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

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

1 GPS靜態(tài)測量概述

1.1 GPS靜態(tài)測量原理

GPS靜態(tài)測量是利用測量型GPS接收機進行定位測量的一種。主要用于建立全球性或國家級大地控制網(wǎng)，建立地殼運動監(jiān)測網(wǎng)、建立長距離檢�；�線、進行島嶼與大陸聯(lián)測、鉆井定位及精密工程控制網(wǎng)建立等。進行GPS靜態(tài)測量時，認為GPS接收機的天線在整個觀測過程中的位置是靜止，在數(shù)據(jù)處理時，將接收機天線的位置作為一個不隨時間的改變而改變的量，通過接收到的衛(wèi)星數(shù)據(jù)的變化來求得待定點的坐標。在測量中GPS靜態(tài)測量的具體觀測模式是采用兩臺(或兩臺以上)接受設(shè)備，分別安置在一條或數(shù)條基線的兩個端點，同步觀測4顆以上衛(wèi)星，每時段長45min至2h或更多。基線的定位精度可達 ,D為基線長度(km)。測量時，所有已觀測基線應組成一系列封閉圖形，有助于進一步提高定位精度。

1.2 GPS測量的優(yōu)點

1.測站間不需要通視

這是 GPS 定位的最大優(yōu)點, 既要保持良好的通視條件, 又要保障測量控制網(wǎng)的良好圖形是傳統(tǒng)測量技術(shù)難以解決的矛盾。而 GPS 測量由于不要求測站之間相互通視, 因此使點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以內(nèi))精度可達毫米級, 中、長距離(幾十公里甚至幾百公里)相對精度可達到 。

3.全天候作業(yè)

GPS 衛(wèi)星數(shù)目多, 且分布均勻, 可保證在任何時間、任何地點連續(xù)進行觀測, 保障了連續(xù)的三維定位,一般不受天氣狀況的影響。

4.操作簡便

GPS 接收機自動化程度極高, 在外業(yè)觀測中只需對中、整平、量取天線高及開機后設(shè)置參數(shù), 其他工作儀器自動完成,工作效率高。

5. 觀測時間短

隨著 GP S 測量技術(shù)的不斷完善,靜態(tài)相對測量僅需30 min左右。而動態(tài)GPS定位僅需數(shù)秒鐘即可達到厘米級甚至毫米級的精度。

6. 提供三維坐標

GPS 測量可同時精確測定測站點的三維坐標。

2實例分析

以山南新區(qū)實習基地GPS靜態(tài)測量為例, 簡述GPS靜態(tài)控制測量和數(shù)據(jù)處理的原理及應用。

2.1測區(qū)背景介紹

山南新區(qū)簡介：2004年6月，經(jīng)國務院批準原長豐縣的7個鄉(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60萬人。山南新區(qū)背靠舜耕山，西鄰瓦埠湖，東鄰高塘湖，區(qū)位優(yōu)越，交通便利。

2.2外業(yè)觀測

觀測工作是GPS測量的主要外業(yè)工作，平面連接測量采用檢驗合格的5臺GPS 接受機采用靜態(tài)相對定位模式進行，整個GPS網(wǎng)按照《GPS規(guī)范》中E級網(wǎng)標準進行。這5臺GPS接收機是：中海達雙頻接收機，接收機的數(shù)量和精度均滿足E級GPS測量的要求。觀測網(wǎng)是由兩個基準點(CAUST、D014)和山南新區(qū)(共十三個點)組成的GPS觀測網(wǎng)。

2.2.1選點

選點時應考慮

①每點最好與某一點通視，以便后續(xù)測量工作的使用;

②點周圍高度角15°以上不要有障礙物，以免信號被遮擋或吸收;

③點位要遠離大功率無線電發(fā)射源、高壓電線等，以免電磁場對信號的干擾;

④點位應選在視野開闊、交通方便、有利擴展、易于保存的地方，以便觀測和日后使用;

⑤選點結(jié)束后，按要求填寫點之記;

此次山南新區(qū)的點位均位于道路中央，各測站上空間較開闊，并且點位周圍200m范圍內(nèi)無大功率無線電發(fā)射設(shè)施、高壓輸電線，這就減少了各種電磁波對GPS衛(wèi)星信號的干擾，點位周圍沒有對電磁波信號反射強烈的地形、地物。

2.2.2觀測

布設(shè)好監(jiān)測網(wǎng)后，采用上述5臺GPS接收機，在已選好的觀測點上安置好中海達GPS接收機, 對中、整平、量取天線高( 觀測時接收機天線相位中心至測站中心標志面的高度) 兩個方向量取的差值不得超過 3 mm , 開機測量, 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)達到采集要求時4臺接收機便開始同步記錄觀測數(shù)據(jù)。這時將點名、天線高、開機時間、觀測時段記錄到觀測手簿。本次觀測分為5個時段。

2.3觀測數(shù)據(jù)的處理

此次觀測所使用的數(shù)據(jù)處理軟件是中海達隨機軟件HDS2003，靜態(tài)相對測量數(shù)據(jù)處理基本步驟有粗加工、預處理、基線解算、GPS網(wǎng)與地面網(wǎng)的聯(lián)合網(wǎng)平差處理、坐標轉(zhuǎn)換、高程轉(zhuǎn)換、粗加工。具體的數(shù)據(jù)處理過程如圖一所示。

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