广州长地工程勘测有限公司 510663
摘要：GPS 静态测量技术主要通过电磁波计算卫星与接收设备间距得出测量结果，二者间距以电磁波传播速度及传播时间为计算指标，一旦时空条件不同、电磁波传播速度存在明显差异性，将直接影响测量数据的准确性。本文主要分析了GPS 静态测量，并阐述数据的主要处理。
关键词：测绘工程；GPS静态测量；数据处理
GPS是随着现代科学技术的迅速发展而建立起来的新一代精密卫星导航定位系统，它以迅猛的发展速度延伸到各个领域，无论是国内国外，还是日常的生活工作中，都有定位系统的应用与发挥，包括军事领域的应用，更具有高端与前沿性。它是通过定位卫星通信终端的信号传递，进行静态数据传输，并通过相关人员的技术与设备处理，由此实现位置监控的目的，捕获人、物、工具等的实时位置。在定位导航系统经历了80多年发展后的今天，在技术手段与定位精度上，还有设备的实用性能方面，都取得了质的飞越，以下我们将静态数据的处理进行进一步的分析与探讨，以期达到更广泛的应用范围。
1 GPS的主要特点
GPS被应用于实际生活与工作中，无论是行车定位导航、手机定位，或是对大气的物理观测、地球表面物质与地下资源的勘测等方面，它已在科技领域占领了不可取代的位置。GPS 在海洋的应用主要包括航海路线的测定、船只实时速度方位确定、海洋救援、深海探宝、水质水文检测等。GPS 在空间上的应用，更是多姿多彩，飞机导航、姿态控制、航空遥控、卫星轨道控制等。它以先进的科技新生产力的姿态，融入了国民经济建设、国防建设，以及社会发展的各个应用领域。
2 GPS静态观测应用范围
GPS定位系统具有全天候、全覆盖、精度高等方面应用特点，凡是野外空旷物障碍物遮挡的情况下均能接收卫星星号，从大区域的“全球地壳运动监测”、“甚长基线测定”、“全国大地控制网布测”到小范围的“大桥、大楼变形监测”、“大比例尺测图区域控制网布测”等最宜采用该系统中的静态观测方法、它可以长期、稳定、相对、精确地测定目标物体的位置及位置地变化。
3 GPS静态测量数据外业采集
通过列举城市工程测量GPS 网布测来阐述静态观测的必要性和数据处理的手段和注意事项。
一般的城市建设中，“国土”或“住建”部门在其行政管辖范围内均要建立相对稳定、精度能满足城市建设发展需要的基准测量控制点，从而在一长段时间内控制辖区内的工程建设统一基准和与国家基准准确衔接。高精度的静态观测网组网形式组好选用边连式，即各个同步观测网至少有一条公共边（重复基线）进行连接组网，网中宜设置若干异步环增加检测条件。
GPS 全球观测的精度标准如下：
（1）各等级控制网基线精度为：
δ=√A2+（B×d）2 （1）
（2）独立环总长闭合差：
ω≤2δ√3π （2）
（3）独立环坐标分量闭合差：
ωX≤2δ√π （3）
ωZ≤2δ√π （4）
ωZ≤2δ√π （5）
（4）复测基线长度较差：
ds≤2δ√2 （6）
（5）针对无约束的平差，基线向量的改正数和剔除粗差以后无约束平差结果同名基线对应的改正数较差：
dV△V≤2δδdV△V≤2δδdV△V≤2δ（7）
GPS全球卫星定位测量数据的关键技术要求如表1所示。
4 GPS的数据处理
GPS测量数据处理包含以下几个步骤：
（1）基线解算：①起算点的单点定位观测时间不宜少于30min；②可以选择单基线作为解算模式；③而最终获得的计算结果需要用双差固定解。
（2）但凡通过GPS控制获得的外业测量数据均应该再次复检同步环、异步环，从而达到上述“工程测量GPS观测的精度标准”要求。
（3）外业数据检核合格后，接下来需要开展观测网的无约束平差，具体方法如下：①选择在WGS-84的坐标系中开展三维无约束平差，但是必须提供各个观测点在该左边系中的三维坐标、各个基线向量的3个坐标差观测值获得的基线长度、改正数、基线的方位、有关的精度信息等；②针对无约束平差的基线向量改正数的绝对值应该小于相对等级的基线长度中误差的三倍。
