淺談GPS動態(tài)測量技術(shù)優(yōu)劣性（2）

徐坤

[摘要]隨著現(xiàn)代社會科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和進(jìn)步，建筑投資規(guī)模大，建筑使用功能復(fù)雜，使得對設(shè)計(jì)的要求越來越高。對于建筑工程，使用傳統(tǒng)的測量方法已經(jīng)顯示出了它的局限性，而利用GPS測量技術(shù)，可以有效的實(shí)現(xiàn)對于建筑物變形的監(jiān)測。它具有傳統(tǒng)測量方法無可比擬的優(yōu)越性，已經(jīng)在越來越多的測繪工程領(lǐng)域中得到了應(yīng)用，有著顯著的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益。

[關(guān)鍵詞]GPS動態(tài) 測量技術(shù) 優(yōu)劣性

[中圖分類號] P228.4 [文獻(xiàn)碼] B [文章編號] 1000-405X（2015）-3-284-1

0引言

近年來，GPS系統(tǒng)因具有全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)以全天候、高精度、自動化、高效益等功能，能為各類用戶提供精密的三維坐標(biāo)、速度和時(shí)間等優(yōu)點(diǎn)，其技術(shù)的應(yīng)用已遍及我國國民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)領(lǐng)域，取得了好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。

1 GPS動態(tài)測量技術(shù)的工作原理

1.1實(shí)時(shí)載波相位差分

眾所周知，我們在進(jìn)行GPS定位時(shí)，會受到各種各樣的因素的影響，為了得到更精確的數(shù)據(jù)消除誤差源，必須將兩臺以上的GPS接收機(jī)同步工作，GPS靜態(tài)測量是將各個(gè)接收機(jī)獨(dú)立工作觀測，并使用處理軟件進(jìn)行差分解算。在RTK測量單方面來說，仍然是差分解算，但這是實(shí)時(shí)的差分計(jì)算。所以說，兩臺接收機(jī)（一臺流動站，一臺基準(zhǔn)站）都在觀測衛(wèi)星數(shù)據(jù)，同時(shí)，基準(zhǔn)站也通過接收機(jī)發(fā)射電臺，把所接收到的載波相位信號或載波相位差分改正信號發(fā)射出去；那么，流動站同時(shí)接收衛(wèi)星信號和電臺接收機(jī)準(zhǔn)站的電臺信號；在這兩信號的基礎(chǔ)上，流動站的固化軟件便可以實(shí)現(xiàn)差分計(jì)算，從而可以精確地定出基準(zhǔn)站與流動站的空間相對位置關(guān)系。

1.2坐標(biāo)轉(zhuǎn)換

空間相對位置關(guān)系不是我們要的最終值，因此還有一步工作就是把空間相對位置關(guān)系納入我們需要的坐標(biāo)系中。GPS直接反映的是WGS-84坐標(biāo)，而我們平時(shí)用的則是北京54坐標(biāo)系或西安80坐標(biāo)系，所以要通過坐標(biāo)轉(zhuǎn)換把GPS的觀測成果變成我們需要的坐標(biāo)。這個(gè)工作有多種模型可以實(shí)現(xiàn)，我們的軟件采用的是平面與高程分開轉(zhuǎn)換，平面坐標(biāo)變轉(zhuǎn)換采用先將GPS測得成果投影成平面坐標(biāo)，在用已知控制點(diǎn)計(jì)算二維相似變換的四參數(shù)，高程則采用平面擬合或二次曲面擬合模型，利用已知水準(zhǔn)點(diǎn)計(jì)算出該測區(qū)的待測點(diǎn)的高程異常，從而求出他們的高程。

2 GPS測量的優(yōu)越性

（1）測站間無須通視。GPS測量不要求測站之間互相通視只需測站上空開闊即可因此可節(jié)省大量的造標(biāo)費(fèi)用。GPS這一特點(diǎn)，使得圖形注記更加快捷、方便，用戶可根據(jù)實(shí)際情況自由設(shè)置其顯示、輸出的狀態(tài)。CPS測量只要求測站上空開闊，與衛(wèi)星間保持通訊即可，不要求測站之間互相通視，因而不再需要建造覘標(biāo)；

（2）定位精度準(zhǔn)確。一般雙頻GPS接收機(jī)（標(biāo)稱精度5mm+1ppm？D，D以km計(jì)），而紅外儀器的標(biāo)稱分辨率為5mm+5ppm， GPS測量精度與其旗鼓相當(dāng)，但隨著間隙距離的進(jìn)一步增加，GPS測量更具有優(yōu)越性；

（3）能夠提供三維坐標(biāo)。GPS測量相對經(jīng)典的測量技術(shù)，具有定位精度高、觀測時(shí)間短、操作簡便、全天候作業(yè)等優(yōu)點(diǎn)，可同時(shí)精確測定測站點(diǎn)的三維坐標(biāo)，其高程精度已可滿足四等水準(zhǔn)測量的要求。

3 GPS測量技術(shù)與大地測量技術(shù)的應(yīng)用及比較

3.1應(yīng)用大地測量技術(shù)

