GPS定位技术在精密工程测量中的应用研究

2016-05-30柳云龙

科技与企业 2016年2期

关键词：应用

【摘要】在精密工程测量工作中，由于涉及到的项目存在诸多，而且对精度方面提出了极高要求，所以也决定了精密工程测量的无论是工程规模、条件还是方法都是具有多样性的，对测量要求极其严格。在精密工程测量工作中，GPS定位技术的应用的多存在于设计方案上的独特性。近些年来，在精密工程测量工作中，GPS定位技术也取缔了经纬仪及测距仪，得到了较为广泛的应用，且经实践经验证明应用效果显著、技术更为先进。GPS定位技术基于其数据测量更为精准的特点，起到对推动工程测量技术发展的巨大作用。本文就对GPS定位技术在精密工程测量中的应用进行探究。

【关键词】GPS定位技术；精密工程测量；应用

近些年来，在精密工程测量中，GPS定位技术的广泛应用也属一项重要变革，是对测量技术的创新性发展。GPS定位技术是在基于对空间卫星优势利用的基础上，借助于对信号的接受，继而实现在地理空间中寻找并确定测量点，就此方面来看，GPS定位技术的应用更具高精准、高效率的优点。同时，该技术的应用存在极强的抗干扰性以及保密性，可确保在整个测量过程中的实时性与持续性，不会较大的受到外界因素干扰。相较于其他传统的测量技术，GPS定位技术无论是在航空还是在资源调查中都有了越来越广泛的应用，同时在工程测量中的应用也被人们普遍接受。对在精密工程测量中GPS定位技术应用的相关内容进行分析具有重要意义。

一、关于GPS定位技术的技术特性分析

GPS定位技术作为当前最具系统化的一项定位技术，其在精密工程测量中应用的技术特性主要表现在以下几个方面：

（一）区域范围不大，网中基线边较短，通常来说都不会在5km以上，且工作的GPS接收机的卫星信号一般也是存在相应相同的误差特性，例如卫星钟差或者是对流层折射误差等等，借助于差分结算，这些普遍存在的公共误差便能在极大程度上获得抵消。借助于GPS定位技术，只需要进行对观测方案合理、规范的设计，便能够得到精准度极高的观测成果。

（二）精密卫星星历的使用，在借助于精密定位的基础之上，采用精密卫星星历，借助于此，实现对囊括GPS卫星轨道参数、卫星轨道信息等诸多种类信号的分量，更进一步为获取精准的观测值、控制测量误差出现奠定了基础。

（三）更易获取到较高的相对精度。基于WGS-84坐标的前提下，借助于GPS测量技术，可以更易取得到更高的相对精度，同时若采取了得当的观测方法，再借助于一定的数据处理技术手段，在经由网平差之后，GPS点的相对定位精度便可以达到毫米级，更精准的甚至可以达到亚毫米级，进而满足精密工程测量在精度方面提出的严格要求。

（四）对通视方面提出的要求并不严格，且可灵活进行工作点的选择。就常规的测量方法来说，都要求相邻的观测工作点之间可实现相互通视，基于这样条件的约束，也使得工作点的选择在很大程度上受到工程条件的制约，有时候还必须要增加连接点来满足此项要求，这不仅会带来更大的工作量，而且还会影响到精度的准确性。而在GPS测量中，就不需要对站点间实现可通视这一条件进行考虑，不仅强化了选取工作点的灵活性，而且更确保了测量精准度。

（五）具有极高的自动化程度，可全天候自动观测。GPS系统属于一种单程的系统，通常来说，用户只需要做好GPS卫星发射信号的接收工作就可以了，实现信号的接收便可以实现昼夜的观测，即使是面对小雨或者是有雾等情况常规测量无法实现有效观测的条件，GPS也不会受到任何不利影响。除此之外，GPS定位技术还具有外业观测操作简便的优点，通过计算机来自动完成信号的内业处理，这样一来便更显现出其低成本、高效率、自动化等诸多应用优势。

二、GPS定位技术在精密工程测量中应用的误差来源与应对举措

（一）关于对误差来源的分析

通常，在精密工程测量中，GPS定位技术应用存在的误差可将其主要分成以下三类：第一是与卫星存在相关联的误差，这种误差主要是指卫星的轨道偏差以及钟差；第二，与卫星信号传播存在关联性的误差，这种误差主要是指对载波相位周跳以及多路经效应的影响而产生的误差；第三，与接收设备存在关联性的误差，主要是指观测信号中存在的分辨误差，接收机钟差以及接收天线相位中心存在的位置偏差。

