向子强 秦啟耀

【摘要】随着我国社会经济的快速发展，我国的科技水平得到了巨大的发展，GPS测量以其全天候、高精度、自动化、高效益等特点，已逐步取代了最初的常规大地测量和工程测量。利用GPS定位技术建立各种用途控制网已经相当普及。与传统的测量技术相比，GPS技术具有精度高、测量简单、测量时间短等优点，所以以及逐渐的取代了传统测量技术在控制测量中的地位。本文就在介绍GPS静态测量的基础上，分析其在控制测量中的具体应用，供有关人员参考。

【关键词】GPS；静态测量；高程测量

1、GPS静态测量的原理

1.1 GPS定位原理

GPS导航系统的基本原理是测量出已知位置的卫星到用户接收机之间的距离，综合多颗卫星的数据获取接收机的具体位置。其中，卫星的位置可以根据星载时钟所记录的时间在卫星星历中查出，而用户到卫星的距离则通过记录卫星信号传播到用户所经历的时间，再将其乘以光速得到（由于大气层电离层的干扰，这一距离并不是用户与卫星之间的真实距离，而是伪距）。当GPS卫星正常工作时，会不断地用1和0二进制码元组成的伪随机码（简称伪码）发射导航电文，当用户接受到导航电文时，提取出卫星时间并将其与自己的时钟作对比便可得知卫星与用户的距离，再利用导航电文中的卫星星历数据推算出卫星发射电文时所处位置，用户在WGS-84大地坐标系中的位置速度等信息便可得知。

1.2 GPS测量的方法以及优点

GPS测量方法包括静态测量和RTK测量，本文主要分析GPS静态测量。该方法是把至少三台双频GPS接收机安置在基线端点上，保持固定不动，不受通视条件的限制，但是需要同步观测四颗以上卫星。测量时可观测多个时段，每个时段观测十分钟到数十小时，最后把观测数据输入计算机，经过结算软件处理得到各点坐标，在GPS测量的各种方法中，静态测量的方法精确度最高，具有测站间不需要通视、可以全天候定位、操作简单、观测时间较短、可以提供全球统一的三维地心坐标等优点，也因此通常应用于各种工程测量当中。

2、GPS静态测量工程应用实例

2.1工程简介

为了解决某县的水资源短缺问题。该县水利局拟定在某镇某河流上修建一座中型水库，并进行前期论证。我单位受该县水利局委派，于2013年8月9日开赴该河测区。该测区位于该县境内某河流域一级支流—长江上游，属长江水系。水库控制径流而积22.96km2，多年平均径流量1569万m3，水库总库容1346万m3，可灌溉而积38000亩，是一座为湾坝低热河谷开发提供农业生产灌溉用水的中型水库。该水库拟定两种选址方案：上坝址位于多密河寨子脚；下坝址位于水磨房边，测区面积一平方公里。整个测区属山区，地形复杂、植被繁茂、交通极其不便。此次测量，平面坐标系统采用1959年北京坐标系，高程系统采用1999年黄海高程系。坝址高程1460m，首级平而控制我们布设D级GPS控制网。GPS接收机4台，采用边连式，共埋设GPS静态点9个，联测已知军控（三角）点3个，并与合理分布的4个水准点联测。

2.2 GPS测量的外业准备与实施

2.2.1外业准备

在实施GPS外业作业前，我们要先对要测的地区进行勘察、收集控制点及1：10000地形图等相关资料，筹备GPS接收机4台（Trimble 5700），并在广西省测绘仪器计量站进行了鉴定。因GPS网的点数较多，跨的范围较广，交通不便，对测区进行了分区观测。以上坝址为界划分两个分区，分别库区上游分区和库区下游第二方案坝址以下分区。为了增强网的整体性，提高网的精度，相邻分区设置了不少于3个公共观测点，并编制了GPS卫星可见性预报图，选择最佳时段（卫星多于5颗，PDOP值小于6）进行观测。

2.2.2外业实施

（1）选点

参照图形设计，遵循以下原则灵活选择点位：

○1对于点位的设置，要设在易于安放设备、上点方便、视野开阔、交通便利、适合RTK采集坐标的地方；○2点位目标要显著，视场周围 以上不应有障碍物，以减少GPS信号被遮挡或被障碍物吸收；○ 3点位应远离大功率无线电发射源（如：电视台、微波站等），其距离不小于20m；远离高压输电线和微波无线电通道，其距离不小于50m。以避免电磁场对GPS信号的干扰。○ 4点位附近不应有大而积水域或不应有强烈干扰卫星信号接收的物体，以减少多路径效应的影响。○5地而基础稳定，易于点的保存；○6选点人员按技术设计进行踏勘，在实地按要求选定点位。当利用旧点时，应对旧点的稳定性、完好性、可用性进行检查，符合要求方可利用；○7网形应有利于同步观测边、点联结；○8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。

（2）标志埋设

GPS网点设置要具有中心标志性的东西，并在岩石高出部位做好中心标志。并做点之记、GPS网的选点网图，点名一般取村名、山名、地名，调查后确定。利用原有旧点时点名不宜更改，点号编排应适合

计算机计算。

2.3.3观测工作

（1）仪器设备

根据网形设计、测区自然情况，共投入4台GPS接收机。

（2）技术指标

○1同时设置观测卫星数目要大于五个；○2设有的观测卫星数目要大于五个；○3觀测时间段设置为1.5个；○ 4时段长50min；○5采样间隔16秒； ○6 PDOP<6。

（3）天线安装

○1天线架设在三脚架上，安置在标志中心的上方直接对中，天线基座上方的圆水准气泡必须整平。○2天线的定向标志线应指向正北，并顾及磁偏角的影响，以减弱相位中心偏差的影响。○ 3架设天线距地而lm以上，天线架好后，在圆盘天线120度三个方向分别量取天线高，取平均值记入手簿。 ○ 4复查点名并记入测量手簿中，将天线电缆与仪器进行连接，经检查无误后，方能通电启动仪器。

（4）开机观测

天线安置完成，各项设备检查无误后，即可启动接收机进行观测。

注意事项如下：

○1开机后接收机有关指示显示正常并自检后，输入有关测站和时段控制信息。○ 2接收机在开始记录数据后，应注意查看有关观测卫星数量、卫星信号、相位测量残差、实时定位结果及其变化、存储介质记录等情况。○3在出测前认真检查电池容量是否充足，观测过程中也要特别注意供电情况。○4仪器高按规定始、末各量测一次，并及时记录在GPS点之记表中，同时做好观测记录及点位略图。○5接收机在观测过程中不要靠近接收机使用对讲机；雷雨过境，关机停测，并卸下天线。○6观测站的全部预定作业项口，经检查均已按规定完成，且记录与资料完整无误后方可迁站。 ○7每日检查仪器内存容量，及时将数据转存到计算机硬盘和外部存储设备上进行数据备份。

3、结论

GPS测量技术以全天候、高精度、自动化、高效益等显著特点，赢得了广大测绘者的信赖，并成功地应用于大地测量、工程测量、航空摄影测量、运载工具导航和管制、地壳运动监测、工程变形监测、资源勘察、地球动力学等多种学科，从而给测绘领域带来一场深刻的技术革命。

参考文献

[1]马真安，杜井龙.谈谈GPS静态测量的内外业工作[J].东北公路.1999（01）

[2]张小望，杨锦.GPS在大型电厂高精度厂区控制网测量中的应用[J].电力勘测设计.2005（02）

[3]张健，董书艺.Trimble GPS 5700使用中应注意的一些问题[J].上海计量测试.2005（04）