陳 榆

（浙江正元地理信息有限責(zé)任公司，浙江 德清 313200）

1 GPS定位技術(shù)基本概述

GPS定位技術(shù)是以新一代的精密衛(wèi)星導(dǎo)航為基礎(chǔ)的先進(jìn)的定位技術(shù)，其具有全球性、全天候以及連續(xù)性的三維導(dǎo)航和定位能力，同時(shí)GPS定位技術(shù)的抗干擾性也比較強(qiáng)。目前在測繪領(lǐng)域中對GPS定位技術(shù)的應(yīng)用比較廣泛，其應(yīng)用優(yōu)勢主要包括以下幾點(diǎn)：第一，GPS定位技術(shù)在應(yīng)用過程中對觀測站之間的測量通視要求較低。在測量過程中，對控制點(diǎn)的位置，可以按照測量的實(shí)際需要進(jìn)行布設(shè)。觀測站之間的通視性要求極低?？梢蕴岣哌x點(diǎn)的靈活性，極大地減少測繪工作的復(fù)雜性和難度。但是在應(yīng)用GPS定位技術(shù)時(shí)，最好保持測站上空處于開闊狀態(tài)。第二，GPS受控制網(wǎng)的幾何圖形限制相對較小。在GPS定位技術(shù)應(yīng)用過程中，控制網(wǎng)幾何圖形對其測量精度的影響比較小，幾乎可以忽略不計(jì)。點(diǎn)與點(diǎn)之間的距離長短可以根據(jù)實(shí)際的測量需求進(jìn)行確定。第三，GPS定位精度比較高。在GPS定位技術(shù)測量時(shí)，布設(shè)點(diǎn)的精度比較均勻，這樣能夠在很大程度上確保測量精度。第四，GPS技術(shù)能夠準(zhǔn)確地測量出測區(qū)的三維坐標(biāo)。GPS定位技術(shù)在對平面坐標(biāo)進(jìn)行精確的測量時(shí)，能夠?qū)τ^測站的大地高程進(jìn)行有效的測定[1]。

2 常規(guī)測量方法存在缺陷

傳統(tǒng)的平面控制測量過程中，一般會(huì)使用導(dǎo)線形式完成，測量過程包括符合導(dǎo)線、閉合導(dǎo)線以及節(jié)點(diǎn)導(dǎo)線網(wǎng)的形式，這種常規(guī)測量方法存在一定的缺陷，會(huì)影響城市控制測量的效率和質(zhì)量。主要的缺陷表現(xiàn)在以下方面：首先，受幾何圖形的限制比較大。在測量過程中，測量規(guī)范對符合導(dǎo)線、閉合導(dǎo)線以及節(jié)點(diǎn)導(dǎo)線的長度要求比較嚴(yán)格。一般情況下，城市一級(jí)電磁波的測距閉合或者附合導(dǎo)線的長度要在3.8 km以下，平均邊長不能超過300 m。但實(shí)際的測量作業(yè)過程中，很難滿足這一規(guī)定，會(huì)出現(xiàn)超規(guī)范的作業(yè)情況，影響測量工作的質(zhì)量。其次，和國家控制點(diǎn)進(jìn)行聯(lián)測的困難比較大。國家的大地點(diǎn)破壞比較嚴(yán)重，會(huì)嚴(yán)重影響測量作業(yè)的順利開展，特別是有些測區(qū)距離高等級(jí)控制點(diǎn)的距離特別遠(yuǎn)，在幾十公里以上都找不到聯(lián)測點(diǎn)，增加城市控制測量工作的難度。最后，受通視條件的限制比較大。地面通視比較困難，會(huì)對常規(guī)控制測量工作的質(zhì)量產(chǎn)生較大影響，特別是在一些密林地區(qū)以及地形比較復(fù)雜的地區(qū)，可能無法展開常規(guī)控制測量作業(yè)[2]。

3 GPS定位技術(shù)在城市控制測量中的應(yīng)用

隨著我國城市化進(jìn)程的不斷加快，城市建設(shè)的發(fā)展比較迅速，特別是城市道路在不斷擴(kuò)建之中，導(dǎo)致城市等級(jí)導(dǎo)線點(diǎn)遭受越來越嚴(yán)重的破壞，這會(huì)在很大程度上增加城市規(guī)劃、地籍調(diào)查、房產(chǎn)測繪以及各種測繪的工作困難程度。將GPS定位技術(shù)應(yīng)用在城市控制測量過程中，可以有效地克服城市控制測量過程中的問題，提高城市控制測量工作的效率。并且GPS定位技術(shù)的作業(yè)方法比較多樣化，減輕人力工作的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高測量的精準(zhǔn)度，確保城市控制測量的質(zhì)量。

3.1 測量前的準(zhǔn)備工作

在此次測量過程中，主要根據(jù)《全球定位系統(tǒng)城市測量技術(shù)規(guī)程》以及《城市測量規(guī)范》完成測量控制工作。測量過程中主要使用Trimble 4600LS單頻接收機(jī)完成測量過程，接收機(jī)的數(shù)量為三臺(tái)。三臺(tái)單頻接收機(jī)出廠時(shí)指標(biāo)測試均為合格。在測量作業(yè)之前，測量儀器計(jì)量檢定站已經(jīng)對三臺(tái)儀器進(jìn)行了有效的檢測工作，保證單頻接收機(jī)的性能和精度符合所依據(jù)的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)。

