控制测量与GPS测量技术

[摘 要]GPS测量技术是一种全球覆盖式、精度更高、功能更强大、实时定位的新型控制测量技术.仔细研究好GPS测量技术的基本工作要素,才能保证GPS测量技术发挥正常、精确的定位功能.目前GPS测量技术的作业标准、作业方案和其在控制测量中应用的范围等等,还存在一些值得探讨的问题.本文将根据实例,就GPS测量技术的工作方法和规范研究,谈谈自己的几点认识.

[关 键 词]GPS测量技术基线控制测量

[中图分类号]P228.4[文献码]B[文章编号]1000-405X（2013）-9-140-1

1GPS测量工作内容之管窥

GPS控制测量工作的内容与一般典型的大地测量的内容有着异曲同工之处,不同的分类标准有不同的工作重心和其工作特点.

如果从性质上来看,工作的内容可以分为内业和外业两种.内业,顾名思义,起着内部控制和影响作用.要进行的工作有：GPS测量技术的方案设计、技术审核及最后的技术反思、测量完成后的数据处理等等.外业,究其名称,起着整体框架的外部把握作用.要进行的工作有：测量地点选址、设定观测点和观测基准、野外实地测量、最终成果审核等.

如果从测量工序上来看,工作的内容可以按照首先进行测量方案设计,然后选址设定基准,再实地观测,最后对成果和技术的审核反思的顺序来开展.

1.1测量手段

首先,把两台（或大于两台的）接收机建立在一条（或者大于一条）基线的顶端,按照GPS测量技术的外业工作标准,对四颗（或四颗以上）卫星时段进行实时观测,时段的长度则视测量需要的不同级别而定.一般约为1至3小时,目前比较先进的快速相对定位方法的时间已经可以缩短至数分钟.

1.2测量精度

基线的定位精度需要达到国家相关测量标准范围之内.大量实践表明,目前小于50km的基线上,相对定位精度能够达到1～210,在100km～500km之间,可达10～10.随着GPS测量技术水平的提高,在1000km之外,达到优于10的定位精度.

1.3测量标准

本文中采取先进行GPS观测的布网设计；实地选址定点；准备GPS观测计划；野外选址观测并且记录；传送数据；基线向量处理运算；检验质量是否合格；合格则最后评价及结果的输出；不合格则返回第三步重新向下进行循环的作业模式为例分析.

观测中的标准,有以下注意具体事项需要注意：需要至少对四颗卫星的追踪；基线边一般不超过15KM；所有基线边独立并且可以形成多边形或三角形等封闭形状；对于GPS测量技术的复杂性、要求的严格性、耗时性要给予足够的重视,要尽量在满足用户需求的前提之下控制工期,消耗较少的人力、物力、财力

按照这样的标准,建成的观测网络更容易将成果数据输出审核,测量强度更大,准确度也更高更可靠.

1.4测量应用

应用GPS测量技术,可以帮助建立广泛而精密的测量控制网,比如：建立二级以内的国家大地控制网,精密项目（桥梁测量等）控制网,加密技术（道路测量、城市测量）控制网等等.

2GPS测量技术方法和规范

GPS测量技术因其工作精度要求十分精密的特点,实测中,应该严格执行测量技术方法和规范.

《全球定位系统（GPS）测量规范》以及《国家三、四等水准测量规范》都是GPS测量技术的规范方法依据.控制网的平面和测区的高度都要根据相应的国家标准进行设定.

3控制测量方案及数据处理

要想让GPS测量技术发挥其用,就要进行周密的控制测量方案设计,并且注意对数据的精确控制测量与处理.

（1）以下面例子分析控制测量方案：按照D级GPS网的规格进行线性锁形式设计观测区域的第一级控制网的平面,采用南方9600单频GPS进行信号的接收,基线边构成结构稳固的多边形,以便于检测和控制观测网络.对控制网的平面和测区的高度的联合观测点至少要设立3个.

（2）观测进行时的控制测量：首先要捕获GPS信号的定位,然后才能开始追踪、测量,最终得到要观测点的位置和相关数据.因为GPS接收器与天线相融合,故只要将接收器的点位调整正确后就可以对信号进行观测.GPS接收器捕获到卫星的定位信息之后,观测人员必须在完全熟悉GPS接收器的操作要领之后,才允许对定位数据采取相关的查询和键入,一般情况下对于任何更改设参的行为是严厉禁止的.

（3）控制测量的工作要点：观测操作人员确认连接正常后才能够打开接收器的电源；接收器各项信息无异常后再键入观测点的信息和时段长度；同步地观测卫星定位信息的变化并且做好控制；在一个时段范围内不可以关闭重启观测系统、关上系统的数据记录等功能或者擅自修改观测方位数据；在观测全程实时记录气象因素,随着时段长度相应合理增加记录次数；观测的高度在开始和结束时都要进行测量并记录；为了保护观测数据完整准确地保存不可以让系统出现硬盘的内存不足、仪器断电的情况或者处于长期低电压工作的状态；为了保护观测系统的安全要根据气象信息采取防止雷击的措施、恶劣天气来临时停止观测并拆掉天线.最后,观测工作审核全部合格后,按照规定迁走观测站点.

（4）控制测量的数据记录.测量手册,是观测人员在接收器的工作全程之中实时记录的有关测量的数据.只有对测量手册进行全面、及时、真实地记录,才可以有效地完成控制测量任务.

（5）控制测量的数据处理.以基线完成后的数据处理为例,需要注意的有：对观测值的误差,平差分析中检测设观测值只有偶然误差,载波相位的定位精度达到对于L1波段的定位信息误差仅仅是2mm.如果偶然误差为1cm,则说明观测系统有误差；基线向量环闭合差的处理,对于根据时段标准不同而得到的同步环和异步环,环闭合差不能超过对应观测等级的精度标准限制；基线向量的计算,要将通过基准点和观测点计算后得到的GPS点的位置信息换算为国家标准下的坐标以便于指导实际的应用,或者可以联合GPS网络与大地网络的观测信息一起处理计算,得到需要的坐标值；基线向量的计算处理操作之后,要进行数据的审核,检查得到数据是否在控制测量规范的允许范围之内,数据是否与实际切合.审核内容有：例如,剔除的观测数据与所需的观测数据的个数之比不超过10%；在不同时段进行观测,得到具有多个观测数据的边的成果符合标准；同步环的闭合差应为零,但应该考虑系统处理数据的误差,一般情况下允许在合理范围内有微小差值.

总而言之,GPS测量技术在控制测量中具有重要的应用意义,测量前要建立良好的观测站点,测量中要规范操作GPS观测系统,并科学、精确地处理成果数据,那么控制测量工作水平将大大提高,控制测量效果也将显著增强.