浅析工程勘测中GPS的应用

王溪 刘莎萨

摘 要：GPS测量工作技术复杂度高，要求严格，并且消耗大。文章主要针对GPS的工作特点以及原理进行了分析，并探讨了工程勘测中GPS技术的应用方法以及要求。

关键词：工程勘测；GPS；数据处理

1 GPS控制测量

该技术同经典大地测量类似，按照其性质不同可以分为内业和外业两部分。内业工作包括GPS测后数据的处理以及测量技术的设计和技术总结。外业则主要包括建立观测标志、选点以及野外的观测和成果验核。而按照其测量实施工作的程序，可以将GPS测量分为以下几个阶段，即：技术设计阶段、选点建立标志阶段以及外业观测和成果检验处理阶段。

1.1 操作的方法：分别将两台接收机安置在基线的两端，以基线的要求以及长度精度为依据，对四颗以上卫星的数个时段按照GPS测量系统的外业要求同步进行观测，并根据测量等级对时段长度予以确定。

1.2 对精度定位：在精度上，基线可以达到±（5mm+1ppm×D），基线长度为D单位公里。

1.3 作业要求：采取了GPS觀测的方式所得到的独立基线边应当形成闭合的三角形或者多边形，用以方便检核观测成果，对网的强度予以增强，用以增加成果的精确性以及可靠性。

1.4 适用范围：主要应用在大地控制网的建立、工程精密控制网的建立。例如，隧道测量以及桥梁测量等。此外加密控制网的建立也会用到该技术，例如，工程点测量、勘界测量以及道路和城市测量等。观测中应当跟踪四颗以上的卫星，且基线边小于15KM。

1.5 注意事项：观测基线组成的图形应当全部闭合，用以方便外业核检工作的进行，用以提高成果的可靠性。

2 布网方案

2.1 选点。相互通视并非GPS测量观测站的必须要求，并且网的图形结构相对较为灵活，因此相对比常规的控制观测点GPS的选点工作更加简便。但是观测工作的顺利进行需要以点位的选择作为保障，同时也是对测量结果可靠与否予以保障。因此在选点之前需要对测区的地理状况以及原有控制点分布状况、标架、标型以及标石的完整与否予以了解，通过信息的全面收集分析，选择最适宜的点位，除此之外，还要注意以下原则。（1）点位的安装地点应当方便接收设备的安装，并且为较高的开阔点。（2）点位的目标要特别显著，其视场范围内15米不得有障碍物，以此防止GPS型号被障碍物遮挡吸收。（3）点位的选择地点四周200m的范围内不能有大功率发射无线电装置，并且需要同高压电线、微波无线电的传授道保持距离，保证其距离大于50米，避免GPS信号受到磁场的干扰。（4）大面积水域会对卫星信号造成干扰，因此点位的选择应当远离大面积水域同时也要避免其他影响信号接受的物体，对多路径效应影响予以降低。（5）选择点位的地点应当交通便利，并且也要方便技术扩展以及其他手段的联测。（6）点位的地面基础应当易于点的保存，尽可能选择稳定的地方。（7）在进行点位的水准联测时应当由选点人员实地的对水准路线进行勘测。在测区GPS点的选择以及中心标石以及中心标志的埋设和标志点位的精确工作中应当根据上述原则开展工作，以保证点的标志以及标石的坚固稳定，从而长久的利用、保存。

2.2 观测记录。外业的观测中，应当对所有的观测信息进行记录并妥善保存。观测记录以及测量手簿是观测记录的主要形式。测量手簿由观测者在观测过程中以及接收机启动前随时进行填写。对观测过程中所发生的问题应当详细的进行记载，并对问题出现的时间以及具体内容进行记录，及时的予以处理。观测手簿的记录必须及时认真，严禁事后追记以及补记。针对存储介质上的观测数据应当进行及时的拷贝，由专人进行保管，并用专门的放水、防静电材料箱进行存储。并且在材料箱的外面应当注明网区名、文件名、点名以及时段名，并对采集日期和测量手簿的编号进行标注。对接收机内的数据文件应当转录至外介质上，不得进行删改或者剔除，不得使用重新加工组合数据相关指令。

