摘要：GPS全球定位系統(tǒng)是隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展而建立起來(lái)的新一代精密衛(wèi)星定位系統(tǒng), GPS靜態(tài)定位在測(cè)量中主要用于建立各種類(lèi)型和等級(jí)的控制網(wǎng),在這些方面,GPS技術(shù)已基本上取代了常規(guī)的測(cè)量方法,成為了主要手段。本文將以山南新區(qū)實(shí)習(xí)基地GPS靜態(tài)測(cè)量為例闡述GPS控制測(cè)量實(shí)際工作中關(guān)于外業(yè)觀(guān)測(cè)和內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理方面的一些體會(huì)。

關(guān)鍵詞：GPS定位系統(tǒng);靜態(tài)測(cè)量;控制測(cè)量

1 GPS靜態(tài)測(cè)量概述

1.1 GPS靜態(tài)測(cè)量原理

GPS靜態(tài)測(cè)量是利用測(cè)量型GPS接收機(jī)進(jìn)行定位測(cè)量的一種。主要用于建立全球性或國(guó)家級(jí)大地控制網(wǎng)，建立地殼運(yùn)動(dòng)監(jiān)測(cè)網(wǎng)、建立長(zhǎng)距離檢�；�線(xiàn)、進(jìn)行島嶼與大陸聯(lián)測(cè)、鉆井定位及精密工程控制網(wǎng)建立等。進(jìn)行GPS靜態(tài)測(cè)量時(shí)，認(rèn)為GPS接收機(jī)的天線(xiàn)在整個(gè)觀(guān)測(cè)過(guò)程中的位置是靜止，在數(shù)據(jù)處理時(shí)，將接收機(jī)天線(xiàn)的位置作為一個(gè)不隨時(shí)間的改變而改變的量，通過(guò)接收到的衛(wèi)星數(shù)據(jù)的變化來(lái)求得待定點(diǎn)的坐標(biāo)。在測(cè)量中GPS靜態(tài)測(cè)量的具體觀(guān)測(cè)模式是采用兩臺(tái)(或兩臺(tái)以上)接受設(shè)備，分別安置在一條或數(shù)條基線(xiàn)的兩個(gè)端點(diǎn)，同步觀(guān)測(cè)4顆以上衛(wèi)星，每時(shí)段長(zhǎng)45min至2h或更多�；�線(xiàn)的定位精度可達(dá) ,D為基線(xiàn)長(zhǎng)度(km)。測(cè)量時(shí)，所有已觀(guān)測(cè)基線(xiàn)應(yīng)組成一系列封閉圖形，有助于進(jìn)一步提高定位精度。

1.2 GPS測(cè)量的優(yōu)點(diǎn)

1.測(cè)站間不需要通視

這是 GPS 定位的最大優(yōu)點(diǎn), 既要保持良好的通視條件, 又要保障測(cè)量控制網(wǎng)的良好圖形是傳統(tǒng)測(cè)量技術(shù)難以解決的矛盾。而 GPS 測(cè)量由于不要求測(cè)站之間相互通視, 因此使點(diǎn)位的選擇變得十分靈活, 而且保證控制網(wǎng)有良好的圖形。

2. 定位精度高

短距離(15km以?xún)?nèi))精度可達(dá)毫米級(jí), 中、長(zhǎng)距離(幾十公里甚至幾百公里)相對(duì)精度可達(dá)到 。

3.全天候作業(yè)

GPS 衛(wèi)星數(shù)目多, 且分布均勻, 可保證在任何時(shí)間、任何地點(diǎn)連續(xù)進(jìn)行觀(guān)測(cè), 保障了連續(xù)的三維定位,一般不受天氣狀況的影響。

4.操作簡(jiǎn)便

GPS 接收機(jī)自動(dòng)化程度極高, 在外業(yè)觀(guān)測(cè)中只需對(duì)中、整平、量取天線(xiàn)高及開(kāi)機(jī)后設(shè)置參數(shù), 其他工作儀器自動(dòng)完成,工作效率高。

5. 觀(guān)測(cè)時(shí)間短

隨著 GP S 測(cè)量技術(shù)的不斷完善,靜態(tài)相對(duì)測(cè)量?jī)H需30 min左右。而動(dòng)態(tài)GPS定位僅需數(shù)秒鐘即可達(dá)到厘米級(jí)甚至毫米級(jí)的精度。

6. 提供三維坐標(biāo)

GPS 測(cè)量可同時(shí)精確測(cè)定測(cè)站點(diǎn)的三維坐標(biāo)。

2實(shí)例分析

以山南新區(qū)實(shí)習(xí)基地GPS靜態(tài)測(cè)量為例, 簡(jiǎn)述GPS靜態(tài)控制測(cè)量和數(shù)據(jù)處理的原理及應(yīng)用。

