王宇亮

摘要

GPS定位技術(shù)以其精度高、速度快、費用省、操作簡便等特點被廣泛應用于控制測量中。時至今日，可以說GPS定位技術(shù)已完全取代了用常規(guī)測角、測距手段建立控制網(wǎng)。本論文在綜述GPS靜態(tài)操作過程同時，分析處理靜態(tài)定位觀測數(shù)據(jù)的全過程。

關(guān)鍵詞：GPS；靜態(tài)；數(shù)據(jù)處理；

Abstract

GPS positioning technology to the high accuracy, speed, cost saving, simple operation and other characteristics have been widely applied in control survey of. Today, it can be said that the GPS positioning technology has completely replaced the conventional angle, distance means of establishing control network. This paper reviews the GPS static operation process at the same time, analysis of observational data of the whole process of static positioning.

Key words: GPS; static; data processing;

中圖分類號：U11 文獻標識碼：A

一GPS控制網(wǎng)的布設及靜態(tài)測量

1.1城市靜態(tài)GPS網(wǎng)的布設

1.1.1布設原則

GPS 在城市控制網(wǎng)的布設中要依據(jù)控制網(wǎng)布設的總體指導思想進行合理的設計，結(jié)合當?shù)爻鞘锌深A計的技術(shù)發(fā)展和控制網(wǎng)精度對其的要求，城市控制網(wǎng)的建設原則應當根據(jù)下列條件進行布設。

①充分利用當?shù)爻鞘械貐^(qū)的國家級GPS 網(wǎng)點和GPS 連續(xù)運行站的數(shù)據(jù)，用來構(gòu)成城市控制網(wǎng)的基礎框架結(jié)構(gòu)。

②要以框架網(wǎng)為布設依托，將城市控制網(wǎng)的點位盡量布設于交通相對便利的地方。

③水準網(wǎng)與GPS 網(wǎng)的相互結(jié)合運用，在地區(qū)內(nèi)均勻的布設一定密度的GPS 網(wǎng)(其點距離平地應為7km~10km，而山地標準應為10km~20km 左右)，并且能夠用二等水準進行聯(lián)測高程。

④城市控制網(wǎng)中GPS 點位的布設與未來似大地水準面精化目標應當保持高度的一致性。

⑤在城市控制網(wǎng)的建設中應當顧及周邊各個區(qū)、縣的基礎控制以及其在未來的發(fā)展的需要。應當在政府所在地至少要布設3個GPS點，新的選點要選在城鎮(zhèn)附近并且交通方便的地方。

⑥在建設和更新中，為了保證新舊控制網(wǎng)能夠以最佳的狀態(tài)相吻合，應當均勻的選擇觀測條件好并且相對穩(wěn)定的二、三、四等三角點進行聯(lián)測。

⑦在城市控制網(wǎng)的布設中為了能夠保障點位的穩(wěn)定性，點位應盡量選擇在地基基礎堅固的地方，盡量避開當?shù)爻鞘袚碛械拇蟮牡刭|(zhì)斷裂帶。

1.1.2.布設形式

A.點連式：相鄰同步圖形只通過一個點進行連接，特點是作業(yè)效率高。進展快；但圖形強度低，單點連接校正麻煩。

B.邊連式：相鄰同步圖形有一條公共邊相連，特點是作業(yè)效率較高，圖形強度較好。

C.混合式：根據(jù)具體情況。有選擇地采用幾種方式的混合應用。特點是優(yōu)化設計后既可以保證效率，又可以使圖形強度滿足要求。但設計方案有眾多形式，須根據(jù)經(jīng)驗而定。

1.2靜態(tài)測量

1.2.1GPS 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)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 靜測量的具體觀測模式是采用兩臺（或兩臺以上）接受設備，分別安置在一條或數(shù)條基的兩個端點，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5mm+1×10?6 *D ,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。

1.2.2.靜態(tài)測量的外業(yè)實施

A．開機

1）到測站后，先連接基座和角架，對中整平。

2）再將一體化GPS與連接器和基座連接。

3）確認對中整平，量天線斜高，上到天線高測量板槽口處，下到測站中心。

4）按藍色開關(guān)開機，指示燈（衛(wèi)星數(shù)、電源、磁盤記錄、等待警報）一起顯示紅色，再統(tǒng)一變?yōu)榫G色，并發(fā)出“滴滴”聲音，表示已經(jīng)正常開機，放開開關(guān)。衛(wèi)星數(shù)指示燈閃爍次數(shù)表示觀測衛(wèi)星個數(shù)，當衛(wèi)星個數(shù)大于或等于4顆時，正常記錄開始。

