GPS控制测量概述

马永宝

摘要：以GPS卫星测量为代表的测绘新技术的广泛应用为测绘领域的飞速发展和技术进步提供了有力的物质保证和技术支撑。本文主要介绍了GPS测量的基本原理、技术特点和应用GPS技术进行控制测量的程序和工作要点。

关键词：GPS系统；绝对定位；相对定位；控制测量

一、GPS系统的组成

1、空间星座部分：空间星座部分是指空间GPS卫星，

2、地面监控部分：监控站的主要目的是监测和维护卫星。

3、用户部分：GPS 接收机的功能为接收和存储来自 GPS 卫星的信号。

二、GPS绝对定位

GPS绝对定位的基本原理为：以GPS卫星与用户接收机天线之间的几何距离观测量ρ为基础，并根据卫星的瞬时坐标（Xi，Yi，Zi），以确定用户接收机天线所对应的点位，即观测站的位置，设接收机天线的相位中心坐标为（X，Y，Z）。由于GPS绝对定位受到卫星轨道误差、钟差及信号误差等因素的影响，因而精度较低，不能满足一般工程定位测量的要求。

三、GPS相对定位

GPS相对定位，也称差分GPS定位，是目前GPS定位中精度最高的一种定位方法。相对定位是指在两个或若干个观测站上安置GPS接收机，同步观测相同的GPS卫星，测定接收机之间相对位置（坐标差）的定位方法。GPS相对定位的优点：在两个或多个观测站同步观测相同卫星的情况下，卫星的轨道误差、卫星钟差、接收机钟差以及大气折射误差等对观测量的影响具有一定的相关性，因此利用这些观测量的不同组合进行相对定位，即可有效地消除或减弱上述误差的影响，从而提高相对定位的精度。

四、GPS 控制网的布设

1、测前工作

（1）项目的提出（测量任务书/测量合同）

一项GPS 测量工程项目往往是由工程发包方、上级主管部门或其他单位或部门提出，由GPS 测量队伍具体实施。对于一项GPS测量工程项目，一般有如下一些要求：①测区位置及其范围；②用途和精度等级；③点位分布及点的数量；④提交成果的内容；⑤时限要求；⑥投资经费。

（2）技术设计

一个完整的技术设计主要应包含如下内容：①项目来源；②测区概况；③工程概况；④技术依据；⑤现有测绘成果；⑥施测方案；⑦作业要求；⑧观测质量控制；⑨数据处理方案；⑩提交成果要求。

（3）测绘资料的搜集与整理

在开始进行外业测量之前，现有测绘资料的搜集与整理也是一项极其重要的工作。需要收集整理的资料主要包括测区及周边地区可利用的已知点的相关资料（点之记、坐标等）和测区的地形图等。

（4）仪器的检验：对将用于测量的各种仪器，包括GPS 接收机及相关设备等进行检验，以确保它们能够正常工作。

（5）踏勘、选点、埋石

在完成技术设计和测绘资料的搜集与整理后，需要根据技术设计的要求对測区进行踏勘，并进行选点、埋石工作。

2、测量实施

（1）实地了解测区情况：包括点位情况（点的位置、上点的难度等）、测区内经济发展状况、民风民俗、交通状况、测量人员生活安排等。

（2）卫星状况预报：需要评估障碍物对GPS观测可能产生的不良影响。

（3）确定作业方案：根据卫星状况、测量作业的进展情况、以及测区的实际情况，确定出具体的布网和作业方案。

（4）外业观测

观测作业的主要任务是捕获GPS卫星信号，并对其进行跟踪、处理和量测，以获得所需要的定位信息和观测数据。各GPS 观测小组在得到作业指挥员所下达的作业指令后，应严格按照作业指令的要求进行外业观测。在进行外业观测时，外业观测人员除了严格按照作业规范作业指令进行操作外，还要根据一些特殊情况灵活地采取应对措施。

（5）数据传输与转储

在一段外业观测结束后，应及时地将观测数据传输到计算机中，并根据要求进行备份。在数据传输时，需要对照外业观测记录手簿检查所输入的记录是否正确，数据传输与转储应根据条件及时进行。

（6）基线处理与质量评估：对所获得的外业数据及时地进行处理，解算出基线向量并对解算结果进行质量评估。

3、测后工作

（1）结果分析

对外业观测所得到的基线向量进行质量检验，并对由合格的基线向量所构建成的GPS 基线向量网进行平差，解算得出网中各点的坐标成果。

（2）技术总结：根据整个GPS 网的布设及数据处理情况进行全面的技术总结。

（3）成果验收

五、结束语

目前，GPS 测量开始向动态方向发展，设备体积更小，便于携带。由于 GPS 流动站与基准站之间的数据采用无线电链接，在数据采集的同时，即可对其进行实时处理。数据处理的新技术使得在数秒钟之内测定精确位置成为可能。技术的进步不仅为我们的生活带来了更多的便利，也为人类探索更广阔的未知世界插上了梦想的翅膀。我们每一位专业技术人员在享受技术进步带来便利的同时，也应积极努力，为技术的进一步、发展贡献自己应有的力量！

参考文献

[1]周忠漠 等GPS卫星测量原理与应用。测绘出版社 [M]2014

[2]程俊仁 等全球导航卫星系统发展及其对导航定位的改善 [J] 大地测量与地球动力学 2009

（作者单位：宁夏纬仪测绘有限公司）