3 数据处理

只有通过GPS相关的数据处理技术对数据进行必要的处理才能最终得出GPS接收机用于记录采集的接收天线同卫星之间的伪距数据以及载波相位、卫星星历等。

3.1 数据的传输。GPS接收机在数据采集后将数据记录在设备内部的内存模块中。计算机同接收机之间通过专用电缆连接进行数据的传输，并需要在专门的菜单中进行相关的数据传输选项选择，通过后处理软件的控制将采集的信息数据传输到计算机中。在传输数据的同时对数据进行分流，分别生成四个文件：（1）UTC参数和电离层参数文件；（2）观测站信息文件；（3）伪距观测值以及载波相位文件；星历参数文件。其中观测值文件容量最大。星历参数文件中的信息主要为被测的卫星轨道相关信息数据，通过该文件中的数据可以对任意时刻的卫星位置予以计算。而UTC参数以及电离层参数文件主要存放的UTC参数主要用于对GPS时间予以修正，而电离层参数则用于对观测值中电离层影响予以改正。测站信息文件中主要用于存放测站相关的名称数据以及时间和成果信息。经过分流后的数据在四个文件中均以二进制数据形式进行存储。方便下一步的预处理基础信息资料，但是需要在预处理前将其解译，成为能够识别的文件，对文件进行标准处理。

3.2 数据的预处理。通过平滑滤波对数据进行检验，对粗差进行剔除；对文件的格式以进行统一，并将各种文件予以标准化，对不完整的数据予以加工，找出需要进行修复的周整跳变点，进行观测值的修复；对观测值需要进行改正的进行模型改正。必须经过多次的卫星位置计算后才能对数据进行处理，在GPS广播黄历中，独立的星历参数每小时便会有一组，如此依赖计算工作变得十分复杂，因此需要一个标准的卫星轨道方程，以方便计算，节约存储空间。对GPS的卫星轨道方程进行标准处理的方式主要为拟合处理，一般以时间作为变量采用多项式的方式。多项式的改正需要通过您和求出唯一摘 要：GPS测量工作技术复杂度高，要求严格，并且消耗大。文章主要针对GPS的工作特点以及原理进行了分析，并探讨了工程勘测中GPS技术的应用方法以及要求。

关键词：工程勘测；GPS；数据处理的钟差，这主要是由于来自星历的钟差值为多个。对信号的真正发射时刻进行确定，并将该时刻时卫星确切的轨道位置予以确定，并将所有测站对所有卫星时间基准予以统一，用以估算它们的相对钟差。接收机不同则提供的数据记录格式也会有所差异，例如观测时刻，有可能采用经过改正后的标准时间也有可能使用接收机的参考历元。必须对观测值文件进行标准和格式化之后才能进行平差。具体项目包括：记录格式标准化；记录项目标准化；采样密度标准化；数据单位的标准化。

4 高程控制可靠度分析

在进行控制测量过程中，由于由于水准点高程的数据采集缺失，因此起算数据采用国家二等的三角点高程作为高程控制的起算数据，对控制点GPS高程的计算需要同不舍的控制点高程进行拟合。由于其高程同水准点的高程没有联测、检核，因此人们最关注的还是其可靠度问题。但是通过大量的实践，若平差结果的指标以及各项精度均能够达到规范要求，那么GPS的高程拟合模型具有全理性，其拟合结构能够达到精度要求。主要的检验方案包括下面几种：异步环检验、同步环检验以及重复基线的检验。

参考文献

[1]王惠南.GPS导航原理与应用[M].科学出版社，2003.

[2]乔仰文，等.GPS卫星定位原理及其在测绘中的应用[M].教育科学出版社，2002.

[3]高建新.高精度全球差分GPS的应用[J].测绘信息与工程，2002.