摘要：GPS 静态测量技术与传统的测量技术相比具有明显的优势，能够在短时间内完成精确度极高的测量工作，并提供准确的三维坐标，同时实现全天候测量。利用 GPS 静态测量在控制测量中主要负责外业观测数据的采集以及基线解算、成果输出等处理工作。目前 GPS 测量技术由于其优越的性能被广泛的应用于各个领域，具有广阔的发展前景。本文将对 GPS静态控制测量技术进行分析与探究。
关键词：全球定位系统；GPS；静态控制测量
1 GPS 静态测量概述
1.1 GPS 静态测量原理
GPS 静态测量是利用测量型 GPS 接收机进行定位测量的一种。主要用于建立全球性或国家级大地控制网，建立地壳运动监测网、建立长距离检校基线、进行岛屿与大陆联测、钻井定位及精密工程控制网建立等。进行 GPS 静态测量时，认为 GPS 接收机的天线在整个观测过程中的位置是静止，在数据处理时，将接收机天线的位置作为一个不随时间的改变而改变的量，通过接收到的卫星数据的变化来求得待定点的坐标。在测量中 GPS 静态测量的具体观测模式是采用两台（或两台以上）接受设备，分别安置在一条或数条基线的两个端点，同步观测４颗以上卫星，每时段长 45min 至 2h 或更多。基线的定位精度可达 5mm＋1×10－６•D，D 为基线长度（km）。测量时，所有已观测基线应组成一系列封闭图形，有助于进一步提高定位精度。
1.2 运用优势
（1）通视要求低。在传统的数据测量中，很难两全通视性与测量网图形的有效性，GPS 就避免了这样的状态，在不易受到通视的影响下，选测点更为灵活，同时又能够保证图形的有效性。（2）精准度高。GPS 的静态测量不仅有精准的远距离测量，对于短距离测量也精确到毫米。（3）全天候。GPS 使用的卫星分布均匀且数量极多，不易受到其他因素影响，这就决定了这项技术能够实现在任意地点与时间的测量（4）耗时短。人们对全球定位系统的不断完善，使得现在 GPS的静态测量用时不断缩短，维持在 30 分钟以内，GPS 的动态测量用时更短，维持在几秒以内，实现了短时间内获得精准三维坐标的目的。
1.3 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。
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2 控制测量中静态 GPS 的应用
2.1 布点
第一个环节是布点，其是静态 GPS 测量的首要工作，具有四个基本要求。其一是布点应该保证视野开阔，最大程度清除观测场内的各种障碍物，确保存留的各障碍物高度角低于 15 度，以方便安装 GPS 接受设备的安装和相关测量操作。其二是安装 GPS 测量设备应该远离微波通道 50m 以上，对于大功率的发射源更是应该保持 200m 以上的距离，只有这样才能保证 GPS 设备信号稳定。其三是要避开具有强烈反射性的物体或区域，比如水面和大型建筑等，在安装GPS 设备时都应该避开。最后是要容易布点，并且可以维持基础稳定。
2.2 测量
第二个环节是测量，在完成布点的相关工作后，就应该架站采集静态数据。在进行这一个环节时，需要确保对中整平，并且在采集静态数据的过程中详细记录。相关记录数据主要包括了 GPS 接收设备的安装点位、不同时间段中对应静态数据的点位以及采集数据过程中 GPS 设备天线的高度。
2.3 数据处理
第三个环节是数据处理，在完成基本测量之后，需要对相关测量数据进行深度处理，以便其能够为相关工作提供可靠依据。这需要在数据录入中增加观测数据的相关文件，如果存在已经完成解算的基线文件，可以将对应的数据直接导入。在数据录入中增加了观测数据之后，可以在窗口中显示网图，并对量取方式和天线高度在观测数据文件中进行修改。
2.4 计算基线
第四个环节是计算基线，通过第三步对量取方式和天线高度的修改，就可以对基线进行解算。解算基线时一般是直接选择全部解算，软件系统就可以自动对基线进行解算。基线解算结果如果符合要求，则会显示红色以表示合格。如果基线解算不符合要求，则显示灰白色代表不合格。
2.5 坐标数据录入
最后一个环节是坐标数据录入，在完成基线解算，并且全部基线都合格之后，就需要对其闭合环是否合格进行解算。这一环节可以通过选择软件系统中的闭合环选项就可以直接查看。如果闭合环不符合要求，那么就需要对不合格闭合环中的基线进行调整，如果闭合环符合要求，就可以将已经得出的坐标数据直接录入其中，再平差处理即可。
3 讨论
传统的测量技术已经不能满足时代的变化，不能满足日益发展的信息要求。在大范围测量过程中，如果采用传统的测量技术不仅需要大量的转点，并且还不能保障测量的精度；而利用 GPS 静态测量技术能够根据采集到的卫星信息，并经过专业软件处理得到测量点的准确坐标，实现高精度、高效率的测量。目前，GPS 技术已经逐渐的渗透到各个领域中，为我国国土资源分配、国土监测等方面做出了巨大的贡献。当然，利用 GPS 静态测量技术实施测量过程中误差很难避免的，但一些误差却是有规律可循的，根据这些规律就能够采取针对性的措施实施消除，尽可能的提高测量的精度。GPS 中出现的各种误差从误差源来讲可分为三类：（l）由于卫星产生的误差；（2）在信号传输过程中产生的误差；（3）由于GPS 接收机产生的误差。特别是由于外部原因或接收机质量问题产生的周跳会严重影响观测值的精度，因为在数据处理中大于 10 周的周跳容易消除，而小于 10 周的周跳则不易消除，为此可以利用软件中高阶差数算法来放大周跳，进而探测和修复周跳。正确处理周跳是提高 GPS 测量的关键，因此要达到厘米级的 GPS 测量结果必须清除观测数据中全部周跳。另外，已知起算点坐标精度也会影响 GPS 测量精度，在实际的工程测量中一定要有高精度的起算点坐标。
4结束语
GPS 静态测量的主要工作是外业静态观测采集数据，内业基线解算、平差、成果输出等数据处理工作。GPS 静态测量以其高精度、高效益显示了其在测绘界的优越性，必将有广阔发展前景。
参考文献：
[1]章如芹，徐良骥，高双.GPS 静态测量在控制测量中的应用[J].北京测绘.2014（01）：25
[2]叶文龙，熊牧野.刍议控制测量中 GPS 静态测量的应用[J].江西建材.2014（18）：15
论文作者:滕居开
论文发表刊物:《基层建设》2017年第30期
论文发表时间:2018/1/8
标签：测量论文; 静态论文; 基线论文; 坐标论文; 数据论文; 精度论文; 技术论文; 《基层建设》2017年第30期论文;