【導讀】星導航與定位系統(tǒng)。其應用技術已遍及國民經濟的各個領域。它是以衛(wèi)星為基礎的無線電衛(wèi)。能，而且具有良好的抗干擾性和保密性。因此，GPSRTK技術率先在大地測量、工程測量、航空攝影測量、海洋測量、城市測量等測繪領域得到了應用。本文將介紹GPS在工程控制測。量中的應用，并提出幾點體會。PositioningSystem的字頭縮寫詞NAVSTAR/GPS的簡稱。它的含義是利用導航。20世紀70年代開始研制，歷時20年，耗資200億美元，于1994年全面建成，GPS是現(xiàn)代科學技術發(fā)展的結晶，已成為導航技術現(xiàn)代化的里程碑。援發(fā)揮了前所未有的重要作用。

　　

【正文】 精度尚不能滿足四等以上的技術要求，且需要 6 個已知水準點進行曲面擬合的條件 ，故高程控制我們采用了四等水準測量，沿線布設了兩條四等水準附合 路 線。 （ 1）獨立觀測環(huán)或附合路線的邊數(shù) N≤8 （四等）。 （ 2）可靠性指標 η≥30% 21 （ 3）平均重復設站率 R＞ （ 4）同步觀測時間 不少于 45min （ 5）點位幾何圖形強度因子 PDOP≤6 根據(jù)交通部門的要求，首級 GPS 控制網(wǎng)，布設等級為四等，很明顯主控制二級導線沿老公路布設成附合導線最為經濟合理。四等 GPS 網(wǎng) 的 布設是平面控制成敗的關鍵，為了確保 GPS 成果的精度 和 可靠性，有效地發(fā)現(xiàn)粗差 ， GPS 網(wǎng)中的獨立基線必須構成一 定數(shù)量的 獨立環(huán)或附合路線，從而形成一些幾何檢核條件。按照交通部《公路勘測規(guī)范》（ JTJ06199）的要求，二級導線總長限制在 6 公里以內（不大于 20 條邊），則沿 路 布設 的 GPS 點間距不能超過 6 公里，另考慮到加密控制測量，盡力減少精度損失，增加方位角閉合差的檢核條件，我們將二級導線布設為有定向的附合導線形式。由于受到二級導線平均邊長，邊數(shù)以及全站儀觀測連接角通視條件的限制，故 GPS 一對點的邊長及間距也不宜過長，綜合上述因素，結合測區(qū)情況，我們在全線每約 5 公里左右設置一對相互通視的 GPS 點。平面四等 GPS 控制網(wǎng)的布點方案，我們選 擇 了沿線兩側 交 錯布設 的 導線網(wǎng)形式。 選點是平面控制的一個重要環(huán)節(jié)。外業(yè)選點前，應收集測區(qū)現(xiàn)有的三角點、水準點及 1/10000 地形圖資料，根據(jù)現(xiàn)有測量資料實地踏勘，了解測區(qū)交通現(xiàn)狀，通視條件及標志的可靠程度等，在此基礎上，先進行圖上的概略布點，然后再進行實地選點工作。選取 GPS 控制點應考慮以下因素。（ 1）點位應選在土質堅硬，且便于觀測架設儀器的地塊上，或設置在固定建筑物 樓頂 上，便于保存。（ 2）點位選擇在視野開闊，視場內一般不應有高度角大于 15176。 的成片密布樹木及其它障礙物。（ 3）點位附近不應有強烈干擾衛(wèi)星信號接收的物體。點位 距離 較大功率無線電發(fā)射源應不少于 200 米（如電視臺、微波站等），距離 220KV 以上電力線路應不少于 50 米（ 10KV 以下電力線可不考慮）。（ 4）附近不應有強烈反射衛(wèi)星信號的物體（如大型建筑物等）。（ 5）交通較為便利，并有利于加密控制測量的使用。（ 6）點位周圍應避免在大面積的平靜水邊，避免 GPS 信號的多路徑反射效應。 埋石宜采用預制混凝土標石，現(xiàn)場開挖坑后，在坑底首先應現(xiàn)澆 20 厘米厚的混凝土，然后再現(xiàn) 場 填實標石周圍，待沉降穩(wěn)定 后，方可進行平面控制測量。 外業(yè)觀測采用三臺 4600LSⅡ 型 GPS 單頻接收機測量。 ①準備工作：利用國家三角點作為已知點時，應將儀器架設在覘標的基板臺部位（如標籠圓筒及其支架）或全部拆除，可用全站儀提前將標石中心投影到基板臺上。 