大地測量技術(shù)主要采用大地測量儀器如全站儀、經(jīng)緯儀、測距儀等對所布設(shè)的控制網(wǎng)進(jìn)行測量。該工程控制網(wǎng)采用邊角網(wǎng)，高程采用測距三角高程，使用全站儀按照觀測技術(shù)要求進(jìn)行施測。

3.2應(yīng)用GPS靜態(tài)測量技術(shù)

GPS靜態(tài)測量技術(shù)就是根據(jù)制定的觀測方案， 將幾臺GPS接收機(jī)安置在構(gòu)成同步環(huán)的待定點(diǎn)（未知點(diǎn)）上同時(shí)接收衛(wèi)星信號，直至將所有環(huán)路觀測完畢。

GPS 技術(shù)用于建立大地控制網(wǎng)，在確定平面位置的同時(shí)，能夠以很高的精度確定控制點(diǎn)間的相對大地高差， 由于地形圖測繪和工程建設(shè)都依據(jù)水準(zhǔn)高程， 因此必須把GPS測得的大地高差轉(zhuǎn)化為水準(zhǔn)高差，才便于工程建設(shè)使用。通常的方法是：1、采用一定密度及合理分布的GPS 水準(zhǔn)高程聯(lián)測點(diǎn)（即GPS 點(diǎn)上聯(lián)測水準(zhǔn)高程），用數(shù)學(xué)手段擬合區(qū)域大地水準(zhǔn)面。2、利用區(qū)域地球重力場模型來改化GPS大地高為水準(zhǔn)高。

4 RTK測量技術(shù)存在的不足

4.1高程異常問題

RTK作業(yè)模式對高程的轉(zhuǎn)換要求必須精確。但是我國現(xiàn)有的高程異常圖存在誤差，尤其是在山區(qū)，誤差更大，甚至在有些地區(qū)還沒有。這就加大了GPS大地高程轉(zhuǎn)換至海拔高程工作的困難，精度也變得不均勻。

4.2數(shù)據(jù)鏈傳輸過程中的干擾

數(shù)據(jù)鏈傳輸過程中會受到障礙物和高頻信號源的干擾，在山區(qū)和城市樓房密集區(qū)數(shù)據(jù)鏈傳輸信號常會受到限制，使得信號在傳輸過程中大大衰減，嚴(yán)重影響到作業(yè)的半徑和作業(yè)的精度。

4.3多路徑效應(yīng)的問題

多路徑效應(yīng)是RTK定位測量誤差中最嚴(yán)重的一種誤差，在一般的情況下，多路徑誤差可達(dá)在1～5cm，而且多路徑誤差的大小還會發(fā)生周期變化，一般以5～ 20min為周期。同時(shí)多路徑效應(yīng)的的問題也是GPS靜態(tài)技術(shù)所面臨的問題。

4.4受衛(wèi)星狀況限制

在沒有足夠的衛(wèi)星數(shù)的情況下，會影響PTK的初始化完成，在城市高樓密布區(qū)、高山峽谷的深處、密集森林區(qū)衛(wèi)星信號會長時(shí)間被遮擋，嚴(yán)重影響到一天在中可作業(yè)時(shí)間，且還會導(dǎo)致失鎖現(xiàn)象。RTK測量還與數(shù)據(jù)鏈的性能及衛(wèi)星的分布有關(guān)，并且測量的結(jié)果為獨(dú)立觀測值，缺乏兼容性的檢驗(yàn)。

4.5初始化的時(shí)間

初始化是RTK系統(tǒng)能不能進(jìn)行實(shí)時(shí)準(zhǔn)確定位的最關(guān)鍵一步，在林區(qū)、山區(qū)及城市樓房密集區(qū)等地作業(yè)時(shí)，會有較多的GPS衛(wèi)星信號被阻擋，故易引起衛(wèi)星失鎖，參考站的數(shù)據(jù)信號發(fā)生中斷，初始化的時(shí)間較長，有時(shí)還需要重新初始化，使得測量的精度和效率降低。

5結(jié)束語

綜上所述，GPS動態(tài)測量技術(shù)存在很多優(yōu)秀的方面，如能有效的提高工作效率，減少工作人員數(shù)量，降低工作成本。但也有很多的局限性，像衛(wèi)星、工作環(huán)境等因素都能影響到測量的精度和測量的時(shí)間。只有理解GPS動態(tài)測量技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)，才能更好的發(fā)揮其優(yōu)勢，考慮到不足，更好的運(yùn)用到實(shí)際工作中去。

參考文獻(xiàn)

[1]董思學(xué)，鄭南山，實(shí)時(shí)動態(tài)差分GPS技術(shù)在高程測量中的應(yīng)用研究，科技信息2011年16期；

[2]高建盡，邵曉，GPS- RTK；測量技術(shù)實(shí)際工作中優(yōu)劣性分析，內(nèi)燃機(jī)與動力裝置，2009年第S1期；

[3]袁新強(qiáng)，GPS動態(tài)測量技術(shù)優(yōu)劣性分析，鐵道勘察，2006年 第3期.