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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�；鶞收窘邮諜C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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