關(guān)于基礎測繪中的GPS系統測量技術(shù)探究
論文關(guān)鍵詞：GPS系統 測量技術(shù) 基礎測繪 探討
論文摘要：本文對GPS定位系統在應用中建立工程測量控制網(wǎng)、RTK 下的碎部測量與放樣、區域差分系統下碎部測量與放樣以及變形監測作出了探討，并對GPS 技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行了分析，供同行參考。
21世紀是信息化的時(shí)代，而作為信息化產(chǎn)業(yè)技術(shù)方向的一部分，測繪專(zhuān)業(yè)在數字地球概念中扮演著(zhù)重要的角色。而GPS全球定位系統具有性能好、精度高、應用廣的特點(diǎn)。在測繪領(lǐng)域中，GPS系統已廣泛用于大地測量、工程測量、航空攝影測量及地形測量等各個(gè)領(lǐng)域。通過(guò) GPS靜態(tài)測量和 GPSRTK測量技術(shù)在性能特點(diǎn)、作業(yè)方法、技術(shù)條件及應用效果的分析，指出GPS技術(shù)在房產(chǎn)基礎測量中具有傳統測量技術(shù)無(wú)可比擬的優(yōu)勢。
1、GPS靜態(tài)測量應用于房產(chǎn)平面控制測量
1．1GPS靜態(tài)測量模式
GPS靜態(tài)測量有常規靜態(tài)測量與快速靜態(tài)測量2種模式。
常規靜態(tài)測量模式是采用 2臺(或 2臺以上) GPS接收機 ，分別安置在 1條或數條基線(xiàn)的兩端，同步觀(guān)測 4顆以上衛星，每時(shí)段根據基線(xiàn)長(cháng)度和測量等級觀(guān)測45 min以上的時(shí)間。
快速靜態(tài)測量模式是在一個(gè)已知測站上安置 1 臺 GPS接收機作為基準站，連續跟蹤所有可見(jiàn)衛星。移動(dòng)站接收機依次安置到各待測測站，每測站觀(guān)測數分鐘。
這兩種模式均可用來(lái)建立房產(chǎn)平面控制網(wǎng)。應用 GPS進(jìn)行房屋平面控制測量，點(diǎn)與點(diǎn)之間可以不要求互相通視，這樣就避免了常規測量中控制點(diǎn)位選取的局限性。只要使用的 GPS儀器精度與等級控制測量精度相匹配，控制點(diǎn)位的選取符合 GPS點(diǎn)位選取條件，那么所布設的 GPS網(wǎng)精度就完全能夠滿(mǎn)足房產(chǎn)測量規程要求。
1．2 GPS靜態(tài)測量的作業(yè)方法
1．2．1根據基線(xiàn)長(cháng)度確定靜態(tài)測量觀(guān)測時(shí)間
以拓普康 GPS為例，為達到測量精度要求，在進(jìn)行靜態(tài)測量時(shí)，可根據基線(xiàn)長(cháng)度和接收機的類(lèi)型確定觀(guān)測時(shí)間(表 1)。
表 1 根據基線(xiàn)長(cháng)度確定的 GPS靜態(tài)測量觀(guān)測時(shí)間
以上觀(guān)測的成果質(zhì)量易受鎖定的衛星數量、作業(yè)環(huán)境及各種干擾因素影響。為保證獲得良好的觀(guān)測成果，應做到：
(1)按相關(guān)的GPS規范要求選取觀(guān)測時(shí)間；
(2)新用戶(hù)應盡可能適當延長(cháng)設計觀(guān)測時(shí)間；
(3)單頻接收機最好不要用于觀(guān)測長(cháng)度超過(guò) 15 km的基線(xiàn) 。
1．2．2 外業(yè)觀(guān)測
(1)將 3臺接收機分別在測站點(diǎn)上對中、整平；
(2)接收機開(kāi)機，跟蹤GPS／GLONASS衛星的信號；
