1、GPS 在土地测绘工程中的应用分析摘要：GPS 全球定位系统已土地测绘工程中发挥的作用越来越重要。本文基于作者多年相关工作经验，对 GPS 在土地测绘工程中的应用做了主要分析，并就改善 GPS 测量方法，提高 GPS 测量精度方面提出了一些心得和措施。 关键词：GPS 网；土地测量；质量控制 Abstract: The increasing role of GPS global positioning system has been more important in the land surveying and mapping engineering. In this paper, the
2、author years of relevant work experience based on the analysis, mainly on the application of GPS in the land surveying and mapping engineering, and improve the GPS measurement method, puts forward some ideas and measures to improve the measurement accuracy of GPS. Keywords: GPS; land survey; quality
3、 control 中图分类号：P25 GPS 卫星定位新技术的迅速发展，给测绘工作带来了革命性的变化，特别是为土地控制测量工作带来了巨大的影响。应用 GPS 迸行土地测量，不要求通视，这样避免了常规控制工作点位选取的局限条件，并且 GPS网状结构对 GPS 网精度的影响也甚小。GPS 具有布点灵活、全天候、速度快、精度高等优点，使得其在国内土地控制测量中得以广泛应用。 一、GPS 在土地控制测量中的应用评定 全球定位系统（GPS）已被广泛地应用于各种等级精度的土地控制测量中。如何对地 GPS 控制网施测进行有效的质量监控，将会直接影响到成果的测量精度。为提高测量精度，就必须做好 GPS 测量的
4、质量控制工作。一般来说，质量控制的内容主要包括质量评价（评定质量的指标）和质量改善（提高质量的方法） 。从土地测量的作业流程来看，一般包括测前、测中和测后三个阶段。测前一般包括测量工程的设计与计划以及仪器设备的检定检验，测中主要是施测工作，而测后则主要是数据处理及成果整理。GPS RTK 测量的质量控制过程必须贯穿测前、中、后三个阶段。影响 GPS 网质量的因素包括，观测值的质量、GPS 基线的质量、常规观测值的质量、起算数据的质量、网的结构、以及网平差处理的方法。通常观测值的质量取决于观测及数据处理，起算数据的质量则取决于设计及项目的客观条件，而网的结构取决于设计，网平差处理的方法取决于数据
5、处理。 二、土地测绘中 GPS 网图形设计分析 GPS 网图形设计就是将各同步图形合理衔接，以改善 GPS 网的精度、增强其可靠性并提高其效率。GPS 网结构和形状因连接方式不同呈现差异。而连接方式的选择则取决于 GPS 测量工程的精度需求、外业观测条件以及 GPS 接收机数量等因素。从设计内容来看，一般控制网图形设计的内容主要包括与精度和可靠性有关的点位设计以及观测点、测回数等观测设计1。而 GPS 网图形设计的内容包括同步观测图形、重复观测次数、观测参数设置、观测时长要求等。有两点非常重要提示是 GPS 网的图形强度（可靠性）与基线向量的数量和分布有关，GPS 点的精度和可靠性和与其相连的
6、基线向量数密切相关，相连的基线向量数越多，精度和可靠性越高。 为保证测量质量，GPS 网中不应存在自由基线，网中的闭合条件中基线数不可过多，每个点至少要独立设站观测两次，且至少应与地面网有2 个重合点。此外 GPS 点应选择在交通便利、视野开阔、容易到达的地方。图形设计中需要注意的是，各级 GPS 网中最简独立闭合环或附和导线的边数必须满足有关要求。当控制网的范围较大时，可采用分级布设的方法，即首先布设点数较少但等级较高的框架网，然后再部分项目所要求等级的全面网。网中距离较近的点间要进行直接观测（短边必测） 。三、土地测绘中 GPS 数据的采集和处理 1外业观测的数据采集 GPS 控制网外业观
