观测值。观测值需要必要的改正，于GPS 观测值的中间进行对流程的修改，单频接收观测值的中间进行电离层的修改。为了净化观测值进行预处理，从而提升观测值的精准程度。通常数据处理软件均是运用站星双差观测值。

4 GPS 测量技术的注意事项

(1)与常规测量一样，GPS 测量应先复核起算基准点的精度，起算点应为高等级的控制点，且与观测点之间具良好的位置分布。

(2)GPS 测量中测站点选点会影响到观测精度。所以选点要求站点上空开阔，周围高度角达到15°以上无障碍物。

(3)GPS 测量并不是万能的，在信号较弱的区域，会出现信号浮动状况。如果出现类似实测4.4 不同型号GPS 测量的成果同样会出现误差，在外业测量，应避免使用不同型号的仪器。

5 结论及建议

(1)GPS 控制网无需通视，所以选点更为灵活，布网很方便，在测区复杂或是通视性的区域，优势更为明显。

(2)GPS 接收机观测自动化还有智能化，观测的时间不长，作业的强度不高，观测的质量大多被观测时卫星的空间分布以及信号的质量所影响。所以要严格根据要求进行选点，并选取最佳的时段进行观测。

(3)GPS 测量，保障接收卫星信号的质量以及已知数据的精准度和数量，即能算出符合精度目标的控制点的三维坐标。为了保证控制点高程精度，应联测足够的已知高程点。

［1］全球定位系统城市测量技术规程［S］，北京:中国建筑工业出版社，2008.

［2］徐绍铨等，GPS 测量原理及应用［M］，武汉:武汉测绘科技大学出版社，2007.

［3］陈斌，浅谈新技术在工程测量中的应用［J］，科学之友，2011，(12).

［4］韩艳荣.GPS 技术在现代化测量中的应用［J］，中国新技术新产品，2009，(07).