贵港市国土资源测绘院 广西贵港 537100
摘要：GPS测量的技术设计是GPS测量工作中一个非常重要的环节，是GPS测量工作实施的一个重要指南。本文主要介绍GPS测量的技术设计及外业实施阶段的工作。
关键词：GPS；技术设计；实施
1 GPS测量的技术设计
1.1 GPS网技术设计的依据
1.11 GPS测量规范（规程）
（1）《全球定位系统（GPS）测量规范》
（2）《全球定位系统城市测量技术规程》
（3）各部委根据本部门GPS工作的实际情况制定的其他GPS测量规程或细则
1.12 测量任务书
测量任务书是测量部门或者测量单位或者合同方下达的技术要求文件。规定测量任务的范围、精度、目的以及密度，提交成果的时间，还有一些经济指标等。
1.2 GPS网的基准设计
1.21 基准设计的定义
在GPS网的技术设计中，必须明确GPS网的成果所采用的坐标系统和起算数据，即明确GPS所采用的标准，称为GPS网的基准设计。GPS网的基准包括位置基准、方位基准和尺度基准。
1.3 GPS网的图形设计
1.31 GPS网的图形设计
根据对所布设的GPS网的精度要求和其它方面的要求，设计出独立的GPS边构成的多边形网，称为GPS网的图形设计。
1.32 基本工作程序
第一步，搜集测区1:5万地形图和已有的国家三角点、导线点、高级GPS点及水准点资料。
第二步，在1:5万地形图上布网，新网的起始点尽可能为国家Ⅰ、Ⅱ等三角点。
2 GPS测量的外业准备及技术设计书编写
2.1 测区踏勘
测区踏勘主要了解下列情况：
1、交通情况；2、水系分布情况；3、植被情况；4、控制点分布情况；5、居民点分
布情况；6、当地风俗民情。
2.2 资料收集
1、各类图件；2、各类控制点成果；3、测区有关的地质、气象、交通、通讯等方面的资料；4、城市及乡、村行政区划表。
2.3 设备、器材筹备及人员组织
1、筹备仪器、计算机及配套设备；2、筹备机动设备及通讯设备；3、筹备施工器材，
计划油料，材料的消耗；4、组建施工队伍，拟定施工人员名单及岗位；5、进行详细的投资预算。
2.4 拟定外业观测计划
2.4.1 拟定观测计划的主要依据：（1）GPS网的规模大小；（2）GPS卫星星座几何图形强度；（3）参加作业的接收机数量；（4）交通、通讯及后勤保障。
2.4.2 观测计划的主要内容：（1）编制GPS卫星的可见性预报图；（2）选择卫星的几何图形强度；（3）选择最佳观测时断；（4）观测区域的设计与划分；（5）编排作业调度表； （6）采用规定格式GPS测量外业观测通知单进行调度。
2.5 技术设计书编写
主要编写内容如下：
2.5.1 任务来源及工作量
包括GPS项目的来源、下达任务的项目、用途及意义；GPS测量点的数量（包括新定点数、约束点数、水准点数、检查点数）；GPS点的精度指标及坐标、高程系统。
2.5.2 测区概况
测区隶属的行政管辖；测区范围的地理坐标，控制面积；测区的交通状况和人文地理；测区的地形及气候状况；测区控制点的分布及对控制点分析、利用和评价。
2.5.3 布网方案
GPS网点的图形及基本连接方法；GPS网结构特征的测算；点位布设图的绘制。
2.5.4 选点与埋标
GPS点位的基本要求；点位标志的选用及埋设方法；点位的编号等。
2.5.5 观测
对观测工作的基本要求；观测纲要的制定；对数据采集提出注意的问题
2.5.6 数据处理
数据处理的基本方法及使用的软件；起算点坐标的决定方法，闭合差检验及点位精度的评定指标。
2.5.7 完成任务的措施
要求措施具体，方法可靠，能在实际工作中贯彻执行。
3 GPS测量的外业实施
3.1 选点
选点工作应遵守以下原则：
3.1.1 点位应设在易于安装接收设备。视野开阔的较高点上。
3.1.2 点位目标要显著，视场周围15°以上不应有障碍物，以减少GPS信号被遮挡或障碍物吸收。
3.1.3 点位应远离在功率无线电发射源（如电视机、微波炉等）其距离不少于200m；远离高压输电线，其距离不得少于50m。以避免电磁场对GPS信号的干扰。
3.1.4 点位附近不应有在面积水域或不应有强烈干扰卫星信号接收的物体，以减弱多路径效应的影响。
3.1.5 点位应选在交通方便，有利于其它观测手段扩展与联测的地方。
3.1.6 地面基础稳定，易于点的保存。