在具体开展外业观观测时，影响观测结果的因素较多，除了会受到电离层折射、卫星星历误差、卫星钟差的影响，还会受到观测误差、对流层折射、接收机钟差、多路径效应等影响，以至于某些基线不合格。另外在处理GPS数据时，还需要借助某些特殊的数据处理技术保证基线合格。GPS控制网如图1所示。
图1 GPS控制网示意图
该控制网主要为某城市的二级网络，边长范围为84～1352m，平均边长为830.9m，该控制网还运用了南方GPS9600 北极星接收机（静态基线±5mm+1ppm，高程±10mm+2ppm）来观测，如此便让三角形同步观测时间需90min，再运用南方GPS 数据统计软件（GPSPVer4.0）对相关的数据进处理和分析。在对数据处理时，需要将粗差容忍系数设为3.5，双差固定解、方差比大于3，中误差为0.04，结果如下：将历元间隔设置为10s，当高度截止角为10°时，N006-N992、N007-N992、N006-N005、N007-N003、N004-N001、N004-N394、N261-N001，该情况下基线合格；当高度截止角为15°时，N006-N992、N007-N992、N006-N005、N007-N003、N004-N001、N004-N394、N261-N001，该情况下基线合格；当高度截止角为20°时，N007-N992、N007-N003、N004-N001、N004-N394、N261-N001，该情况下基线合格；当高度截止角为25°时，N007-N992、N007-N003、N261-N001、N394-N002，该情况下基线合格；当高度截止角为30°时，N007-N003，该情况下基线合格；当高度截止角为35°时，N007-N003、N004-N001、N004-N394、N394-N002，该情况下基线合格。
通过上述的GPS 实验可以证实：采取剔除无效历元和数据编辑的方式有助于提高GPS控制网静态测量的精度，并且通过多次实验后，结果得出这种方法测量的基线越长，测量的时间越久，获得的基线也越有效。因此想要提高GPS观测网精度，可以考虑网形的布设是否合理，平均边长的设计均匀，观测时长及时段是否合理等。一般的工程测量GPS数据处理技术大多是以其自带数据处理软件为依托进行处理，一般包括获取数据的处理、基线的解算和网平差等几部分内容。这些内容的特点人工参与一般都为自
动化处理。但是大多的模式下，很多项目是很难用卫星、基线等技术进行选择优化的。可用的GPS一般测量定位计算很多，但要求高精度的计算应用体现的较少。主要原因是在固定运算模式下难以进行变动的高精度解算。
5 结束语
综上所述，对GPS在各个领域内的应用及优缺点的分析，虽然GPS的技术发展迅猛但是也存在着各种各样的问题，我们应对各种问题进行行之有效的分析、实验在得出具体数据后，行有针对性的改进和完善，使GPS技术以长远发展下去。
参考文献：
[1]周忠谟，易杰军.GPS 卫星测量原理与应用[M].北京：测绘出版社，1992.
[2]许其凤.GPS卫星导航与精密定位[M].北京：解放军出版社，1994.
[3]绍铨.GPS测量原理及应用（第2版）[M].武汉：武汉大学出版社，2005.
[4]全球定位系统城市测量技术规程[S].CJJ73-97.
论文作者:欧阳全
论文发表刊物:《基层建设》2018年第4期
论文发表时间:2018/5/23
标签：基线论文; 测量论文; 静态论文; 数据处理论文; 数据论文; 精度论文; 正数论文; 《基层建设》2018年第4期论文;