探讨工程测量GPS测量技术应用

兰景权

摘 要： 下文当中GPS测量技术的原理及其特点进行介绍，并对GPS测量技术在工程测量中的应用进行阐述，希望能为有关人士提供一些借鉴和参考。

关键词： 工程测量;GPS 测量技术;应用;探讨

【中图分类号】P228.4     【文献标识码】A     【DOI】10.12215/j.issn.1674-3733.2020.29.053

1 GPS测量技术原理及特点

1.1 原理。GPS是Global Poaitioning System 的简称——即全球定位系统，该系统是美国在20世纪70年代研究开发形成的，作为一种先进的全球卫星定位系统，可以全方位的对海陆空进行三维导航与定位，而且精度非常高、操作方便，可以全天候不间断地开展定位测量工作。正是由于GPS技术优势，越来越被测绘工作者所青睐，GPS系统作为一种运用距离交会法的卫星导航定位系统，将GPS接收机架设在相应位置，便可同时对三颗以上GPS卫星所发出的导航电文进行接收，并经数据处理、计算，便可获取某一时刻GPS 接收机到 GPS 卫星之间的距离，而且还能获取精准的三维坐标空间位置信息。

1.2 特点

1.2.1 测站之间无需通视。GPS工程测量过程当中，各个测站之间不必不必进行通视，可以灵活地选择点位，操作起来非常简单，可以结合实际工程对相应的位置进行合理选择，避免大地网测定过程测量过程当中过度点以及传算点相关测量工作。

1.2.2 具有很高的测量精度。通常双频GPS接收机为5mm+5ppm的基线解精度，红外仪达到5mm+5ppm测量精度，GPS和红外仪有着相同的测量精度，然而距离较长，在测量精度上，GPS更具优势。

1.2.3 测量时间短。在对GPS控制网进行布设过程中，不同测站需要30min～40min观测时间，测量过程当中运用快速静态定位手段，能够大幅减少测量时间，如果发挥实时动态差分法，测点坐标可以在5s 内实现。

1.2.4 获取三维坐标。利用GPS对观测站平面位置精确测量过程当中，可以对其观测站大地高程精确测定。

1.2.5 操作起来非常简单。随着科学技术不断发展，GPS测量系统接收机也获得了很大的改进与完善，自动化水平大幅提升，而且其体积也不断减少，重量逐渐变轻，这些是外业测量工作人员的劳动力投入大幅减少。

2 GPS在工程测量中的应用

2.1 常规静态测量。该模式主要运用台及以上的GPS接收机进行测量，在一条或者多条基线两端进行安装，对四颗以上的卫星同步进行观测，不同的时段，考虑基线长度与测量等级进行45分钟以上时间观测，定位精度保持在5mm+1ppm。在建立全球性以及国家大地控制网过程中静态测量应用非常普遍。

2.2 快速静态测量。此类测量模式是将GPS接收机在已知测站上进行安装，当做基准站，对于各可见卫星持续跟踪观测，移动站接收机依次对各测站进行测量，各个测站进行数分钟观测，在建立控制网与加密测量以及地籍測量工程测量当中应用比较普遍，这种观测方法，需要在观测时段当中确保观测卫星达到五颗以上，基准点和流动点距离在20km以内。

2.3 准动态测量。此类模式是将GPS接收机安装在已知测站上，对全部的可见卫星进行持续跟踪观测，初始化后的移动站接收机，依次到各代测测站，各个测站进行几个力源数据观测，此类方法于快速静态观测存在很大不同，这种观测除具有不同观测时间之外，在搬移动站时，不可以失锁，应当在已知点，通过其他方法进行初始化，在宽阔地区加密控制测量，以及工程定位测量，线路测量，剖面测量等很多方面应用普遍。

2.4 实时动态测量。这种测量模式是高精度的实时进行动态测量，这种模式测量过程当中具体的方法是，是将GPS基准站接收机架设在已知测站上，并构成数据链，对可见卫星进行联系跟踪，记住数据链将数据发送至移动站，移动站数据链准站发射的数据进行接收，并通过移动站接收机进行处理，对移动站高精度位置实时确定。DGPS被称之为实时差分测量，达到亚米级到米级的精度。这种测量方式，是基准站测量获得的RTCM 数据，经过数据链向移动转进行传输，这些RTCM数据被移动站接收之后，自动的开展简算工作，并通过差分改正获得相应的坐标。RTK技术是通过载波相位观测量为前提，依照实时差分GPS测量，这种测量技术是GPS测量技术高速发展的新突破，和DGPS测量非常的类似，观测到的基准站数据，向移动站进行发送，不对RTCM 数据进行发送，移动站接收机，通过在及处理方法实时处理，获知和DGPS更高精度的测量结果，这种测量方法通常达到2cm左右的测量精度。

3 工程测量当中GPS测量技术应用

3.1 GPS测量技术外业实施

3.1.1 选点。选择点位方面，应当首选视野开阔利于接收设备安装区域，选点过程当中应当重视考虑：（1）某个点应当和某一点通是，便于后续测量工作;（2）15°的视野周围高度没有障碍物存在，避免影响信号;（3）微波站以及电视台等大功率无线电发射源不应在点位附近，至少得保持在200m以上，和高压电线相比大于50米的距离，以免电磁场影响信号，控制多路径控制多路径效应造成的不利影响。（4）选择点位时，应当有着较为稳定的地面基础，交通非常方便，具有很好的保存条件，利于测量工作开展，更能为以后观测和应用奠定基础。（5）完成选点工作之后，根据有关要求对标识进行埋设，其稳定坚固，并做好记录。

3.1.2 观测。外业观测过程当中，主要涉及安装天线以及开机观测，测定相关气象信息数据，记录观测内容，并在存储设备上存储有关数据，对观测手薄进行填写。

3.2 GPS测量的数据处理。处理GPS数据过程当中主要的流程包括：将GPS接收机记录的观测数据传输到存储设备之后， 就需要对数据进行分流，即从原始记录中，通过解码将各种数据分类整理，剔除无效观测值和冗余信息，形成各种数据文件，如星历文件、观测文件和测站信息文件等。统一数据文件格式，将不同类型接收机的数据记录格式、项目和采样密度和观测值数据单位统一为标准化的文件格式，以便统一处理。采用多项式拟合法，平滑GPS卫星每小时发送的轨道参数，使观测时段的卫星轨道标准化。探测周跳、修复载波相位观测值。对观测值进行必要修改，在GPS观测值中加入对流层改正， 单频接收的观测值中加入电离层改正。预处理的主要目的是净化观测值，提高观测值的精度。一般的数据处理软件都采用站星双差观测值。

参考文献

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