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摘 要 GPS测量技术以其高效、精准、全天候等特点被广泛应用到现代经济社会的各个领域。通过静态GPS测量应用实例，探讨GPS在测量、军事、交通等领域都有重要应用价值。
关键词 GPS静态测量；外业观测；数据处理
中图分类号 TP 文献标识码 A 文章编号 1673-9671-(2010)112-0128-01
随着信息化、数字化时代的深入发展，空间科学和测量技术得到了长足的进步。GPS测量技术以其高效、精准、全天候等特点被广泛应用到现代经济社会的各个领域，在测量、军事、交通等领域都有重要应用价值，特别是在城市、工程测量中这项技术倍受测绘工作者的青睐，成为测绘工作中的一项重大技术革命。
1 静态GPS测量的优点与限制
测站间不需要通视，这是GPS定位的最大优点，既要保持良好的通视条件，又要保障测量控制网的良好图形是传统测量技术难以解决的矛盾。而GPS测量由于不要求测站之间相互通视，因此使点位的选择变得十分灵活，而且保证控制网有良好的图形。短距离（15km以内）精度可达毫米级，中、长距离相对精度可达到10-7~10-8。GPS卫星数目多，且分布均匀，可保证在任何时间、任何地点连续进行观测，保障了连续的三维定位，一般不受天气状况的影响。GPS接收机自动化程度极高，在外业观测中只需对中、整平、量取天线高及开机后设置参数，其他工作仪器自动完成，工作效率高。GPS测量可同时精确测定测站点的三维坐标。
相位整周模糊度解算是否可靠直接影响三维坐标，对于相对静态定位模式由于采集的时间都比较长，边长越长时间随之增加，数据量较多，对于整周模糊度解算可以达到很高的精度，对三维坐标的影响在精度范围内。对短边应用快速静态和实时动态（RTK）技术时，必须准确得到相位整周数，由于RTK常常使用最小量的数据，即使最好的算法有时也求解整周模糊度错误，为了发现这些能达到米级的错误，需通过重复观测来获取多余观测量。另外，星历和参考坐标对三维坐标将产生几个PPM的影响，假定广播星历的质量一直保持如最近那般高，它对短边的影响将达到最小，但在世界上某些地区要获得一个理想的WGS84参考位置（正负10M或更好）却存在着问题.解算的参考点是关键。多路径效应的影响分为直接的或间接的，并能对三维坐标产生分米级的影响。间接影响是指影响求解整周模糊度。在有足够的观测时间时，卫星几何位置的变化将能通过平均将其影响减小，然而当时间较短时，例如快速静态和RTK多路径效应影响将变得很大。
2 静态GPS测量应用实例
静态GPS网的布设形式主要有：点连式（相邻同步图形只通过一个点进行连接，特点是作业效率高，进展快；但图形强度低，单点连接校正麻烦）、边连式（相邻同步图形有一条公共边相连，特点是作业效率较高，图形强度较好）、混合式（根据具体情况，有选择地采用几种方式的混合应用。特点是优化设计后既可以保证效率，又可以使图形强度满足要求。但设计方案有众多形式，须根据经验而定）。在水利工程中主要以边连式网型设计布网，使用仪器以双频机型为主，当然单频静态机型也适用于下述方法。
2.1 似矩形边连式线路控制测量
在渠线控制测量时，尤其是在隧洞较多的山区，线路控制测量一直是水利测量工作者的课题，控制测量的精度直接影响着勘测的精度和施工的质量。
在工程中，当时使用的仪器只是单频静态机，在线路隧洞控制测量中与以往的全站仪翻山越岭测导线网的效率真是不可同日而语。经全站仪导线网抽检，完全满足三等施工控制网精度要求。
2.2 单基准站似中点多边形快速静态测量