22 ②外業(yè)觀測前應利用隨機軟件進行當日的衛(wèi)星可見性預報， 繪制 GPS 測量工作圖， 制定 同步 觀測計劃表 ，便于統(tǒng)一指揮，協(xié)調作業(yè)。 ③作業(yè)時應盡量保證各站同時開機、同時關機。 ④觀測時間，應根據(jù)基線長短和點位環(huán)境情況來確定。如利用快速解算功能，邊長＞ 5km 觀測 時間應達到 45min， 5km 以內觀測時可放在 2030 分鐘，根據(jù)觀測當日的衛(wèi)星預報圖，將基線最長邊放在衛(wèi)星狀況最好的時段來測量， 點位 環(huán)境欠佳 時，可適當增加觀測時間。 ⑤連接方式：采用邊連接或混合式連接為宜。 ⑥外業(yè)觀測與記錄。使用 4600LSⅡ 型接收機時，打開電源前，首先應做好測前接收機天線對中、整平 和量 高 等 工作， 尤其 注意腳架 應 踩實 ， 然后再認真填寫記錄 手 簿，繪制點位略圖。 ⑦觀測時應防止人員或其它物體觸動天線或遮擋信號。 ⑧接收機開始記錄數(shù)據(jù)后，應隨時注意衛(wèi)星信號、電源、自動記錄顯示有無異常，當出現(xiàn)異常時 ，應及時通知其它測站作出相應的處理或調整觀測計劃。 GPS數(shù)據(jù)處理 GPS 數(shù)據(jù)處理的流程為：數(shù)據(jù)采集 → 數(shù)據(jù)傳輸 → 信息數(shù)據(jù)編輯（點名、點號、天線高） → 基線解算 → 網(wǎng)平差計算。 GPS 計算 重點是 ：處理 GPS 基線、查看環(huán)閉合差報告以及平差三個環(huán)節(jié)。在基線處理之前，先將時段命令打開，對質量不好的時段進行處理，凸起的要去掉，另外在觀測很短時間就消失的衛(wèi)星要刪除。有時由于衛(wèi)星的 個 數(shù)較少，可以把一些衛(wèi)星有條件的保留下來，每一時段的衛(wèi)星數(shù) 應 不少于 5 顆。 基線解算即選取網(wǎng)中所有基線，可以在“測量”中選擇處理 GPS 基線命令，也可以用左側處理基線的圖標，對基線進行處理，在處理 GPS 基線可以 確認 一下基線的處理形式，主要是改變衛(wèi)星高度截止角、電離層 和 對流層模型改正方式 。質量控制是基線解算質量的三個衡量標準，即比率、參考變量、均方根（ rms），比率 應 大于 3，越大越好，相對定位精度因子 RDOP 參考變量 應 小于 5，越小越好，rms 也是越小越好，一般應小于 1cm。數(shù)據(jù)剔除率一般控制在 1020%，對于不合格基線或合格基線提高精度，只需對采集數(shù)據(jù)進行精化處理，其方案為（ 1）刪除、放棄某顆質量差的衛(wèi)星；（ 2）裁除質量差的時段（如衛(wèi)星 失鎖等）；（ 3）通過改變截止高度角。觀測環(huán)境好，高度截止角 可 降低一點，把高度角最高的 衛(wèi)星作為基準星。處理完畢后可以看到基線長度，解算類型（固定 解 ，否則要重新處理），點擊每條基線，可以查看基線解算報告，主要 是 查看未固定基線的公用衛(wèi)星、衛(wèi)星殘差等，衛(wèi)星殘差一般 應 不超過 177。 范圍，對于殘差大的衛(wèi)星，可從時段里將該衛(wèi)星數(shù)據(jù)部分刪除。 基線解算完成后，從報告工具條下查看環(huán)閉合差報告，或者點擊左側環(huán)閉合差圖標?？梢栽诓榭喘h(huán)閉合差的同時，在設置中選擇要顯示的項目，如環(huán)節(jié)點數(shù)， 23 閉合環(huán)通過數(shù)、失敗數(shù)，以及環(huán)失敗細節(jié)等 均可根據(jù)實際需要進行選擇。 環(huán)閉合差驗算均通過時，可進入網(wǎng)平差部分，在網(wǎng)平差之前，須對基線進行選擇，選擇基線的基本原則是： （ 1）只選擇同步圖形中的獨立基線。 （ 2）所選基線不僅其同步環(huán)檢查合格，更應是非同步環(huán)檢查合格，否則就應懷疑環(huán)中某一條或幾條基線的處理結果不夠理想，換之以對應同步圖形中的其它基線或作精化處理，或舍去不用。 （ 3）不應出現(xiàn)自由基線。 