關于基礎測繪中的GPS系統測量技術探究
論文關鍵詞：GPS系統 測量技術 基礎測繪 探討
論文摘要：本文對GPS定位系統在應用中建立工程測量控制網、RTK 下的碎部測量與放樣、區域差分系統下碎部測量與放樣以及變形監測作出了探討，并對GPS 技術的優缺點進行了分析，供同行參考。
21世紀是信息化的時代，而作為信息化產業技術方向的一部分，測繪專業在數字地球概念中扮演著重要的角色。而GPS全球定位系統具有性能好、精度高、應用廣的特點。在測繪領域中，GPS系統已廣泛用于大地測量、工程測量、航空攝影測量及地形測量等各個領域。通過 GPS靜態測量和 GPSRTK測量技術在性能特點、作業方法、技術條件及應用效果的分析，指出GPS技術在房產基礎測量中具有傳統測量技術無可比擬的優勢。
1、GPS靜態測量應用于房產平面控制測量
1．1GPS靜態測量模式
GPS靜態測量有常規靜態測量與快速靜態測量2種模式。
常規靜態測量模式是采用 2臺(或 2臺以上) GPS接收機 ，分別安置在 1條或數條基線的兩端，同步觀測 4顆以上衛星，每時段根據基線長度和測量等級觀測45 min以上的時間。
快速靜態測量模式是在一個已知測站上安置 1 臺 GPS接收機作為基準站，連續跟蹤所有可見衛星。移動站接收機依次安置到各待測測站，每測站觀測數分鐘。
這兩種模式均可用來建立房產平面控制網。應用 GPS進行房屋平面控制測量，點與點之間可以不要求互相通視，這樣就避免了常規測量中控制點位選取的局限性。只要使用的 GPS儀器精度與等級控制測量精度相匹配，控制點位的選取符合 GPS點位選取條件，那么所布設的 GPS網精度就完全能夠滿足房產測量規程要求。
1．2 GPS靜態測量的作業方法
1．2．1根據基線長度確定靜態測量觀測時間
以拓普康 GPS為例，為達到測量精度要求，在進行靜態測量時，可根據基線長度和接收機的類型確定觀測時間(表 1)。
表 1 根據基線長度確定的 GPS靜態測量觀測時間
以上觀測的成果質量易受鎖定的衛星數量、作業環境及各種干擾因素影響。為保證獲得良好的觀測成果，應做到：
(1)按相關的GPS規范要求選取觀測時間；
(2)新用戶應盡可能適當延長設計觀測時間；
(3)單頻接收機最好不要用于觀測長度超過 15 km的基線 。
1．2．2 外業觀測
(1)將 3臺接收機分別在測站點上對中、整平；
(2)接收機開機，跟蹤GPS／GLONASS衛星的信號；
(3)在外業表格上記錄點號、儀器編號、天線高等信息；
(4)接收機跟蹤衛星穩定后，開始記錄觀測數據；
(5)觀測一定時間后，接收機停止記錄觀測數據；
(6)接收機關機。
1．3GPS靜態測量特點
在布設控制網方面，GPS靜態測量較之常規方法具有以下特點：
(1)測量精度高。GPS觀測精度要明顯高于常規測量方法，其基線向量的相對精度一般在 1／10000～1／100000000之間，這是普通測量方法很難達到的。
(2)選點靈活、不需要建造覘標。GPS測量不要求測站間相互通視，不需要建造覘標，作業成本低，大大降低了布網費用。
(3)全天侯作業。在任何時間、任何氣候條件下，均可以進行 GPS觀測，大大方便測量作業，有利于按時、高效地完成控制網的布設。
(4)觀測時間短。采用 GPS布設一般等級的控制網，每個測站上的觀測時間一般為 1～2個小時。采用快速靜態定位的方法，觀測時間更短。
(5)觀測、處理自動化。采用 GPS布設控制網，觀測和數據處理過程均高度自動化。
1．4 實例及效果
某房產基礎測繪項目區面積 100km2 ，需要布設三等 GPS控制網。根據規范要求，點與點之間平均距離為 5km，現場踏勘后共布設 13個點，埋石、觀測、數據解算共用時4個工作日。如果應用常規作業方法，以上工作量只能滿足在控制點上建造覘標的要求，而且控制點成果精度會大大降低，返工率也會因為數據采集受人為因素的干擾而升高。