(3)在外業(yè)表格上記錄點(diǎn)號、儀器編號、天線(xiàn)高等信息；
(4)接收機跟蹤衛星穩定后，開(kāi)始記錄觀(guān)測數據；
(5)觀(guān)測一定時(shí)間后，接收機停止記錄觀(guān)測數據；
(6)接收機關(guān)機。
1．3GPS靜態(tài)測量特點(diǎn)
在布設控制網(wǎng)方面，GPS靜態(tài)測量較之常規方法具有以下特點(diǎn)：
(1)測量精度高。GPS觀(guān)測精度要明顯高于常規測量方法，其基線(xiàn)向量的相對精度一般在 1／10000～1／100000000之間，這是普通測量方法很難達到的。
(2)選點(diǎn)靈活、不需要建造覘標。GPS測量不要求測站間相互通視，不需要建造覘標，作業(yè)成本低，大大降低了布網(wǎng)費用。
(3)全天侯作業(yè)。在任何時(shí)間、任何氣候條件下，均可以進(jìn)行 GPS觀(guān)測，大大方便測量作業(yè)，有利于按時(shí)、高效地完成控制網(wǎng)的布設。
(4)觀(guān)測時(shí)間短。采用 GPS布設一般等級的控制網(wǎng)，每個(gè)測站上的觀(guān)測時(shí)間一般為 1～2個(gè)小時(shí)。采用快速靜態(tài)定位的方法，觀(guān)測時(shí)間更短。
(5)觀(guān)測、處理自動(dòng)化。采用 GPS布設控制網(wǎng)，觀(guān)測和數據處理過(guò)程均高度自動(dòng)化。
1．4 實(shí)例及效果
某房產(chǎn)基礎測繪項目區面積 100km2 ，需要布設三等 GPS控制網(wǎng)。根據規范要求，點(diǎn)與點(diǎn)之間平均距離為 5km，現場(chǎng)踏勘后共布設 13個(gè)點(diǎn)，埋石、觀(guān)測、數據解算共用時(shí)4個(gè)工作日。如果應用常規作業(yè)方法，以上工作量只能滿(mǎn)足在控制點(diǎn)上建造覘標的要求，而且控制點(diǎn)成果精度會(huì )大大降低，返工率也會(huì )因為數據采集受人為因素的干擾而升高。
2、GPS RTK測量技術(shù)應用于房產(chǎn)基礎圖測繪
2．1GPS RTK測量技術(shù)的基本特點(diǎn)
GPS RTK是指載波相位實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)差分(Real—Time Kinematic)定位，是 GPS定位的最新技術(shù)。
GPS RTK技術(shù)系統配置由基準站接收機、移動(dòng)站接收機 2部分組成�；鶞收窘邮諜C設在具有已知坐標(地勢較高處也可無(wú)已知坐標)的參考點(diǎn)上，連續接收所有可視 GPS衛星信號，并將測站的坐標、觀(guān)測值 、衛星跟蹤狀態(tài)及接收機工作狀態(tài)通過(guò)數 據鏈發(fā)送出去；移動(dòng)站接收機在跟蹤 GPS衛星信號的同時(shí)接收來(lái) 自基準站 的數據，通過(guò) 0TF(On The Fly)算法快速求解載波相位整周模糊度，獲取所在點(diǎn)相對于基準點(diǎn)的坐標和精度指標。
2．2 基準站的選定和建立
基準站的安置是順利進(jìn)行 RTK測量的關(guān)鍵，選址時(shí)應注意：
(1)避免在無(wú)線(xiàn)電干擾強烈的地區選址；
(2)基準站站址及數據鏈電臺發(fā)射天線(xiàn)必須具有一定的高度；
(3)為防止數據鏈丟失以及多路徑效應的影響，站址周?chē)鷳獰o(wú) GPS信號反射物(大面積水域、大型建筑物等)。
2．3 RTK技術(shù)的作業(yè)方法
