【技术】GPS静态作业在控制测量中的应用探讨，值得学习！ - 海洋测绘项目去那个招标网寻找

0 ]5 A& c) U# ^9 ]! V/ x/ a

摘   要：本文简要阐述GPS静态相对定位技术在新建控制网中的应用，结合实例，论述了GPS静态测量中注意的问题，为控制测量工作提供参考。

关键词：GPS静态测量；相对定位；数据处理

1 引言

近年来，随着全球卫星定位系统（GPS）技术的快速发展，GPS实时动态测量技术已完全成熟，GPS逐渐在测图、施工放样、航空摄影测量、海洋测绘和地理信息数据采集等方面得到了充分的应用。目前在测量工作中，测量工作者把动态测量作为一种常用的工作方法，但GPS静态测量作为一种经典的测量方法，仍然活跃于测量工作领域的各个方面，特别是在控制测量工作方面的应用。本文将围绕采用GPS静态控制测量工作方法，全面介绍建立GPS控制网的制作过程和方法，并着力阐述GPS静态测量的高效和高精度。

2 静态GPS测量概述

2.1 GPS相对定位原理用3台或3台以上GPS接收机分别安置在若干条基线的端点，通过同步观测相同GPS卫星来确定多条基线向量。利用这些观测量的不同给合（求差）进行相对定位，可有效的消除或减弱相关误差（如卫星鈡差、卫星星历误差、电离层延迟、对流层延迟等）的影响，故可提高相对位置的精度，从而使这种方法成为精密测量定位中主要的工作方法。2.2 GPS静态测量的特点 ; b5 a" Q% |: D

(1）测量精度高

( J- ]: m4 a( W' W" M2 p& T9 y* e

GPS测量的相对精度一般在10-5-10-9，边长精度通常可以达到10-6以上，这是地面常规测量方法很难达到的。

(2）选点灵活，无需通视

由于GPS测量不要求测站间通视，因而选点时只用考虑外业观测条件和应用需求，大大提高了选点的灵活性，使控制网有较好的网形。

(3）可全天候作业

理论上，GPS测量可以在任何时间、任何气候条件下进行。这一特点方便了观测作业，有利按时、高效地完成控制网建立。

(4）操作简便

1 F- {/ k$ ^( s- Y

外业观测和数据处理的自动化程度高，作业人员只需对中、整平、量取天线高、开机设置参数以及必要的记录，剩下的观测工作由接收机自动完成。

1 g/ c7 q4 _% b) Q3 |1 ?

(5）可获得三维坐标

6 q1 m1 E% ?5 e$ t Z; E# k( {

GPS测量可以直接测量定点的三维坐标（大地经纬度和大地高）。

( d* B% X# J& \& T4 D, G

3 静态GPS测量应用实例

以广东省某市某镇某村片区GPS控制网为例，简单阐述GPS静态控制和数据处理的原理及应用。3.1 测区概况广东省某市某镇测区东以S365省道为边，南到西江，北至山边，面积大约1.1平方公里，地势平坦，交通便捷。仪器选用三台中海达双频接收机（有效检定期内），作业方式采用混连式。精度指标；其精度满足CJJ73-97所规定的二级平面控制网精度。3.2 选点、布网GPS静态观测是若干接收机同时接收卫星信号而进行的定位测量。测站之间不要求互相通视，GPS观测精度与卫星分布有关，与地面测站位置构成的几何现状无关。点位网的形状选择比较灵活，选点工作相对比较简单。因此，GPS点位适当选择，对整个控制测量项目顺利完成有着重要意义。所以，根据本次控制测量的目的、精度、密度要求，在充分收集和了解测区范围、地理位置、气候、交通条件、人文等以及原有控制点的精度、分布和保存情况的基础上，对本区进行GPS点位的选定和布设。3.2.1 选点原则根据任务范围和规范的要求，GPS控制网以整个工作范围为准。首先在地形图上进行初选，然后根据初选方案，再进行实地选点，选点应遵守以下原则：

(1）测站周围视野开阔，高度角15度以上不允许有成片的障碍物。测站上应方便安置GPS接收机。

+ I) @5 H8 D8 i0 t0 n

(2）远离大功率的无线电信号发射源（如电台、电视台、微波中继站），与高压输电线、变压器保持50米以上的距离，避免干扰。

(3）测站应远离高楼、围墙、大树、山坡及大面积平静的水面（湖泊、池塘）等能引起较强信号反射物，以免出现严重的多路径效应。

]4 \! ]+ P( [7 m) s$ V( h) d0 I

(4）测站应位于地质条件良好、点位稳定、易于保护的地方，并尽可能顾及交通等条件。

(5）充分利用符合要求的原控制点。3.2.2 埋石控制点的埋石采用现场浇注的方法进行，事先在选点位置用电钻孔，然后用混凝土将孔填充，最后将标志镶嵌在混凝土中，埋设后，用切割机进行切割，统一编号，编号为；32Ⅱ001，32Ⅱ002，......，32Ⅱ22。具体埋设要求和编号如图1所示。 8 n- q2 O$ T. k" G4 D# @- S% m