7、测时，作业人员应按静态观测基本作业技术要求来执行2。天线对中误差不应大于 3 毫米，基座圆水准气泡必须居中，观测前后在天线互为 120方向上量取天线斜高，互差应小于 5 毫米。开机后把测站相关信息输入 GPS 接收机并做外业观测记录。 在进行 GPS 外业观测之前要拟定观测调度计划，外业观测的数据采集取决于调度指挥和作业。制定观测计划前，要首先进行可见 GPS 卫星预报，该预报可利用厂家提供的商用软件，输入近期的概略星历（不超过 30 天）和测区的概略坐标及其观测时间，便可获得可见 GPS 卫星数和PDOP 变化图。最佳观测时间确定后，还应在观测之前根据 GPS 网的点位、交通条件编制观测调度
8、计划，按计划对各作业组进行调度。 调度指挥的工作内容包括安排作业时段，分配观测任务（包括指定各作业小组的观测时间、测站以及确定迁站方式，进行交通工具的调配）以及对延误、设备故障、测站错误、突发恶劣天气等突发情况的处理。而调度指挥的作用在于通过观测时间的选择，保证观测质量；通过同步图形的配置（扩展方式） ，保证 GPS 网的图形强度；通过迁站方式的确定，保证作业的效率；通过适当的应急处理方式，保证作业的顺利进行。2GPS 测量数据的处理 各级 GPS 控制网基线解算可采用随机配备的商用软件或经有关部门试验鉴定过的基线解算软件进行 GPS 基线向量解算。在基线解算阶段，若所设定的起点坐标不准确，将
9、导致基线向量发生偏差。对于基线解算来讲，参与计算的卫星，如果与其相关的整周未知数没有准确确定的话，就将严重影响整个基线解算结果的质量。在观测时段内，通常多路径效应比较严重，随多路径效应的严重程度，对基线质量的影响将有所不同。多路径效应对基线向量的水平方向影响较大。此外，对流层折射影响或电离层折射、卫星轨道误差较大以及地球潮汐、地球自转等数学模型问题也会影响基线的质量。应对基线起点坐标不准确，通常要使用坐标精度高的点作为起算点，所有基线应从一点或由该点衍生出的点起算。当仅有个别卫星残差不正常时，可删卫星。仅有个别子时段观测值残差不正常时，可截时段；当在卫星起落部分的观测值残差不正常时，可改变截止
10、高度角3。需要注意的是，以上方法都将减少有效的观测数据，从而减弱图形强度，一般不应大量地删除观测数据。基线精化处理时，当观测值残差普遍较大，且具有一定系统性趋势时，不宜简单采用剔除观测值的方法。采用 Iono-free 观测值将改善残差的系统性分布趋势，但残差将会显著增大，究竟是否采用，应根据具体情况决定。缩短天顶对流层估计的间隔将改善残差的系统性趋势，但不一定会改善成果，究竟是否采用，应更具具体情况决定。周跳较多时，应采用修复的方法；反之，则采用参数估计的方法。有时，浮动解要比固定解质量好。 四、GPS RTK 测量及其质量控制 RTK（Real Time Kinematic）即进行实时动态
11、相对定位的技术，一般定位精度可达厘米级。常规 RTK 的系统结构包括基准站、数据链和流动站。工作原理是，基准站接收卫星信号，进行观测，通过数据链，基准站的观测数据及坐标被发送给流动站，流动站接收卫星信号，并通过数据链接收基准站的观测数据和坐标，进行基线解算，并最终得到自身的坐标。基准站的选择、基准站电台天线的架设、中继站的设置、流动站初始化、模糊度的保持（测量过程中周跳的探测） 、坐标转换参数都会影响 RTK 测量的质量。初始化错误发生原因主要是未能正确确定模糊度，会导致所有观测结果发生较大偏差。未正确探测或修复基准站及流动站载波相位数据中的周跳会导致模糊度保持失败后的所有观测成果发生较大偏差
12、。未正确设置基准站坐标或设置了错误的坐标系统转换参数会导致所有观测成果发生错误。为提高 RTK 测量的质量，要确保在一个连续的观测段中，对首尾的测量成果进行检验。检验方法是要确保在已知点上进行初始化或初始化完成检测一个已知点以及进行复测，两次复测之间必须重新进行初始化。 随着技术的不断发展，特别是广域差分技术、实时差分技术等技术的应用，将随时满足静态、动态、高精度定位的需要，并且在偏僻地区不受限制，全天候控制到每个角落，同时，还将在水准高程控制航测外业控制地形图等多方面得到广泛应用。特别是 GPS、GIS、RS（遥感系统）的有机结合，GPS 在土地测绘中的应用将更为广泛，其产生的经济效益和社会效益也将愈发明显。 参考文献： 1 毛克,刘江龙,刘永强等.GPS 技术在风力发电场控制测量中的应用J.电力勘测设计,2010,(3):22-25. 2 刘薇,陈东升,杨振等.浅析土地静态 GPS 控制网施测质量的控制措施J.科技信息,2010,(18):781-782. 3 刘兵,施昆,韦瑞表等.GPS 技术在山区石油地震勘探测量中的应用J.测绘工程,2008,17(6):63-66.