(1)將基準站設在制高點(diǎn)上，控制點(diǎn)距離小于RTK有效作業(yè)半徑的2／3倍。為方便對 RTK測量成果進(jìn)行控制檢核和避免出現作業(yè)盲點(diǎn)，在測區環(huán)境不良地區增加基準站。
(2)施測第一個(gè)觀(guān)測點(diǎn)為已知點(diǎn)，以檢核第一個(gè)RTK測量結果是否精確。RTK測量前的檢核工作很重要，它可以發(fā)現輸入的控制點(diǎn)坐標、坐標系統、設置參數是否有誤等問(wèn)題。
(3)由于接收衛星狀況不良等原因而造成的盲點(diǎn)地區，應在盲點(diǎn)周?chē)訙y控制點(diǎn)，以便用全站儀補測。
2．4 RTK技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)
(1)作業(yè)效率高。在一般的地形地勢下，設站 1次即可測完大約 6km半徑的測區，大大減少了傳統測量所需的控制點(diǎn)數量和測量?jì)x器的“搬站”次數，提高了勞動(dòng)效率。
(2)定位精度高，數據安全可靠，沒(méi)有誤差積累。只要滿(mǎn)足 RTK的基本工作條件，在一定的作業(yè)半徑范圍內，RTK的平面精度就能達到厘米級。
(3)降低作業(yè)條件要求。RTK技術(shù)受通視條件、能見(jiàn)度、氣候、季節等因素的影響和限制較小，只要滿(mǎn)足 RTK的基本工作條件，就能快速進(jìn)行高精度定位作業(yè)。
(4)操作簡(jiǎn)便，數據處理能力強。只要在設站時(shí)進(jìn)行簡(jiǎn)單的設置，就可以同步獲得測量結果坐標。數據輸入、存儲、處理、轉換和輸出能力強，能方便快捷地與計算機通信。
2．5 實(shí)例及效果
仍以前述測區為例，該項目區需要在三等 GPS控制網(wǎng)的基礎上，布設一級 GPS控制點(diǎn)。根據規范要求，點(diǎn)與點(diǎn)之間平均距離設計為 0.5 km，現場(chǎng)勘察后共布設 456個(gè)點(diǎn)，埋石、觀(guān)測、數據解算共用時(shí) 12個(gè)工作 日。如果應用常規作業(yè)方法工期至少需 1個(gè)月。由于數據量龐大作業(yè)環(huán)境復雜，返工率也必然會(huì )大大提升。
3、結束語(yǔ)
通過(guò)以上對 GPS測量技術(shù)應用的分析，可以看出GPS技術(shù)在房產(chǎn)基礎測繪中的具有傳統測量無(wú)可比擬的優(yōu)勢，但由于其技術(shù)特點(diǎn)，該技術(shù)也存在一定的問(wèn)題。
(1)受衛星狀況限制。房產(chǎn)基礎測繪主要在城市進(jìn)行，衛星信號在高樓密布區被遮擋時(shí)間往往較長(cháng)，使得作業(yè)時(shí)間受到限制，且易產(chǎn)生假值。
(2)空中環(huán)境影響。中午時(shí)間衛星信號受電離層干擾大，共用衛星數少，因而初始化時(shí)間長(cháng)甚至不能初始化，也就無(wú)法進(jìn)行測量。
(3)數據鏈傳輸受干擾和限制、作業(yè)半徑比標稱(chēng)距離小。RTK數據鏈傳輸易受到障礙物，如高大山體、高大建筑物和各種高頻信號源的干擾，傳輸過(guò)程中衰減嚴重，影響作業(yè)精度和作業(yè)半徑。因此，在開(kāi)展房產(chǎn)基礎測繪工作時(shí)，應根據實(shí)際情況合理運用 GPS測量技術(shù)。
參考文獻 ：
[1] 徐紹銓?zhuān)瓽PS測量原理及應用[M]．武漢：武漢測繪科技大學(xué)出版社 ，1998．
[2] 全球定位系統(GPS)測量規范[S]．GB／T18314—2001．
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