王紀(jì)曉

威海市房地產(chǎn)測繪中心有限公司，山東威海 264200

控制測量中GPS靜態(tài)測量的應(yīng)用探析

王紀(jì)曉

威海市房地產(chǎn)測繪中心有限公司，山東威海 264200

隨著我國社會(huì)生產(chǎn)力的發(fā)展和生產(chǎn)方式的變革，生產(chǎn)方式與生產(chǎn)工具獲得了極大的發(fā)展，我國的科學(xué)技術(shù)水平不斷提升，特別是GPS技術(shù)的建立、發(fā)展與完善。如今使用的全球定位系統(tǒng)相對(duì)于傳統(tǒng)的測量技術(shù)，持有高精度、全天候與耗時(shí)短等優(yōu)點(diǎn)，隨著全球定位系統(tǒng)的廣泛運(yùn)用，GPS在控制測量中將逐漸取代傳統(tǒng)測量技術(shù)。本文主要淺談GPS的應(yīng)用原理與優(yōu)勢，并且結(jié)合相關(guān)實(shí)例，探析GPS靜態(tài)測量的應(yīng)用優(yōu)點(diǎn)與前景。

GPS；靜態(tài)測量；控制監(jiān)測

1 原理以及優(yōu)勢

1.1 運(yùn)用原理

在實(shí)際的測量中，PS接收機(jī)保持相對(duì)靜止不動(dòng)狀態(tài)，一旦接收來自衛(wèi)星數(shù)據(jù)變化的數(shù)據(jù)，其在對(duì)數(shù)據(jù)的處理過程中就會(huì)將GPS接收機(jī)看作一種靜止量，從而獲得準(zhǔn)確的測量坐標(biāo)。一般看來，GPS的測量是需要4個(gè)及其以上的衛(wèi)星才能完成測量的。利用定位衛(wèi)星與GPS接收器來完成GPS的定位測量的技術(shù)，對(duì)于地殼運(yùn)動(dòng)測量網(wǎng)的建立、長距離檢?；€的建立等工作做出了重大的貢獻(xiàn)，這將有利于GPS在全國甚至全世界的運(yùn)用。

1.2 運(yùn)用優(yōu)勢

相對(duì)于傳統(tǒng)的測量技術(shù)，GPS的靜態(tài)測量技術(shù)具有以下幾個(gè)優(yōu)勢。

1）通視要求低。在傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)測量中，很難兩全通視性與測量網(wǎng)圖形的有效性，GPS就避免了這樣的狀態(tài)，在不易受到通視的影響下，選測點(diǎn)更為靈活，同時(shí)又能夠保證圖形的有效性。

2）精準(zhǔn)度高。GPS的靜態(tài)測量不僅有精準(zhǔn)的遠(yuǎn)距離測量，對(duì)于短距離測量也精確到毫米。

3）全天候。GPS使用的衛(wèi)星分布均勻且數(shù)量極多，不易受到其他因素影響，這就決定了這項(xiàng)技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)在任意地點(diǎn)與時(shí)間的測量。

4）耗時(shí)短。人們對(duì)全球定位系統(tǒng)的不斷完善，使得現(xiàn)在GPS的靜態(tài)測量用時(shí)不斷縮短，維持在30分鐘以內(nèi)，GPS的動(dòng)態(tài)測量用時(shí)更短，維持在幾秒以內(nèi)，實(shí)現(xiàn)了短時(shí)間內(nèi)獲得精準(zhǔn)三維坐標(biāo)的目的。

