GPS定位技术在精密工程测量中的运用研究

吕超武

摘 要：文章介绍GPS测量技术的构成以及基本原理，分析GPS定位技术在精密工程测量中表现出的技术特性和优缺点，在对应用GPS定位技术进行精密工程测量时的误差来源进行分析之后，提出了相应的减少误差的有效措施，以供参考。

关键词：GPS定位技术 精密工程测量 应用

1引言

近年来随着我国经济的快速发展，大型工程建设的数量也在不断增加，且对工程测量的精度也提出了更高的要求。而且随着工程测绘技术的不断发展和进步，GPS定位技术开始逐渐在工程测量中广泛应用，对于提高工程测量的精度具有重要作用。这主要是由于GPS定位技术对空间卫星优势进行充分利用，可以对地理空间中的测量点进行寻找和确定，而且在整個过程中具有较强的抗干扰性能和保密性能，可以保证工程测量实时性和持续性的要求，相较于传统的测量技术，GSP定位技术在工程测量中的应用表现出航空还有资源调查上的优势。

2 GPS测量技术的主要构成

GPS测量技术所用的测量设备主要是由进行测量的终端设备也就是计算机、计算机中的数据处理软件，还有对GPS信号进行接收的接收机等组成。而对于所利用的GPS空间卫星系统来说，其主要有24颗卫星组成，其中的21颗卫星是用来工作，而剩余3颗卫星则是进行轨备只用。这24颗卫星在在相应的轨道面内进行平均分配。在对于地面设备来说，则主要就是GPS监控站，其中通常有5个检测站、3个注入站以及1个主控站来组成。此种技术在工程测量工作中应用时，表现出可以在全天任何时候进行测量而不受到白天和黑夜等光线问题影响的特点，而且具有较高的测量精度，可以将观测1h左右的误差控制在1mm以内。而且此技术对测站之间的通视要求也比较低，通常不会由于天气以及地形等因素而影响测量精度，表现出具有较高抗干扰性以及可靠性的优点。

3 GPS测量的技术特性

3.1公共误差的抵消

在GSP定位技术应用中，由于工程建设的范围比较小，以及具有比较短的网中基线边，在此范围内使用GPS接收机的卫星信号也通常具有相应相同的误差特性，通过差分结算就可以对普遍存在的公共误差进行抵消，然后通过合理的观测方案和规范的设计就可以实现观测成果精准度的提高。

3.2精密卫星星历的使用

在GPS定位技术应用中可以采用精密卫星星历来进行精密定位工作，这样就可以对GPS卫星轨道参数、卫星轨道信息等多种信号分量进行包括，实现观测值精准度的进一步提高，实现测量误差的有效控制。

3.3 WGS-84坐标的使用

在使用GPS定位技术进行精密工程测量时，可以对WGS-84坐标进行利用，在确保观测方法合理的前提下，通过一定的数据处理技术经过网平差之后可以大大提高GPS点的相对定位精度，实现毫米级的精度甚至是可以达到亚毫米级的精度。

3.4通视要求低且工作点选择灵活

在采用传统的工程测量技术时，对于相邻的观测工作点之间具有较高的通视要求，因此在对观测工作点进行选择时则具有较多的约束条件而增加选择的难度，更多时候需要增加观测点来满足要求，这就增加了工作量。而使用GPS定位技术则没有这一要求，这就可以灵活选择工作点，而且实现了工作强度的降低。

3.5全天候自动化观测

由于GPS定位系统为一种单程系统，只需要做好GPS信号的接收工作即可，而且此种方法不会受到白天和夜晚的限制，而且也可以在小雨或者有雾的天气情况下及逆行测量。此外，在进行外业观测时还具有操作简单的优点，可以通过计算机来对自动完成信号的内业处理工作，实现测量效率的提高以及成本的降低。

4 GPS精密工程测量的误差来源及相应措施

4.1 误差来源

在应用GPS定位技术进行精密工程测量时，其测量误差来源主要有以下几个方面：一是与卫星存在的相关联的误差。二是与卫星信号传播有关的误差。其主要就是由于在卫星信号传播过程中存在的载波相位周跳或者是多路径效应等原因而引起的误差问题。第三种就是与接收设备有关系的误差。此种误差主要是在对接收设备中的数值进行观测时出现的分辨误差，以及由于接收机钟差或者是接收天线相位中心存在位置偏差而引起的误差等。

4.2误差控制措施

4.2.1使用多台接收机进行同步观测来对观测值进行求差。针对存在相对较短的基线边的精密工程测量，为了满足其精密测量的要求，针对卫星与接收机之间的误差以及卫星轨道误差来说，可以通过多台接收机来进行同步观测，然后对存在相同或者相似误差特性的误差进行抵消，然后对台接收机同步观测值进行求差。

4.2.2进行观测值改正模型的构建。为了对部分观测值误差进行进一步的修正，需要进行观测值改正模型的构建，主要就是包括对卫星轨道偏差进行表征的改正模型，以及电离层模型、对流层模型和接收机钟差改正模型等。

4.2.3采用双频观测的方法。由于电离层通过信号频率函数的方式来对GPS卫星信号进行干扰，为了分析和确定上述影响，可以通过频率各不相同的电磁波信号来进行观测，然后对观测值进行进一步的修正。

4.2.4使用精密卫星星历。在确保观测方案合理的前提下，需要对卫星条件进行合理选择，尽量选择比较好的条件下进行观测，实现GPOP和PDOP值的进一步减小。

4.2.5采用长时间以及多时段的持续观测方式。通常不同的精准度对于一条基线上相对定位所需要的观测时间也会有所不同，在使用静态定位的方法，可以适当采用长时间以及多时段的持续观测方式，通常可以进行持续1～3h的观测，而且同时应该使用2个时段进行观测。

4.2.6合理选择观测点。在进行观测点选择时，应确保其具有良好的卫星观测条件，避免信号噪声、多路径效应以及信号遮挡等因素的影响。在测量中出现个别卫星在某个时间段失常的问题，应该进行删除之后再进行基线向量解算工作。

5结语

在目前越来越多的精密工程测量工作中，采用GPS定位技术相较于传统的测量技术具有显著的测量精准度、适用性、测量效率和质量方面的优点。针对其存在的技术特性尤其是优点，在对影响其测量精度的因素以及误差来源进行分析之后，可以对测量方式进行进一步优化来实现测量精度的进一步提高。

参考文献

[1] 柳云龙. GPS定位技术在精密工程测量中的应用研究[J]. 科技与企业， 2016（2）.

[2] 陈帅， 张维丽. 对GPS定位技术在精密工程测量中的应用分析[J]. 科技创新导报， 2017（18）.