浅谈GPS在控制测量中应用的优缺点

易文斌

摘 要：基于GPS技术的工作原理和优势，通过传统测量技术和GPS技术在实习控制测量中的应用和数据对比分析，较充分的验证了GPS技术在控制测量中的优点，并提出在实施测量过程中应考虑的各种因素影响控制成果精度。与此同时，对未来提高控制成果精度提出个人建议。

关键词：GPS;控制测量;控制网;优缺点

近年来，随着测绘行业的发展，人们对测绘效率和测绘成果的要求越来越高，其中GPS（全球定位系统）技术因其具有定位精度高、观测速度快、功能齐全、操作简便、全天候作业等优势，受到社会广泛关注，GPS技术应用到测绘行业的各个领域，加快了测绘事业的发展。[1]GPS技术率先在大地测量、工程测量、航空摄影测量、海洋测量、城市测量等测绘领域得到了充分应用，也在军事、交通、通信、资源、管理等领域得到研究和广泛应用，尤其是在建筑、公路、水利、电力等工程行业发挥了技术优势，大大提高了效率。[2]现如今将GPS技术运用在工程各个阶段的平面控制网测量中已经得到行业的认可。虽然GPS技术应用很广泛，但由于GPS技术属于现代测绘技术之一，我国研究者对GPS技术的应用有一定的研究，但在各个领域还需深入研究，故在实际工程建设中遇到GPS技术不能很完美的解决测绘工程中的难题，比如受到现场植被和地形条件的限制，很多地方不能接收到卫星信号和得到固定解。因此，为了GPS技术能更好的应用于控制测量中或者测绘工作中，对实际工程中采用GPS技术进行测绘，除了按照规范里的基本要求，还需要加以灵活应用和分析，找出适合工程实际的GPS布网方案，总结和发挥好GPS技术优势尤为重要。

1 GPS测量技术的工作原理

GPS技术是一种全球定位技术，几何原理是距离交会，其组成包括三大部分：空间部分—GPS卫星星座、地面控制部分—地面监控系统、用户设备部分—GPS信号接收机。将两台或两台以上的GPS接收机分别置于不同固定不变的待定点上，通过一定时间的观测（观测时刻的卫星坐标可通过导航信息获得）即卫星相当于已知坐标点。因而，接收机观测到至少3颗卫星的距离a、b、c（如下图）时，就可以采用距离交会法获得测站点的坐标，利用静态相对定位原理，确定出待定点之间的相对位置。在实际测量时，考虑到接收机时钟有偏差，接收机应当同时观测到4颗以上的GPS卫星，才能通过平差计算解出测站点可靠的三维直角坐标x、y、z。最后利用各个测站同步观测的相位观测值进行相对定位，即求出测站间的空间坐标差Δx、Δy、Δz。

GPS卫星定位原理图

2 GPS技術在控制测量中的应用优势

控制测量是指在一定的区域内，按测量任务所必须满足的测量精度，对地面一系列标志点的水平位置和高程进行的测量工作，最后建立控制网的测量工作。[3]目前，能够进行控制测量的方法技术有很多种，但对于测量人员来说，选择快速、高效的测量手段对如期完成测量工作具有十分重要的意义。

GPS测量技术凭借具备定位精度高、观测速度快、操作简便、全天候作业、作业成本低等特点，被广泛应用到控制测量各个等级控制网的布设中。将传统测量技术布设控制网和GPS技术布设控制网这两种方法进行对比，分析得出GPS技术在布设控制网的优势如下：

（1）既克服了累积误差，又能实现定位精度高，还操作简便，工作效率高，作业成本低。（2）测站无需通视，可全天候作业。

因此，在实际控制测量中规避了误差累积和减少了繁重的体力和脑力劳动强度，且因为无数卫星对锁定对象进行后方交会定位，体现了定位精度高的特点，降低了成本，提高了工作效率。

3 影响GPS控制测量观测精度的主要因素

虽然GPS技术在控制测量中的应用相比传统测量技术有着较为显著的优点，测量人员充分利用这些优点，快速、高效的完成控制测量的相关工作，为测量工作带来极大方便，但在GPS控制网设计和具体实施过程中还需要充分考虑以下几个方面的影响：

3.1 测站周边环境的影响

在进行控制测量工作时，所布设的控制网在大城市或者大山区时，卫星信号会受建筑物或者树木的长时间遮挡，导致信号失锁，造成接收机卫星信号弱或是接收不到卫星信号，严重影响了测量工作的进行。

3.2 GPS接收机的位置误差

接收机位置误差是指接收机天线相位中心相对测站标石中心位置的误差。[3]这里包括天线的置平和对中误差，量取天线高误差。比如说当天线高度为1.6m时，置平误差为0.1°时，可能会产生对中误差3mm，这样就会影响最后测量成果的精度。因此，在精密定位时，必须仔细操作，以尽量减少这种误差的影响。

4 结论与讨论

通过阐述GPS工作原理，将传统技术和GPS技术进行对比，既体现了GPS技术的优越性，也需考虑GPS用于控制测量中的各种影响成果的精度因素。本文虽然浅析了GPS在控制测量中的应用优缺点，但由于条件有限，在日后工程应用中，为了充分发挥GPS技术的优越性，提高GPS应用于控制测量中的成果精度，应尽量选择多通道、多星系统、性能稳定可靠的GPS接收设备用于观测，同时加强操作技术人员操作技能的培训以及基本素质和业务水平的提高将是提高控制测量成果精度的重要基础保证。

参考文献：

[1]贾超.基于大地测量中的GPS技术的应用研究[J].科技与企业，2015（07）：107.

[2]李耀辉.试论GPS技术在大地测量中的应用[J].河南科技，2013（14）：45.

[3]许欣欣.基于大地测量中的GPS技术的应用研究[J].中小企业管理与科技（上旬刊），2018（03）：149-150.