图1 控制点现场埋设与编号控制点标志埋设完成后，绘制点之记，并对控制点正面以及点位周围明显地物进行拍照，拍照约4-6张，以表达出点位情况为准，便于以后寻找。 " M! x' Q$ H" a3 T# t& d% S

图2 GPS控制网3.3 GPS控制网如图2：GPS控制网有34点组成，其中，新布设点22个，原有控制E级点5个，导线点7个，其中32GE04、32GE06、32GE32（均为上级复检最新成果）为起算点。以三角形作为基本图形。 & p3 G3 y& j. ?/ s s) Y

4 外业观测

4.1 外业观测技术要求以《卫星定位需市测量技术规范》标准中规定的GPSE级点为标准，站点观测大于1.6时段，每个时段大于等于40min。4.2 观测步骤 - D: n2 v/ N& B( r- J

(1）安置接收机；将接收机架设在三角架上，进行对中、整平、量取仪器高（仪器高要在接收机互120度方向量三次，互差小于3mm，取平均值）。

(2）开机观测；开机正确设置观测模式（静态）、高度角（15°）和采样间隔（30s）。

6 R5 y8 Q: G5 r* `5 G$ n% \: N

(3）观测记录；观测者一律用铅笔及时填写GPS测量手簿各项内容（接收机型号、测站名、时段号、高度角等），手写要认真细致，字迹清晰、工整、美观。

(4）迁站；经认真检查，所有预定的作业项目均已全面完成且符合要求，记录和资料完整无误，方可迁站。4.3 观测作业组的基本要求

(1）各作业组必须严格遵守调度命令，按规定的时间进行开机、关机的操作。

(2）按要求进行相关观测记录，不得改写和涂改，不得转抄和追记。读写有误时，可用铅笔整齐画掉，将正确数据写在上面并注记原因。

(3）观测期间防止接收机震动，不得移动，要防止工作人员和其他物体碰动接收机或遮挡信号。

! a8 s" b1 p7 o

(4）观测时，在接收机50m以内不得使用电台，10m以内不得使用对讲机和手机。

(5）观测遇到雷雨天时，应及时停止观测，防止雷击。

(6）在一个时段的观测过程中，不允许进行下列操作：a、关机后重新启动接收机；b、进行仪器自检；c、随意改变截止高度角或采样间隔；d、按键关闭文件或删除文件。 ) w) V8 D& f O

5 静态数据处理

GPS静态数据都有专门的数据处理软件，我们采用的是中海达HGO数据处理软件。5.1 数据处理流程 + B) U! A; m6 j! _: K

（如图3)

3 A# q# O3 N& d9 @2 C9 C

* [7 u$ `3 s4 X: @

图3 数据处理流程图

5.2 项目总结报告（节选）5.2.1 解算数据观测文件总数：129；站点个数：34；形成基线总条数：128；形成重复条数：41；合格：41；不合格：0；形成同步环个数：42；合格：42；不合格：0；形成异步环个数：190；合格：190；不合格：0；……。5.2.2 二维约束平差结果 / `* S0 `1 ^5 E" x' b& b! i

基线条数：128；平差点数：34；基线标准差置信度（松弛因子）：10.00σ；Tau检验显著水平：1.00%；单位权中误差比：1.2098；x2检验值：234.6929；x2理论范围：147.0196-248.4853；x2检验结果：True；

平面四参数：

X平移（m):-1739.54353741482；Y平移（m):75610.6464624293；旋转：-000:14:27.92334；缩放：0.999952395270672；……。5.2.3 二维约束平差坐标（部分）表1 平差坐标表 4 W, Y/ O3 S6 ^* [* ?0 l% X) |

D% Z; y7 b4 t. p F

……。

平差后最弱边和最弱点

基线名：F6190482.zsd-F6200482.zsd；中误差＿DN(mm):2.1；中误差＿DE(mm):2.0；中误差（mm):2.9；相对误差：1:69299；站点名：I035；中误差＿N(mm):2.8；中误差＿E(mm):2.7；点位中误差（mm):3.9。