3.1.7 选点人员应按技术设计进行踏勘，在实地按要求选定点位。
3.1.8 网形应有利于同步观测边、点联结。
3.1.9当所选点位需要进行水准联测时，选点人员应实地踏勘水准路线，提出有关建议。
3.1.10 当利用旧点时，应对旧点的稳定性、完好性，以及觇标是否安全可用作一检查，符合要求方可利用。
3.2 标志埋设
GPS网点一般应埋设具有中心标志的标石，以精确标志点位，点的标石和标志必须稳定、坚固以利长久保存和利用。在基岩露头地区，也可以直接在基岩上嵌入金属标志。
3.3 观测工作
3.3.1 观测工作依据的主要技术指标
各级GPS测量作业的基本技术要求 表3-1
3.3.2 观测记录
观测记录和测量手薄都是GPS精密定位的依据，必须认真、及时填写，坚决杜绝事后补记或追记。
4 数据预处理及观测成果的质量检核
4.1 数据预处理
4.1.1 基线解算
对于两台级以上接收机同步观测值进行独立基线向量（坐标差）的平差计算叫基线解算。它的基本内容是：
①数据传输；②数据分流；③统一数据文件格式；④卫星轨道的标准化；⑤探测周跳、修复载波相位观测值；⑥对观测值进行必要改正。
4.2 观测成果的外业检核
4.2.1 每个时段同步观测数据的检核
①数据剔除率应小于10%；
②采用单基线处理模式时，对于采用同一种数学模型的基线解，其同步时段的三遍同步环的坐标分量相对闭合差和全长相对闭合差不得超过表4-1所列限差。
同步坐标分量及环线全长相对闭合差限差（ppm） 表4-1
4.2.2 重复观测边的检核
对于重复观测边的任意两个时段的成果互差，均应小于相应等级规定精度的倍。
4.3 GPS网平差处理
在各项质量检核符合要求后，以所有独立基线组成闭合图形，以三维基线向量及其相应方差阵作为观测信息，以一个点的WGS-84系三维坐标作为起算数据，进行GPS网的无约束平差。再在无约束平差确定的有效观测量的基础上，在国家坐标系或城市独立坐标系下进行三维约束平差或二维约束平差。
无约束平差中，基线向量的改正数绝对值应满足下式：
5 技术总结与上交资料
5.1 技术总结
GPS测量工作结束后，需按要求编写技术总结报告，其内容为：
?测区范围与位置，自然地理条件，气候特点，交通及电信、电源等情况；
?任务来源，测区已有测量情况，项目名称，施测目的和基本精度要求；
?施测单位，施测起讫时间，技术依据，作业人员情况；
?接收设备类型与数量以及检验情况；
?选点所遇障碍物和环境影响的评价，埋石与重合点情况；
?观测方法要点与补测、重测情况；
?野外数据检核，起算数据情况和数据预处理内容、方法及软件情况；
?工作量、工作日及定额计算；
?方案实施与规范执行情况；
?上交成果存在问题和需说明的其它问题；
?各种附表与附图。
5.2 上交资料
GPS测量任务完成后，应上交下列资料：
?测量任务书与专业设计书；
?点之记、环视图和测量标志委托保管书；
?卫星可见性预报表和观测计划；
?外业观测记录、测量手簿及其它记录；
?接收设备、气象及其它仪器的检验资料；
?外业观测数据质量分析及野外检核计算资料；
?数据加工处理中生成的文件、资料和成果表；
?GPS网展点图；
?技术总结和成果验收报告。
6 结语
在GPS测量的设计与实施过程中，要尽可能地符合测量规范要求，技术设计书的编写要根据工程和人员等的实际情况进行周密详细地规划。注意各种GPS网的设计技巧，根据不同的测区情况选择最好的GPS测量工作模式，以达到最佳测量效果。在实施过程中，除了根据预定的步骤有组织地实施之外，还要具体问题具体分析，比如工作队长的职责还有其他人员的安排，技术总结和资料的上交。以达到有备无患，达到最佳的测量工作效果。
参考文献：
[1]李添国. 基于GPS控制测量方法的地形测量技术探讨[J]. 科技创新导报, 2010,(21).
[2]王俊辉. GPS测量的外业和内业[J]. 中国水运(学术版), 2007,(02)
[3]徐绍铨,张华海.GPS测量原理与应用(第三版)[M].武汉大学出版社,2008.
论文作者:殷柳颜
论文发表刊物:《防护工程》2019年第1期
论文发表时间:2019/5/8
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