GPS测量技术的具体问题的分析

2015-08-15赵喜周仓旭日

科技视界 2015年17期

关键词：测站接收机测绘

赵喜周仓旭日

（中牟县天宇规划测绘队，河南中牟 451450）

GPS测量技术的具体问题的分析

赵喜周仓旭日

（中牟县天宇规划测绘队，河南中牟 451450）

GPS即全球定位系统，它是近些年才发展起来的测绘新技术，随着科学技术的发展，GPS定位技术越来越成熟，并且逐步应用到测绘的很多领域，其在工程测绘中的应用也得到了很快地发展。这是因为GPS有着很多传统测绘技术没有的优势，其全天候、高精度、操作简便的优势在工程测绘当中发挥着重要作用。以GPS测量技术为例，介绍了GPS测量技术的优点，论述了GPS测量技术的广泛应用，同时对GPS在工程测量中的问题及对策进行了重点阐述，以期提高测量效果。

工程测量；GPS；优势；应用

0 前言

GPS是Global Poaitioning System的简称——即全球定位系统。GPS系统是一种采用距离交会法的卫星导航定位系统。在需要的位置点架设GPS接收机，在某一时刻同时接收了三颗以上的GPS卫星所发出的导航电文，通过一系列数据处理和计算可求得该时刻GPS接收机至GPS卫星的距离，同样通过接收卫星星历可获得该时刻这些卫星在空间的位置（三维坐标）。

1 GPS测量技术的优势

1.1 测站之间无需通视

GPS工程测量对各个测站间的要求很简单，相互之间不需要通视，仅要注意测站的上部空间需开阔，以保障GPS系统在接收卫星的信号时不被干扰。也正是由于这个特点为测量工程节省了大量的造标费用。因为各个测站无需通视，点位的选择就很灵活、方便，可以根据具体工程的需要来选择位置，省去了大地网测量中的过渡点、传算点的测量工作。

1.2 定位精度高

一般的双频GPS接收机基线解精度为5mm+1ppm，红外仪的精度则为5mm+5ppm，GPS测量出的精度相当于红外仪的精度，但距离越长，GPS测量的精度优势就越明显。在各种应用实践中证明，GPS相对定位精度在 50km以内时，可以达到10～6，GPS相对定位精度在100km～500km时，可以达到10～7，GPS相对定位精度在1000km时，可以达到10～9。而在300m～1500m的工程精密定位测量过程中，1小时以上观测的解，其平面位置误差小于1mm，与ME-5000电磁波测距仪测定的边长比较，其边长较差最大为0.5mm，校差中误差为0.3mm。

1.3 观测时间短

在布设GPS控制网时，各个测站的观测时间大概是30min～40min，如果应用快速静态定位方法，其观测的时间会更短。若是应用实时动态差分法（RTK-Real-time kinematic）能在5s内求得测点坐标。

1.4 操作简便

GPS测量系统接收机也在不断的改进、完善，其自动化的程度也在逐步提高：接收机的体积越来越小，重量越来越轻，这在很大程度上减轻了外业测量人员的工作紧张程度和劳动强度。而今GPS接收机已趋向于小型化和操作简便化，测量工作人员只需将天线对中、整平，量取天线高、打开电源即可进行自动观测，对获取的数据，利用各种数据处理软件进行处理即求得测点三维坐标。另外，GPS观测工作在一天之中的任一时间都可以进行，各种恶劣天气、气候情况对它的影响不是很大。

2 GPS测量技术的具体应用

2.1 虚拟现实技术的具体应用

相对落后的工程测量技术都是由工作人员进行实地操作，不管是什么施工环境都需要亲身实践，这种方式在非常复杂的地理环境中很容易发生事故，危及测量人员的生命安全，造成重大损失。

然而GPS虚拟现实技术能够在计算机技术的帮助下描绘出模拟工程现场的地理环境，呈现一幅清晰的、逼真的三维图像，利用这些相关数据信息，能够制定出科学合理的工程测绘流程，能够明确在工作中可能遇到的困难和故障，做好充分的前期准备工作，以避免人员伤亡以及不必要的损失，GPS虚拟现实技术能够高效的完成工程测量工作，并且能够保证测量方案的可操作性、技术性以及安全性。

2.2 GPS定位技术的具体应用

在工程测量中需要将观测对象进行多角度的定位才能准确掌握相关信息，而这就用到了GPS定位技术，它将结合几何学的知识以及物理学相关内容，通过太空中的卫星测量以及地面的接受设备进行精确的、全方位的考察。如今在工程测量领域广泛应用的GPS定位技术大致可分为两种，分别是静态和动态的相对定位，其中动态相对定位主要是利用载波相位测量，这种技术需要一个比较精确的控制点作为工程测量工作中的控制基站，对观测对象施行动态的连续观测，这有这样才能确保数据信息的准确性；而静态相对定位是通过多个地面接收装置通时对观测目标进行观测，最后由专门工作人员对结果进行对比分析。一般情况下GPS系统都是由24颗卫星构成的，它们围绕地球进行动态监控，在不受周围建筑的影响下，10°以上的水平角能够收到七个卫星所发出的信号，由于较高的物体会对信号的传播造成一定的阻碍，因此有时将惯性导航技术以及GPS定位技术结合起来，能够发挥更强大的测量效果。

2.3 在测量施工水准点中的具体应用

工程建设单位大多采用的是比较落后的水准测量技术，在准确度以及严密性上存在很大不足，因为技术缺陷造成的失误也时常发生，因此很多施工单位将水准点制定在100米和500米之间，这样距离较远同样也会给施工带来很多麻烦。但是通过GPS测量技术就可以确定水准点的范围，能够更好的保障施工建设，提高其工作效率。

3 GPS测量技术存在的突出问题及解决对策

3.1 测站点的选择

要进行严格的选址，排除周围障碍物的阻扰，保证所有物体的高度角都在10°以下，才能确保信号不被反射，而造成传递路径的误差；除了需要一个较为开阔的地理位置以外，在测站点选择的时候，还应该注意其上空的情况，要尽量保证高度角在10°到15°范围内没有障碍物，以确保信号发播、传送的正常运行；同时还要在测站点附近200米以内不能够有干扰电磁波的物体存在，例如大功率的无线电发射装置和高压书输电线等，避免电磁波对卫星信号产生干扰。

3.2 GPS网进行基准点的选择

要充分运用GPS的定位成果，要将联测点的总数多于三个，并且进行精确的分布，否则有可能会导致定位结果产生扭曲。因此，基准点的科学选择是确保GPS能够对数据进行准确分析的关键。到2012年我国已建成A、B两个级别的高精度GPS网，但是由于覆盖的密度相对比较小，而没有得到广泛的使用，所以在进行工程测量的时候要以国家的大地点作为坐标转换时的依据，以保证基准点的准确度。

3.3 基线的解算

（1）在天空中的对流层或者电离层对电磁波的折射作用太强，这样很容易改变原来的传输路径，所以可以通过删除低高度观察的数据信息，来避免与对流层以及电离层之间的影响，将观察对象提高到高度角。（2）GPS卫星观测的时间比较短，在进行结算基线的过程中，为了保证信息的可靠性，要尽量删除观测时间较短的卫星所保留的相关数据。（3）多路径效应，这种现象会使观测值失去使用价值，可以采用删除多路径效应发生时产生的数据信息。（4）基线起点的坐标会发生偏移，在实际工程测量中，将准确度高的点作解算的起点。最后是卫星周跳问题，最好的解决方法就是删除卫星周跳时期的数据信息，来确保观测的数据质量。