3.2 布網(wǎng)與選點(diǎn)控制

在此次城市控制測量過程中，測區(qū)內(nèi)有兩個(gè)城市的四等導(dǎo)線點(diǎn)，原有的兩個(gè)點(diǎn)保存的比較完好，可以直接應(yīng)用在下一級(jí)控制測量的起算數(shù)據(jù)內(nèi)。GPS控制網(wǎng)主要由兩個(gè)城市四等導(dǎo)線點(diǎn)和30個(gè)城市一級(jí)點(diǎn)組成。其中包括原本的城市一級(jí)導(dǎo)線點(diǎn)四個(gè)。采用的三角形網(wǎng)對控制網(wǎng)進(jìn)行布設(shè)，主要因?yàn)槿切尉W(wǎng)的自檢能力比較強(qiáng)，并且能夠保證控制網(wǎng)的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，從而確保GPS控制網(wǎng)的可靠性和穩(wěn)定性。在選擇點(diǎn)位過程中，要保證點(diǎn)位選擇方便其他測量手段進(jìn)行。這樣能夠在一定程度上提高聯(lián)測效率和質(zhì)量。同時(shí)要保證點(diǎn)能夠長期保存，這樣可以方便安裝至儀器，同時(shí)要保證布設(shè)點(diǎn)與大功率無線電發(fā)射源的距離在不受干擾的范圍內(nèi)，與高壓輸電線的距離不能在50 m之內(nèi)。

3.3 測量過程中的技術(shù)要求

將GPS定位技術(shù)應(yīng)用在城市控制測量過程中，要保證城市一級(jí)GPS網(wǎng)的技術(shù)要求滿足以下標(biāo)準(zhǔn)：平均距離為1 km；a在10 mm以下；b （1×10-6） 不能超過10；最弱邊的相對中誤差為1/20 000。而城市一級(jí)GPS網(wǎng)的外業(yè)觀測技術(shù)要求標(biāo)準(zhǔn)為：衛(wèi)星高度角要在15°以上，最小為15°；而有效觀測衛(wèi)星的數(shù)量要在四個(gè)以上；時(shí)段的長度要在45 min以上；數(shù)據(jù)采樣間隔在10～60 s之間。

3.4 數(shù)據(jù)處理內(nèi)容

在對相關(guān)的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理的過程中，主要分為以下步驟：第一，導(dǎo)入數(shù)據(jù)。利用相關(guān)的數(shù)據(jù)處理軟件，將每天觀測到的數(shù)據(jù)導(dǎo)入到計(jì)算機(jī)內(nèi)，然后對數(shù)據(jù)文件進(jìn)行編輯，以測站名、天線高以及天線類型等為主要編輯信息。第二，基線處理過程。對基線進(jìn)行計(jì)算時(shí)，按照兩點(diǎn)的同步觀測載波相位觀測值進(jìn)行相對定位計(jì)算。同時(shí)計(jì)算兩點(diǎn)間的坐標(biāo)差。在進(jìn)行基線解算時(shí)，主要利用的是Trimble公司提供的TGO軟件對相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行解算，使用雙差固定解作為基線解算的模型。在對基線進(jìn)行解算時(shí)，只能對最小衛(wèi)星高度角以上的衛(wèi)星進(jìn)行解算，一般取15°作為最小高度角。在基線解算過程中使用的星歷是廣播星歷。根據(jù)GPS處理列表中的比率和高參考方差的基線進(jìn)行進(jìn)一步分析。第三，自由網(wǎng)平差。在自由網(wǎng)平差的基準(zhǔn)是WGS-84坐標(biāo)系統(tǒng)。每一項(xiàng)質(zhì)量檢驗(yàn)達(dá)到相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)要求時(shí)，根據(jù)所有獨(dú)立的基線編制成閉合圖形。同時(shí)，要以三維基線向量以及相應(yīng)的方差協(xié)方差陣作為觀測信息。在確定起算數(shù)據(jù)時(shí)，主要以一個(gè)點(diǎn)的WGS-84三維坐標(biāo)為主。第四，約束平差。約束平差的主要目的是對預(yù)處理和無約束平差的各種檢查之后的GPS向量網(wǎng)進(jìn)行多個(gè)固定點(diǎn)的約束差計(jì)算[3]。

4 結(jié)語

綜上所述，對GPS定位技術(shù)在城市控制測量中的應(yīng)用進(jìn)行研究之后發(fā)現(xiàn)，GPS定位技術(shù)在城市控制網(wǎng)中能夠得到比較有效的應(yīng)用，并且隨著GPS定位技術(shù)的不斷改進(jìn)和發(fā)展，其應(yīng)用范圍也在不斷擴(kuò)大。能夠充分的應(yīng)用在城市各級(jí)控制網(wǎng)的加密過程中、區(qū)域網(wǎng)的控制過程中、工程定位過程、坐標(biāo)測定工作以及規(guī)劃小區(qū)的平面控制過程中。在城市控制測量中應(yīng)用GPS定位技術(shù)時(shí)，首先要對GPS的選點(diǎn)要求有全面具體的了解。在此基礎(chǔ)上，要根據(jù)城市控制點(diǎn)的適用性，綜合考慮高層布點(diǎn)和地面布點(diǎn)的準(zhǔn)確性和合理性。如果條件允許的情況下，要加大地面布點(diǎn)，特別是主要道路交叉口的布點(diǎn)，要保證其實(shí)用性。除此之外，在考慮中心城區(qū)布點(diǎn)時(shí)，要對城郊的布點(diǎn)范圍進(jìn)行充分考慮，這樣才能夠保證城市發(fā)展和郊區(qū)建設(shè)的協(xié)調(diào)與統(tǒng)一。