在灌区控制测量中，当仅有3台套仪器，采用常规的边连式静态测量效率太低，采用动态RTK测量精度又达不到要求。这时快速静态测量又可以满足控制网的精度又可以提高工作效率，但快速静态测量的网型零乱以致水利测量工作者不太喜欢，下面介绍一种测量人很熟悉的网型——中点多边形。如图1所示，在已知点A上安置基准站，布设多层中点多边形网，两个流动站进行同步观测（图中连线的边），将测区内其它已知点纳入网中（图中B、C、D）。图中连线的两点同步观测与基准站构成同步环，相邻两基线构成异步环，整个网型似中点多边形。图中所示4个已知，11个未知点，使用双频机按E级观测，每个时段观测10 min，共7个时段70min。又提高了效率又使控制网上了等级。
图1 似中点多边形GPS网
图2 似无定向三角锁GPS网
2.3 双基准站似无定向三角锁快速静态测量
在长线路控制测量时，尤其是当线路上已知点稀少，仅有的已知点边长都在10～20km，此时按无定向三角锁的网型布设快速静态GPS网效果很好。如图2所示，在A、B两已知点上安置基准站，边长在15～20 km之间，两个流动站垂直于AB方向平行前进，进行同步观测（图中连线的边），每两点与基准站构成四边形同步环，整个网型似无定向三角锁。以上是两个流动站同步观测，在此网型中，也可以一个或若干个流动站单独观测，在内业中剔除无关的基线。在引洮二期工程中按此网型测量线路IP点及建筑物点，使用4台套双频机，双基准站，两个流动站单独作业，按E级精度观测，平均每天测25 km线路IP点及建筑物点，又使线路IP点及建筑物点的精度上了等级又提高了效率。
3 结语
GPS静态测量的网型和方法多种多样，只要对测区仔细分析研究，总能找出适合于测区的网型和方法。在工程GPS静态测量中，关键因素也不外乎就是精度和效率两大项，把握住这两个因素联系工程项目实际需要和工程项目测区特点选取GPS静态测量的网型和方法，会更切合实际也会显得更加容易。
参考文献
[1]刘敏,郭鹏,叶其欣等.上海地区地基GPS水汽三维层析技术和初步应用[J].天文学报,2010,51:3.
[2]李小辉.论GPS技术在公路测量中的应用[J].价值工程,2010,29:18.
[3]刘兵,施昆,韦瑞表等.GPS技术在山区石油地震勘探测量中的应用[J].测绘工程,2008,17:6.
关键词 GPS静态测量；外业观测；数据处理
中图分类号 TP 文献标识码 A 文章编号 1673-9671-(2010)112-0128-01
随着信息化、数字化时代的深入发展，空间科学和测量技术得到了长足的进步。GPS测量技术以其高效、精准、全天候等特点被广泛应用到现代经济社会的各个领域，在测量、军事、交通等领域都有重要应用价值，特别是在城市、工程测量中这项技术倍受测绘工作者的青睐，成为测绘工作中的一项重大技术革命。
1 静态GPS测量的优点与限制
测站间不需要通视，这是GPS定位的最大优点，既要保持良好的通视条件，又要保障测量控制网的良好图形是传统测量技术难以解决的矛盾。而GPS测量由于不要求测站之间相互通视，因此使点位的选择变得十分灵活，而且保证控制网有良好的图形。短距离（15km以内）精度可达毫米级，中、长距离相对精度可达到10-7~10-8。GPS卫星数目多，且分布均匀，可保证在任何时间、任何地点连续进行观测，保障了连续的三维定位，一般不受天气状况的影响。GPS接收机自动化程度极高，在外业观测中只需对中、整平、量取天线高及开机后设置参数，其他工作仪器自动完成，工作效率高。GPS测量可同时精确测定测站点的三维坐标。
相位整周模糊度解算是否可靠直接影响三维坐标，对于相对静态定位模式由于采集的时间都比较长，边长越长时间随之增加，数据量较多，对于整周模糊度解算可以达到很高的精度，对三维坐标的影响在精度范围内。对短边应用快速静态和实时动态（RTK）技术时，必须准确得到相位整周数，由于RTK常常使用最小量的数据，即使最好的算法有时也求解整周模糊度错误，为了发现这些能达到米级的错误，需通过重复观测来获取多余观测量。另外，星历和参考坐标对三维坐标将产生几个PPM的影响，假定广播星历的质量一直保持如最近那般高，它对短边的影响将达到最小，但在世界上某些地区要获得一个理想的WGS84参考位置（正负10M或更好）却存在着问题.解算的参考点是关键。多路径效应的影响分为直接的或间接的，并能对三维坐标产生分米级的影响。间接影响是指影响求解整周模糊度。在有足够的观测时间时，卫星几何位置的变化将能通过平均将其影响减小，然而当时间较短时，例如快速静态和RTK多路径效应影响将变得很大。