2、GPS RTK測量技術應用于房產基礎圖測繪
2．1GPS RTK測量技術的基本特點
GPS RTK是指載波相位實時動態差分(Real—Time Kinematic)定位，是 GPS定位的最新技術。
GPS RTK技術系統配置由基準站接收機、移動站接收機 2部分組成。基準站接收機設在具有已知坐標(地勢較高處也可無已知坐標)的參考點上，連續接收所有可視 GPS衛星信號，并將測站的坐標、觀測值 、衛星跟蹤狀態及接收機工作狀態通過數 據鏈發送出去；移動站接收機在跟蹤 GPS衛星信號的同時接收來 自基準站 的數據，通過 0TF(On The Fly)算法快速求解載波相位整周模糊度，獲取所在點相對于基準點的坐標和精度指標。
2．2 基準站的選定和建立
基準站的安置是順利進行 RTK測量的關鍵，選址時應注意：
(1)避免在無線電干擾強烈的地區選址；
(2)基準站站址及數據鏈電臺發射天線必須具有一定的高度；
(3)為防止數據鏈丟失以及多路徑效應的影響，站址周圍應無 GPS信號反射物(大面積水域、大型建筑物等)。
2．3 RTK技術的作業方法
(1)將基準站設在制高點上，控制點距離小于RTK有效作業半徑的2／3倍。為方便對 RTK測量成果進行控制檢核和避免出現作業盲點，在測區環境不良地區增加基準站。
(2)施測第一個觀測點為已知點，以檢核第一個RTK測量結果是否精確。RTK測量前的檢核工作很重要，它可以發現輸入的控制點坐標、坐標系統、設置參數是否有誤等問題。
(3)由于接收衛星狀況不良等原因而造成的盲點地區，應在盲點周圍加測控制點，以便用全站儀補測。
2．4 RTK技術的優點
(1)作業效率高。在一般的地形地勢下，設站 1次即可測完大約 6km半徑的測區，大大減少了傳統測量所需的控制點數量和測量儀器的“搬站”次數，提高了勞動效率。
(2)定位精度高，數據安全可靠，沒有誤差積累。只要滿足 RTK的基本工作條件，在一定的作業半徑范圍內，RTK的平面精度就能達到厘米級。
(3)降低作業條件要求。RTK技術受通視條件、能見度、氣候、季節等因素的影響和限制較小，只要滿足 RTK的基本工作條件，就能快速進行高精度定位作業。
(4)操作簡便，數據處理能力強。只要在設站時進行簡單的設置，就可以同步獲得測量結果坐標。數據輸入、存儲、處理、轉換和輸出能力強，能方便快捷地與計算機通信。
2．5 實例及效果
仍以前述測區為例，該項目區需要在三等 GPS控制網的基礎上，布設一級 GPS控制點。根據規范要求，點與點之間平均距離設計為 0.5 km，現場勘察后共布設 456個點，埋石、觀測、數據解算共用時 12個工作 日。如果應用常規作業方法工期至少需 1個月。由于數據量龐大作業環境復雜，返工率也必然會大大提升。
3、結束語
通過以上對 GPS測量技術應用的分析，可以看出GPS技術在房產基礎測繪中的具有傳統測量無可比擬的優勢，但由于其技術特點，該技術也存在一定的問題。
(1)受衛星狀況限制。房產基礎測繪主要在城市進行，衛星信號在高樓密布區被遮擋時間往往較長，使得作業時間受到限制，且易產生假值。
(2)空中環境影響。中午時間衛星信號受電離層干擾大，共用衛星數少，因而初始化時間長甚至不能初始化，也就無法進行測量。
(3)數據鏈傳輸受干擾和限制、作業半徑比標稱距離小。RTK數據鏈傳輸易受到障礙物，如高大山體、高大建筑物和各種高頻信號源的干擾，傳輸過程中衰減嚴重，影響作業精度和作業半徑。因此，在開展房產基礎測繪工作時，應根據實際情況合理運用 GPS測量技術。
參考文獻 ：
[1] 徐紹銓．GPS測量原理及應用[M]．武漢：武漢測繪科技大學出版社 ，1998．
[2] 全球定位系統(GPS)測量規范[S]．GB／T18314—2001．
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