（二）关于控制误差的应对举措分析

基于在精密工程测量中对GPS定位技术提出的高精度这一要求，必须要在实际工作中，借助于相应的作业手段，在最大程度上将这些可能存在的误差进行抵消或者是彻底消除，基于对上文中几点常见误差的分析，提出下列几点相应的应对举措。

1.求差多台接收机的同步观测值

实现对多台接收机同步观测值的求差，便可以抵消存在相同或者是相似误差特性的误差，尤其是在基线边相对较短的精密工程测量工作中，应用优点更为显著。例如卫星与接收机之间的误差，卫星轨道误差等等。

2.构建观测值改正模型

通过观测值改正模型的构建，可实现对部分观测值误差的进一步修正。该种改正模型主要包括：表征卫星轨道偏差的改正模型（如果是在相当短的时间中，可视卫星轨道偏差改正参数为常亮），电离层模型（通常来说是为导航电文的提供）；对流层模型以及接收机钟差改正模型。

3.有效借助双频观测

GPS卫星信号受到来自于电离层的影响主要可通过信号频率的函数来进行表现，通过使用频率各不相同的电磁波信号进行观测，可对其产生的影响进行确定，继而更进一步修正观测值。

4.精密卫星星历的使用

尽量选取更为适应的观测方案，并确定卫星条件较好的观测时段，可进一步减小GDOP及PDOP值，对由于电離折射、卫星信号误差以及载波相位周跳等误差所带来的影响可进一步减少。

5.长时间、多时段的持续观测

通常来说，在借助于相对静态定位的方法下，完成对一条基线相对定位所需要的观测时间，是以精准度的各不相同来决定的，一般来说在1～3h左右，同时应该使用2个时段的观测。

6.观测点的选择

对观测点进行正确的选择，确保拥有良好的卫星观测条件，无论是对数据的检核还是处理都要严格进行。在进行观测点选择的时候，应避免由于信号噪声、多路径效应或者是信号遮挡等因素造成的影响。于基线向量进行初步计算之后，对相位双残差曲线图进行调处，并对其发生的变化进行密切观察，对波动起伏超过限差要求的部分应予以重新测量；就个别卫星在某个时间段失常者，应予以做删除处理，之后再做基线向量解算工作，再一次相应的调出重算后的相应双残差曲线，确保基线向量的每一个指标都能完全符合相关要求。

在进行平差的计算之前，应使用工程设计精度指标，实现对重复基线的较差工作，实现对环、异步环各坐标分量闭合差的同步工作，同时检核全长闭合差，分析超限原因，采取一定的补测举措，以此来进一步保证网的精准度。

三、GPS定位技术在精密工程测量中的具体应用分析

精度设计：依据工程实际，确定城市GPS网为控制网。一般边长平均设定在超过1000米，最弱变差应不超过1/10000，固定误差应在15mm以内。

基准、网形的设计：一般设置12个控制网点，3台接收机，在进行网形的布设时，应呈边连式。

观测时段：通常确定观测时段应依据大气条件。若卫星分布条件较好，那么相应的测量时所获取精度也就更好。一般是将卫星颗数与分布作为依据的，4颗以上、分布较均匀的条件下可进行作业安排。

选点：基于各个站点之间可不通视的优点，可进行灵活选点，继而布网条件也非常便利。

观测：基于作业调度出发来进行观测的安排，使用静态相对定位。就3点以上的，应相应的安排3台接收天线来实现对气象的测量，在指标达到相关要求之后，再将数据输入到接收机之中，其便会实现自动化的记录。依据外业数据做相应的处理，解算合格的向量构成基线，继而得到网点坐标。

结束语

相较于传统的测量技术，GPS定位技术无论是在测量精准度方面还是适用性方面都更具应用优势，可进一步提高工程测量质量与效率。在精密工程测量中实现GPS定位技术的普遍应用，为测量工作更进一步打开了新的局面，属工程测量的创新性改革，极具重要意义。

参考文献

[1]蒲正川.GPS定位技术在精密工程测量中的应用研究[J].环球人文地理，2014，（14）：50-50.

[2]修玉县，赵浩，冉怡静等.GPS定位技术在精密工程測量中应用及其优缺点分析[J].大科技，2015，（20）：139-140.