浅谈GPS动态测量技术优劣性（2）

徐坤

[摘要]随着现代社会科学技术的发展和进步，建筑投资规模大，建筑使用功能复杂，使得对设计的要求越来越高。对于建筑工程，使用传统的测量方法已经显示出了它的局限性，而利用GPS测量技术，可以有效的实现对于建筑物变形的监测。它具有传统测量方法无可比拟的优越性，已经在越来越多的测绘工程领域中得到了应用，有着显著的社会效益和经济效益。

[关键词]GPS动态 测量技术 优劣性

[中图分类号] P228.4 [文献码] B [文章编号] 1000-405X（2015）-3-284-1

0引言

近年来，GPS系统因具有全球卫星定位系统以全天候、高精度、自动化、高效益等功能，能为各类用户提供精密的三维坐标、速度和时间等优点，其技术的应用已遍及我国国民经济的各个领域，取得了好的经济效益和社会效益。

1 GPS动态测量技术的工作原理

1.1实时载波相位差分

众所周知，我们在进行GPS定位时，会受到各种各样的因素的影响，为了得到更精确的数据消除误差源，必须将两台以上的GPS接收机同步工作，GPS静态测量是将各个接收机独立工作观测，并使用处理软件进行差分解算。在RTK测量单方面来说，仍然是差分解算，但这是实时的差分计算。所以说，两台接收机（一台流动站，一台基准站）都在观测卫星数据，同时，基准站也通过接收机发射电台，把所接收到的载波相位信号或载波相位差分改正信号发射出去；那么，流动站同时接收卫星信号和电台接收机准站的电台信号；在这两信号的基础上，流动站的固化软件便可以实现差分计算，从而可以精确地定出基准站与流动站的空间相对位置关系。

1.2坐标转换

空间相对位置关系不是我们要的最终值，因此还有一步工作就是把空间相对位置关系纳入我们需要的坐标系中。GPS直接反映的是WGS-84坐标，而我们平时用的则是北京54坐标系或西安80坐标系，所以要通过坐标转换把GPS的观测成果变成我们需要的坐标。这个工作有多种模型可以实现，我们的软件采用的是平面与高程分开转换，平面坐标变转换采用先将GPS测得成果投影成平面坐标，在用已知控制点计算二维相似变换的四参数，高程则采用平面拟合或二次曲面拟合模型，利用已知水准点计算出该测区的待测点的高程异常，从而求出他们的高程。

2 GPS测量的优越性

（1）测站间无须通视。GPS测量不要求测站之间互相通视只需测站上空开阔即可因此可节省大量的造标费用。GPS这一特点，使得图形注记更加快捷、方便，用户可根据实际情况自由设置其显示、输出的状态。CPS测量只要求测站上空开阔，与卫星间保持通讯即可，不要求测站之间互相通视，因而不再需要建造觇标；

（2）定位精度准确。一般双频GPS接收机（标称精度5mm+1ppm？D，D以km计），而红外仪器的标称分辨率为5mm+5ppm， GPS测量精度与其旗鼓相当，但随着间隙距离的进一步增加，GPS测量更具有优越性；

（3）能够提供三维坐标。GPS测量相对经典的测量技术，具有定位精度高、观测时间短、操作简便、全天候作业等优点，可同时精确测定测站点的三维坐标，其高程精度已可满足四等水准测量的要求。

3 GPS测量技术与大地测量技术的应用及比较

3.1应用大地测量技术

大地测量技术主要采用大地测量仪器如全站仪、经纬仪、测距仪等对所布设的控制网进行测量。该工程控制网采用边角网，高程采用测距三角高程，使用全站仪按照观测技术要求进行施测。

3.2应用GPS静态测量技术

GPS静态测量技术就是根据制定的观测方案， 将几台GPS接收机安置在构成同步环的待定点（未知点）上同时接收卫星信号，直至将所有环路观测完毕。

GPS 技术用于建立大地控制网，在确定平面位置的同时，能够以很高的精度确定控制点间的相对大地高差， 由于地形图测绘和工程建设都依据水准高程， 因此必须把GPS测得的大地高差转化为水准高差，才便于工程建设使用。通常的方法是：1、采用一定密度及合理分布的GPS 水准高程联测点（即GPS 点上联测水准高程），用数学手段拟合区域大地水准面。2、利用区域地球重力场模型来改化GPS大地高为水准高。

4 RTK测量技术存在的不足

4.1高程异常问题

RTK作业模式对高程的转换要求必须精确。但是我国现有的高程异常图存在误差，尤其是在山区，误差更大，甚至在有些地区还没有。这就加大了GPS大地高程转换至海拔高程工作的困难，精度也变得不均匀。

4.2数据链传输过程中的干扰

数据链传输过程中会受到障碍物和高频信号源的干扰，在山区和城市楼房密集区数据链传输信号常会受到限制，使得信号在传输过程中大大衰减，严重影响到作业的半径和作业的精度。

4.3多路径效应的问题

多路径效应是RTK定位测量误差中最严重的一种误差，在一般的情况下，多路径误差可达在1～5cm，而且多路径误差的大小还会发生周期变化，一般以5～ 20min为周期。同时多路径效应的的问题也是GPS静态技术所面临的问题。

4.4受卫星状况限制

在没有足够的卫星数的情况下，会影响PTK的初始化完成，在城市高楼密布区、高山峡谷的深处、密集森林区卫星信号会长时间被遮挡，严重影响到一天在中可作业时间，且还会导致失锁现象。RTK测量还与数据链的性能及卫星的分布有关，并且测量的结果为独立观测值，缺乏兼容性的检验。

4.5初始化的时间

初始化是RTK系统能不能进行实时准确定位的最关键一步，在林区、山区及城市楼房密集区等地作业时，会有较多的GPS卫星信号被阻挡，故易引起卫星失锁，参考站的数据信号发生中断，初始化的时间较长，有时还需要重新初始化，使得测量的精度和效率降低。

5结束语

综上所述，GPS动态测量技术存在很多优秀的方面，如能有效的提高工作效率，减少工作人员数量，降低工作成本。但也有很多的局限性，像卫星、工作环境等因素都能影响到测量的精度和测量的时间。只有理解GPS动态测量技术的优缺点，才能更好的发挥其优势，考虑到不足，更好的运用到实际工作中去。

参考文献

[1]董思学，郑南山，实时动态差分GPS技术在高程测量中的应用研究，科技信息2011年16期；

[2]高建尽，邵晓，GPS- RTK；测量技术实际工作中优劣性分析，内燃机与动力装置，2009年第S1期；

[3]袁新强，GPS动态测量技术优劣性分析，铁道勘察，2006年 第3期.