網(wǎng)形選擇時需注意： （ 1）獨立觀測環(huán)邊數(shù)四等 ≤8 。 （ 2）閉合差驗算須符合要求，越小越好。 網(wǎng)形及基線處理好后可進行無約束平差 ，無約束平差的目的是檢驗網(wǎng)自身的質量及獲取大地高數(shù)據(jù)，為高程擬合作準備。 平差前將平差基準選擇好，然后平差，在報告中查看網(wǎng)平差報告，如果通過，則繼續(xù)進行約束平差，失敗則要進行加權策略再平差。加權策略對話框中應選用純量列：選擇所有觀測值，純量類型選擇交替，確定后進行平差，直到通過為止，然后查看網(wǎng)平差報告，查看點位誤差分量及邊長相對中誤差，若滿足則將報告存。 無約束平差中基準若選擇 54 北京坐標系，還需進行約束平差，消除系統(tǒng)誤差，因高程采用了四等水準測量，故我們選擇了二維約束平差（約束平差即指在平差下拉 菜單中選擇點），輸入已知點坐標，北東二維固定，確定后再次進行平差直到通過為止，點擊左側測點報告即可看到各點坐標，報告另存即可。 第 5章 結論 GPS 技術具有精度高、速度快、不受氣候條件及通視條件的限制等優(yōu)點，另外， GPS 接收機具有自動觀測的特點，這為實現(xiàn)大型工程建筑物變形監(jiān)測的自動化奠定了基礎。實踐證明， GPS 是一種值得選用的有效方法，三維坐標的測定變得簡單，因此，該技術除應用于航天、航海等領域外，已廣泛應用于工程測量的建立工程測量控制網(wǎng)、 RTK 下的碎部測暈與放樣、區(qū)域差分系統(tǒng)下碎部測量與放樣以及變形監(jiān) 測建的各個領域，且 GPS 測量不僅可以節(jié)省經費，更重要的是高效率和實時性，用 GPS 測量測定的大地高來研究工程測量和變形監(jiān)測沉降變化是大地測量的一個研究方向。但隨著科學的發(fā)展， GPS 技術應用前景將更加廣闊 幾點體會 （ 1） GPS 作業(yè)布點靈活，不受周圍通視條件和邊長的限制，非常適合于地形條 24 件困難地區(qū)，局部重點工程地區(qū)等，與常規(guī)儀器全站儀相比 GPS 的這些優(yōu)勢可免去大量的中間地面觀測，以馬橫線為例，由于測區(qū)已知點較少，以全站儀沿 線 應布設一級導線并與已知點構成足夠的導線 環(huán) ，中間至少要多測 50km 長導線，要 多 花 8 個組日，經初步估算， 現(xiàn)在的工作 效率提高了 2倍 多 。 （ 2） GPS 測量可以大大提高成果質量，它不受人為因素的影響，整個作業(yè)過程全由微電子技術、計算機技術控制，自動記錄、自動數(shù)據(jù)處理、自動平差計算。 （ 3）雙頻 GPS RTK 技術 將 徹底改變公路測量模式， RTK 能實時地得出所在位置的空間三維坐標。它可以直接進行實時放樣、中樁測量、點位測量等。 （ 4） GPS 測量可以極大地降低勞動強度，提高作業(yè)效率。一般 公認 GPS 測量作業(yè)效率為常規(guī)測量方法的 23 倍。 （ 5） GPS 高精度高程測量同高精度的平面測量一樣，是 GPS 測量應用的 重要領域。特別是在當前高等級公路逐漸向山嶺丘陵地區(qū)發(fā)展的情況下，往往由于地區(qū)地形條件的限制，實施常規(guī)幾何水準測量有困難， GPS 高程測量無疑是一種有效的手段。 （ 6） GPS 觀測時間、連接方式、網(wǎng)形布設，可根據(jù)實際情況靈活考慮，如星歷不好，周圍環(huán)境較差或測距邊較長，應適當增加觀測時間，相反，可縮短觀測時間，同時應根據(jù)網(wǎng)形的等 級 ，考慮連接方式，以達到 最優(yōu)化的 目 標 。 25 參考文獻 [1] 胡伍生，高成發(fā) .GPS 衛(wèi)星測量原理與應用 [M].北京：北京人民交通出版社， 2020 [2] 徐紹銓 .GPS 原理及應用 [M].武漢：武漢測繪科技大學出版社 . 2020 [3] 周立，王繼剛等 . 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