2.1測(cè)區(qū)背景介紹

山南新區(qū)簡(jiǎn)介：2004年6月，經(jīng)國(guó)務(wù)院批準(zhǔn)原長(zhǎng)豐縣的7個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)劃歸淮南市管轄，同年7月，山南新城區(qū)正式納入淮南城市規(guī)劃體系。山南新區(qū)規(guī)劃面積98平方公里，規(guī)劃協(xié)調(diào)面積220平方公里，規(guī)劃建設(shè)用地60多平方公里，規(guī)劃人口60萬(wàn)人。山南新區(qū)背靠舜耕山，西鄰?fù)卟汉�，東鄰高塘湖，區(qū)位優(yōu)越，交通便利。

2.2外業(yè)觀(guān)測(cè)

觀(guān)測(cè)工作是GPS測(cè)量的主要外業(yè)工作，平面連接測(cè)量采用檢驗(yàn)合格的5臺(tái)GPS 接受機(jī)采用靜態(tài)相對(duì)定位模式進(jìn)行，整個(gè)GPS網(wǎng)按照《GPS規(guī)范》中E級(jí)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行。這5臺(tái)GPS接收機(jī)是：中海達(dá)雙頻接收機(jī)，接收機(jī)的數(shù)量和精度均滿(mǎn)足E級(jí)GPS測(cè)量的要求。觀(guān)測(cè)網(wǎng)是由兩個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)(CAUST、D014)和山南新區(qū)(共十三個(gè)點(diǎn))組成的GPS觀(guān)測(cè)網(wǎng)。

2.2.1選點(diǎn)

選點(diǎn)時(shí)應(yīng)考慮

①每點(diǎn)最好與某一點(diǎn)通視，以便后續(xù)測(cè)量工作的使用;

②點(diǎn)周?chē)�高度�?5°以上不要有障礙物，以免信號(hào)被遮擋或吸收;

③點(diǎn)位要遠(yuǎn)離大功率無(wú)線(xiàn)電發(fā)射源、高壓電線(xiàn)等，以免電磁場(chǎng)對(duì)信號(hào)的干擾;

④點(diǎn)位應(yīng)選在視野開(kāi)闊、交通方便、有利擴(kuò)展、易于保存的地方，以便觀(guān)測(cè)和日后使用;

⑤選點(diǎn)結(jié)束后，按要求填寫(xiě)點(diǎn)之記;

此次山南新區(qū)的點(diǎn)位均位于道路中央，各測(cè)站上空間較開(kāi)闊，并且點(diǎn)位周?chē)?00m范圍內(nèi)無(wú)大功率無(wú)線(xiàn)電發(fā)射設(shè)施、高壓輸電線(xiàn)，這就減少了各種電磁波對(duì)GPS衛(wèi)星信號(hào)的干擾，點(diǎn)位周?chē)鷽](méi)有對(duì)電磁波信號(hào)反射強(qiáng)烈的地形、地物。

2.2.2觀(guān)測(cè)

布設(shè)好監(jiān)測(cè)網(wǎng)后，采用上述5臺(tái)GPS接收機(jī)，在已選好的觀(guān)測(cè)點(diǎn)上安置好中海達(dá)GPS接收機(jī), 對(duì)中、整平、量取天線(xiàn)高( 觀(guān)測(cè)時(shí)接收機(jī)天線(xiàn)相位中心至測(cè)站中心標(biāo)志面的高度) 兩個(gè)方向量取的差值不得超過(guò) 3 mm , 開(kāi)機(jī)測(cè)量, 采樣間隔設(shè)置為 5 s,衛(wèi)星截止高度角設(shè)置為10 , 衛(wèi)星狀態(tài)達(dá)到采集要求時(shí)4臺(tái)接收機(jī)便開(kāi)始同步記錄觀(guān)測(cè)數(shù)據(jù)。這時(shí)將點(diǎn)名、天線(xiàn)高、開(kāi)機(jī)時(shí)間、觀(guān)測(cè)時(shí)段記錄到觀(guān)測(cè)手簿。本次觀(guān)測(cè)分為5個(gè)時(shí)段。

2.3觀(guān)測(cè)數(shù)據(jù)的處理

此次觀(guān)測(cè)所使用的數(shù)據(jù)處理軟件是中海達(dá)隨機(jī)軟件HDS2003，靜態(tài)相對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)處理基本步驟有粗加工、預(yù)處理、基線(xiàn)解算、GPS網(wǎng)與地面網(wǎng)的聯(lián)合網(wǎng)平差處理、坐標(biāo)轉(zhuǎn)換、高程轉(zhuǎn)換、粗加工。具體的數(shù)據(jù)處理過(guò)程如圖一所示。

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