2 GPS靜態(tài)測量的實(shí)際應(yīng)用

下文通過GPS對(duì)實(shí)習(xí)基地測量的例子，來具體分析了GPS靜態(tài)測量的實(shí)際應(yīng)用。

2.1 觀測

GPS的外業(yè)工作主要是觀測，采用檢驗(yàn)合格的GPS接收器五臺(tái)，接收器的質(zhì)量完全符合測量要求。

1）選點(diǎn)。選點(diǎn)時(shí)考慮到以下因素：

a．方便后續(xù)工作，點(diǎn)與點(diǎn)之間實(shí)現(xiàn)通視。

b.避免信號(hào)受到干擾，排除點(diǎn)周圍15°以內(nèi)的障礙物。

c.避免電磁場的干擾，點(diǎn)位周邊保證沒有大功率的發(fā)射源。

d.方便后續(xù)考察，在開闊地選擇點(diǎn)位。

這次的點(diǎn)位選在開闊的公路中央，保證了點(diǎn)與點(diǎn)的通透性，保證了障礙物的排除。

2）觀測。分布好監(jiān)測網(wǎng)后，采用五臺(tái)GPS接收機(jī)，并將之安置在觀測點(diǎn)上，盡可能減少誤差，開機(jī)進(jìn)行測量工作，采樣間隔為五秒，衛(wèi)星高度角為10°，當(dāng)四臺(tái)接收機(jī)同時(shí)工作時(shí)記錄數(shù)據(jù)，記錄項(xiàng)目為觀測點(diǎn)名稱、開機(jī)時(shí)間、觀測時(shí)間、天線高度。

2.2 數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)處理軟件為隨機(jī)軟件，處理的基本步驟符合日常處理程序。在經(jīng)過數(shù)據(jù)處理與分析與檢測后，對(duì)不合格的成果進(jìn)行了相應(yīng)處理，使之到達(dá)預(yù)期精準(zhǔn)要求。在這次的測量結(jié)果中誤差值完全符合精準(zhǔn)要求，這就反映了GPS靜態(tài)測量在實(shí)際測量中精準(zhǔn)度高的優(yōu)點(diǎn)。

2.3 實(shí)例總結(jié)

經(jīng)過對(duì)以上實(shí)踐例子的探討，不難發(fā)現(xiàn)GPS在其他方面的精確測量中具有極大的發(fā)展前景，在對(duì)全球定位系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)用中，需要保證操作的規(guī)范度，觀測與記錄的適時(shí)與準(zhǔn)確度。以下是運(yùn)用GPD靜態(tài)測量的具體的心得。

1）保證被測物的高精準(zhǔn)度測量。正因?yàn)镚PS的運(yùn)用不受天氣、距離、地形等其他因素的影響，就決定了GPS靜態(tài)測量本身的精準(zhǔn)度，人為的觀測與記錄必須做到規(guī)范與準(zhǔn)確。

2）保證被測物的高效率測量。GPS的測量運(yùn)用耗時(shí)隨著科技的發(fā)展而不斷縮短，主要在于它難以受到人為的影響，在作業(yè)過程中，GPS本身能夠做到自動(dòng)錄入數(shù)據(jù)，自動(dòng)處理數(shù)據(jù)，強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理功能決定了其高效性。

3）保證被測物的全天候測量。GPS的靜態(tài)測量打破傳統(tǒng)測量中容易受到測量時(shí)間影響的限制，實(shí)現(xiàn)了在任意時(shí)間的測量，這樣就方便了觀測者對(duì)時(shí)間的靈活掌控。

4）保證被測物的短時(shí)間測量。GPS技術(shù)的高效性決定了觀測工作的效率。

5）保證控制網(wǎng)的合理布置。GPS的精準(zhǔn)測量，除了儀器本身的作用，還得益于對(duì)靜態(tài)控制網(wǎng)的合理布置，結(jié)合傳統(tǒng)的三角網(wǎng)絡(luò)布置設(shè)計(jì)與最新的GPS控制網(wǎng)形式，能夠根據(jù)不同的需要使用不同的形式。

6）保證測量地的空曠。GPS的精確測量與地球的磁場變化密不可分，儀器的仰角越大，對(duì)于信號(hào)的接受越明顯。這就需要測量過程中盡量將觀測點(diǎn)選在空曠的地方，避免磁場變化對(duì)測量結(jié)果的干涉。