2 静态GPS测量应用实例
静态GPS网的布设形式主要有：点连式（相邻同步图形只通过一个点进行连接，特点是作业效率高，进展快；但图形强度低，单点连接校正麻烦）、边连式（相邻同步图形有一条公共边相连，特点是作业效率较高，图形强度较好）、混合式（根据具体情况，有选择地采用几种方式的混合应用。特点是优化设计后既可以保证效率，又可以使图形强度满足要求。但设计方案有众多形式，须根据经验而定）。在水利工程中主要以边连式网型设计布网，使用仪器以双频机型为主，当然单频静态机型也适用于下述方法。
2.1 似矩形边连式线路控制测量
在渠线控制测量时，尤其是在隧洞较多的山区，线路控制测量一直是水利测量工作者的课题，控制测量的精度直接影响着勘测的精度和施工的质量。
在工程中，当时使用的仪器只是单频静态机，在线路隧洞控制测量中与以往的全站仪翻山越岭测导线网的效率真是不可同日而语。经全站仪导线网抽检，完全满足三等施工控制网精度要求。
2.2 单基准站似中点多边形快速静态测量
在灌区控制测量中，当仅有3台套仪器，采用常规的边连式静态测量效率太低，采用动态RTK测量精度又达不到要求。这时快速静态测量又可以满足控制网的精度又可以提高工作效率，但快速静态测量的网型零乱以致水利测量工作者不太喜欢，下面介绍一种测量人很熟悉的网型——中点多边形。如图1所示，在已知点A上安置基准站，布设多层中点多边形网，两个流动站进行同步观测（图中连线的边），将测区内其它已知点纳入网中（图中B、C、D）。图中连线的两点同步观测与基准站构成同步环，相邻两基线构成异步环，整个网型似中点多边形。图中所示4个已知，11个未知点，使用双频机按E级观测，每个时段观测10 min，共7个时段70min。又提高了效率又使控制网上了等级。
图1 似中点多边形GPS网
图2 似无定向三角锁GPS网
2.3 双基准站似无定向三角锁快速静态测量
在长线路控制测量时，尤其是当线路上已知点稀少，仅有的已知点边长都在10～20km，此时按无定向三角锁的网型布设快速静态GPS网效果很好。如图2所示，在A、B两已知点上安置基准站，边长在15～20 km之间，两个流动站垂直于AB方向平行前进，进行同步观测（图中连线的边），每两点与基准站构成四边形同步环，整个网型似无定向三角锁。以上是两个流动站同步观测，在此网型中，也可以一个或若干个流动站单独观测，在内业中剔除无关的基线。在引洮二期工程中按此网型测量线路IP点及建筑物点，使用4台套双频机，双基准站，两个流动站单独作业，按E级精度观测，平均每天测25 km线路IP点及建筑物点，又使线路IP点及建筑物点的精度上了等级又提高了效率。
3 结语
GPS静态测量的网型和方法多种多样，只要对测区仔细分析研究，总能找出适合于测区的网型和方法。在工程GPS静态测量中，关键因素也不外乎就是精度和效率两大项，把握住这两个因素联系工程项目实际需要和工程项目测区特点选取GPS静态测量的网型和方法，会更切合实际也会显得更加容易。
参考文献
[1]刘敏,郭鹏,叶其欣等.上海地区地基GPS水汽三维层析技术和初步应用[J].天文学报,2010,51:3.
[2]李小辉.论GPS技术在公路测量中的应用[J].价值工程,2010,29:18.
[3]刘兵,施昆,韦瑞表等.GPS技术在山区石油地震勘探测量中的应用[J].测绘工程,2008,17:6.