5）在觀測記錄手簿上記錄點名、天線高、觀測時段、衛(wèi)星個數(shù)。

B．關(guān)機（到了關(guān)機時間）

1）檢查對中整平，再量天線高，記錄檢查衛(wèi)星個數(shù)。

2）按住開關(guān)大于3秒，直到無指示燈閃爍。

3）再拆下一體化GPS，搬站。

二城市GPS控制測量數(shù)據(jù)處理

GPS網(wǎng)數(shù)據(jù)處理分為基線解算和網(wǎng)平差兩個階段, 采用軟件完成。經(jīng)基線解算、質(zhì)量檢核、外業(yè)重測和網(wǎng)平差后, 得到GPS 控制點的三維坐標其各項精度指標符合技術(shù)設計要求。

2.1城市GPS基線向量解算

2.1.1基線向量解

GPS基線向量是利用2臺或2臺以上GPS接收機所采集的同步觀測數(shù)據(jù)形成的差分觀測值，通過參數(shù)估計的方法所計算出的兩接收機間三維坐標差?；€向量可采用空間直角坐標的坐標差、大地坐標的坐標差或站心地平坐標的坐標差形式來表示。一個基線解算結(jié)果包含很多項內(nèi)容，其中最主要的有兩項，即基線向量估值及其驗后方差-協(xié)方差陣。

理論上，只要2臺接收機之間進行了同步觀測，就可以利用它們所采集到的同步觀測數(shù)據(jù)，確定出它們之間的基線向量。這樣，若在某一時段中有n臺接收機進行了同步觀測，則一共可確定出條基線向量。

對于一組具有一個共同端點的同步觀測基線來說，它們之間存在固有的統(tǒng)計相關(guān)性。另外，由于不同模式的基線解算方法在數(shù)學模式上存在一定差異，因而它們的基線解算結(jié)果及其質(zhì)量也不完全相同?；€解算模式可以分為單基線解（或基線）模式、多基線解（或時段）模式和整體解（或戰(zhàn)役）模式三種。

2.1.2基線處理過程

按指定的數(shù)據(jù)類型導入城市GPS觀測數(shù)據(jù)后，數(shù)據(jù)處理軟件會自動分析各點位采集到的數(shù)據(jù)內(nèi)在的關(guān)系，并形成靜態(tài)基線后，就可以進行基線處理了。

基線處理的過程可分為如下幾個主要部分：

（1）設定基線解算的控制參數(shù)

（2）外業(yè)輸入數(shù)據(jù)的檢查與修改

（3）基線解算：此過程一般是自動進行的，無需人工干預。

2.2網(wǎng)平差

城市GPS基線向量網(wǎng)的平差是以GPS基線向量為觀測值，以其方差陣之逆陣為權(quán)，進行平差計算，消除許多圖形閉合條件不符值，求定各GPS網(wǎng)點的坐標并進行精度評定。GPS基線向量網(wǎng)的平差分為三種類型：（1）經(jīng)典的自由網(wǎng)平差，又叫無約束平差。（2）非自由網(wǎng)平差，又叫約束平差。（3）GPS網(wǎng)與地面網(wǎng)聯(lián)合平差。

2.2.1網(wǎng)平差流程

在對基線處理完全符合標準后才能進行網(wǎng)平差，數(shù)據(jù)的基線經(jīng)過處理都需要符合要求，網(wǎng)平差分為三個過程：

（1）前期的準備工作，這部分是用戶進行的。即在網(wǎng)平差之前，需要進行坐標系的設置、并輸入已知點的經(jīng)緯度、平面坐標、高程等。

（2）網(wǎng)平差的實際進行，這部分是軟件自動完成的。

（3）對處理結(jié)果的質(zhì)量分析與控制，這部分也是需要用戶分析處理的過程。

2.2.2網(wǎng)平差結(jié)果檢驗

網(wǎng)平差的檢驗主要通過改正數(shù)、中誤差以及相應的數(shù)理統(tǒng)計檢驗結(jié)果等項來評價。如果網(wǎng)平差達不到要求，需要從以下幾個方面來尋找網(wǎng)平差結(jié)果不合格的原因：（1）檢查坐標系等是否設置正確。（2）檢查已知點是否正確，并且是否在一個系統(tǒng)內(nèi)。（3）檢查基線向量網(wǎng)是否正確。（4）檢查觀測文件的觀測點、天線高是否正確。

三 結(jié)語

由此可見，GPS定位技術(shù)以其精度高、速度快等特點被廣泛應用于控制測量中，并逐步取代了用常規(guī)測角、測距手段來建立控制網(wǎng)。

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