7）保證避免人為失誤。GPS本身的精準(zhǔn)度高，認(rèn)為的在觀測與統(tǒng)計(jì)中就要做到盡可能的零誤差，在操作中做到規(guī)范使用。

8）保證測量系統(tǒng)的大范圍使用。在GPS高程測量系統(tǒng)工作過程中，是容易受到單個(gè)衛(wèi)星等其他復(fù)雜條件的影響的，大范圍的使用就能盡量減少這種小范圍的影響，使得數(shù)據(jù)的收集與分析更加準(zhǔn)確。

總的來說，通過人為的嚴(yán)格的控制，在大的范圍內(nèi)，空曠的地區(qū)使用這一靜態(tài)測量技術(shù)，能夠有效地避免不利因素對(duì)測量結(jié)果的影響，使得測量的結(jié)果更加準(zhǔn)確、精準(zhǔn)，從而滿足各種需求。

3 應(yīng)用前景

隨著社會(huì)的發(fā)展科技的進(jìn)步，在科學(xué)技術(shù)空前發(fā)展的時(shí)期，傳統(tǒng)的測量技術(shù)不僅需要大量轉(zhuǎn)點(diǎn)，其測量結(jié)果也不夠精確，越發(fā)不能適應(yīng)人們的發(fā)展需求。在運(yùn)用GPS測量過程中，融合傳統(tǒng)的網(wǎng)布技術(shù)，利用觀測點(diǎn)收集來的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，加以專業(yè)化的數(shù)據(jù)處理，就能夠獲得準(zhǔn)確的三維坐標(biāo)。在21世紀(jì)，GPS的動(dòng)態(tài)與靜態(tài)測量技術(shù)日益被各個(gè)領(lǐng)域所運(yùn)用，在國土資源分配、氣象監(jiān)測、安全監(jiān)測方面起到了舉足輕重的作用。同時(shí)，誤差在任何測量中都是存在的，在GPS靜態(tài)技術(shù)中也存在誤差現(xiàn)象，如果找到相關(guān)規(guī)律，就能夠采取相應(yīng)的措施減少誤差的影響，就能夠提高測量結(jié)果的精準(zhǔn)度。從大致上看來，GPS中的誤差來源有以下三種：1）單個(gè)衛(wèi)星存在的誤差；2）信號(hào)傳輸過程的誤差；3）接收機(jī)接受信號(hào)的誤差。其中，在外部或者儀器質(zhì)量問題中導(dǎo)致的周跳對(duì)精準(zhǔn)的觀測值會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重影響，這是因?yàn)樵谔幚頂?shù)據(jù)時(shí)，往往是那些小于十周的周跳而不是大于十周的周跳容易被消除，介于這個(gè)原因，就可以利用相關(guān)軟件來解決周跳過小的問題，放大周跳值。提高數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)值的關(guān)鍵在于合理處理和修復(fù)周跳值，所以清除掉數(shù)據(jù)中的周跳值能夠使測量結(jié)果精確到厘米，與此同時(shí)，精確的起算點(diǎn)的坐標(biāo)對(duì)于結(jié)果的精確度也是至關(guān)重要的。

4 結(jié)論

GPS的靜態(tài)測量應(yīng)用在科技發(fā)達(dá)的今天起著重要的作用，它能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)化、全天候、多維度、高質(zhì)量的測量工作，得到了測繪者的普遍好評(píng)，極大地提高了工作者的工作效率，方便將實(shí)時(shí)的信息提供給人們，在社會(huì)的各個(gè)領(lǐng)域如地殼運(yùn)動(dòng)監(jiān)測、氣象變化監(jiān)測、航空攝影監(jiān)測等方面做出了重要的貢獻(xiàn)，是控制監(jiān)測領(lǐng)域的一次重大的科技變革。

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1674-6708（2015）138-0113-02