6 成果检核

为了能够有效确保整个GPS控制网实测精度符合相关的精度值测定要求，GPS控制测量工作完成后，仍需对静态GPS测量成果进行相应的对比工作，采用高精度全站仪（2″以上）对部分相互通视站点进行边长检查，总共对16边进行检核，检核结果如表2。 # h( Y* J8 m/ E

表2 边长检查表

5 T& H8 ~3 w9 d& r m- N$ n

通过表2可以看出：边长较差最大值为0.024m，相对中误差最大为1/31460，满足1/20000的规范要求。 - x0 i; j) c1 _- q

7 探讨

为确保GPS静态测量具有精度高，操作简单，测绘效率高，在控制测量中有很大的优势，在实际工作中应该注意以下几点。

0 }/ G" P/ S$ C$ v( n$ C

(1）在选点工作中，除了考虑规范要求，还需要关注仪器和观测人员的安全，特别在人员密集和交通要道处，避免观测工作受来往车辆和闲杂人员的影响。

- Y* K- z8 [' w% L9 l& n2 i

(2）将标志埋设后，用切割机进行切割有一定的危险性，因此，人员前期必须培训或请专业人员，为了保证标志符合规范提高工作效率，我们用钢板制作专用磨具，以方便切割，如图4。

图4 专用磨具及现场效果照片

" C# I9 _8 i; J9 h: u; M& D9 c

(3）在外业观测前一定要制定外业观测期间人员、设备、车辆的调度方案，它决定了GPS网的结构，是测量非常关键的环节。各观测小组应注意人员的合理搭配，合理调配工作人员，每小组应至少安排一名操作熟练的技术人员。

+ n- o* Y+ c# g' G, a9 ^; f: E

(4）为保证各相邻站点具有较高的相对精度，对距离较近的点一定要进行同步观测，以获得它们之间直接观测基线。

% G/ ?- x# u$ T, ^4 p* v7 ~

(5）为防止控制网在二维约束平差中发生扭曲和变形，起算点坐标数据必须经过严格的检核，应该是同一批次，且点位应均匀地分布在网GPS网周围和网中。

(6）GPS网的点之间一般不要求相互通视，但是为了下一步测量对通视的要求，为了便于拓展，站点最好有一个方向通视。

8 总结

总之，由于GPS静态定位技术具有全天候、测站间无需通视、精度高、速度快、费用省等优点，在现在的测量工作中，已基本取代用经纬仪、全站仪、布设导线网、三角网等传统的步设平面控制网的方法。GPS静态测量也被广泛应用于工程测量、变形监测、航空摄影测量和遥感工作中。 3 ]+ _$ |1 F$ ^7 l w" z

-----END-----

9 w, {0 ^% w7 o5 X; r: ]

! d# T9 l& e7 [! r4 ]2 ~' A, [3 v

社群交流 / 原创投稿 / 商务合作

$ A2 V4 p+ E! G) }/ r

+ p" i% c) ~3 S; e! q5 w

（请添加下方小助手微信）

, R8 s7 g5 h$ Z* E

( O8 L; L: s0 b5 u9 Y

来源：新疆有色金属 作者：权君娟 李新宁

0 C0 s& Z7 A9 l5 L1 N" L

推荐阅读

【重磅】484家，注销！因未通过测绘资质复审换证或未提交测绘资质复审换证申请！

8 z! W0 K4 z# @% q4 U. t: i

【技术】基于地空一体化的1∶500 地形图测绘应用（利用Smart3D 和Inpho软件进行空三）

w8 n8 z5 {. F. z k/ ^

【招标】4095万元！2022年省级自然资源统一确权登记招标公告

2 m0 R- Z" _$ I! C% Q/ E* y

【科普】谁能开展职业技能等级认定？如何开展？这篇告诉你

# ?" C/ C; `) q

【关注】测绘成果共享互认！湖北荆州全面推进工程建设项目“多测合一”改革

2 q7 }1 [: E9 w& {. J

推荐关注

* |, v: `7 Q2 A o3 u3 y% i

温馨提示：近期，微信公众号信息流改版。每个用户可以设置 常读订阅号，这些订阅号将以大卡片的形式展示。因此，如果不想错过“测绘之家”的文章，你一定要进行以下操作：进入“测绘之家”公众号 → 点击右上角的 ··· 菜单 → 选择「设为星标」

3 i1 x* R: T+ O' W; U

↓↓↓点击下方“阅读原文”查看更多精彩内容...

8 E; ^/ Y7 |; R" X1 W0 V / h. x1 J/ h K+ w! V. _ d