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摘 要:。GPS 技术目前已广泛应用于控制和工程测量等领域，本文从GPS 静态测量的方法、步骤及注意事项，以及测量数据处理和平差计算的方法步骤。论述GPS 静态测量的特点，说明在地形非常复杂的地区，代替传统的测量方法，既满足精度要求，还可提高工作效率。
关键词:GPS；工程测量；静态测量；高程测量
Abstract:. GPS technology has been widely applied in the field of control and engineering measurement, the method, static GPS measurement steps and notices, and measurement data processing and adjustment calculation process. The paper discusses the characteristics of GPS static measurement, in the very complex terrain area, instead of the traditional measurement method, not only satisfy the requirement of accuracy, but also can improve the work efficiency.
Key words: GPS; engineering measurement; static measurement; height measurement
中图分类号：P228.4文献标识码：A文章编号：
1、GPS 测量的原理
GPS 根据其作用可划分为空间、控制和用户接收等部分。空间部分由 6 个轨道平面上的 24 颗卫星组成，用来发射卫星信号；控制部分由分布在全球的若干个跟踪站组成的监控系统构成，用来向卫星上行加载导航和其他数据；用户部分由GPS 接收机、数据处理软件及相应的用户设备等组成，用来接收卫星信号。
GPS卫星用码分多址的技术，在频率为1575.42MHz 的L1载波和1227.60 MHz 的L2载波上广播测距码和导航数据，利用单向到达时间（TOA）测距的概念，导航数据提供给接收机，以确定卫星发射信号时的位置，而测距码使用户接收机能够确定信号的传输延时，从而确定卫星到用户的距离。基本原理是利用距离交会技术，测量出已知位置的卫星到 GPS 接收机之间的距离， 然后综合多颗卫星的数据，通过一系列方程演算，由地面点的点位坐标就可知道接收机的具体位置。在测绘中主要利用 GPS 的定位功能确定点的三维位置。
2、GPS 静态测量方法和特点
GPS 测量方法包括静态和 RTK 测量，本文主要探讨 GPS 静态测量。该方法是将至少 3 台双频GPS 接收机安置在基线端点上，保持固定不动，不受通视条件限制，但需同步观测 4 颗以上卫星。测量时可观测数个时段，每时段观测十几分钟至几十个小时左右。最后将观测数据输入计算机，经基线结算软件处理得到各点坐标。在 GPS 测量的各种方法中，该方法精度最高，主要用于大地、控制、变形、工程等测量。
3、提高静态GPS测量精度分析
3.1GPS 测量外业准备与实施
3.1.1外业准备
GPS 外业作业准备测量工具，为防止工作失误，提高工作效率，编制了 GPS 作业调度表，编制 GPS 卫星可见性预报图，选择最佳时段（卫星多于 4 颗，PDOP 值小于 6）进行观测。根据前期埋设工作的调查，各地监测井均位于农田内，视野开阔，无遮挡 GPS 信号的障碍物，周围也无影响 GPS 信号的微波站、信号塔、高压线路、大面积水体等，观测条件较好。
3.1.2观测工作
1）天线安置
① GPS 接收机架设在三角架上，安置在校核水准点上方直接对中，对中误差不超过 1 mm，GPS 接收机基座上方的圆水准气泡必须整平；② GPS 接收机架好后，在圆盘天线的3个方向分别量取仪器高，数值互差不超过 3 mm，取平均值记入观测手簿；③ 安置完成，各项设备检查无误后，打开 GPS 电源进行预热，等候开机指令进行同步观测。
2）观测作业
① 开机后 GPS 接收机有关指示显示正常后，开始工作；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 1 次，并及时计入测量手簿；⑤ 观测站的全部预定作业项目，经检查均按规定完成，且记录与资料完整无误后方可迁站；⑥ 每日检查仪器内存容量，及时将数据转存到计算机硬盘上。
3.1.3技术指标
① 同时观测有效卫星数 ≥4；② 有效观测卫星总数 ≥4；③ 观测时段数 ＞1.6；④ 时段长 ≥ 60 min；⑤ 采样间隔 5～15 s。
3.2数据处理及平差计算
为了获得 GPS 观测基线向量并对观测成果进行质量检核，可用不同型号 GPS 接收机随机软件对GPS 数据进行处理，统一文件格式为通用数据交换格式 RINEX，然后选用软件进行基线解算、平差，根据基线处理结果对观测数据的质量进行分析并做出评价，以确保观测成果和定位结果的预期精度。
4、工程实例
4.1工程概況
乐昌至广州高速公路樟市至花东段，T28合同段起始桩号为K236+870，终止桩号为K257+300。施工路线长20.43Km，施工地点位于清远市及广州市花都区内，其中ZK250+423.739（YK250+462.671）～K257+300位于广州市花都区内，施工路线长6.86Km，由我第四工程管理处进行施工。
对于地形复杂、施工难度这么大的工程，采取常规全站仪做闭合导线的话，根本很多地方不通视，且花费时间较长，需要大量的人力物力，后来我们采用华测X-91型GPS进行关键点做静态进行导线加密。以广州花都区梯面镇联民村设计院给的高级控制点GPS246作为起始点，以广州市花都区梯面镇横坑村叠翠山DX787(县道X404硬路肩旁边)为终点，中间联测红山村DX789、DX790进行加密。现采用华测专用GPS平差软件COMPASS,平差结果和图形如下：
4.2 平差参数
4.3 高程拟合坐标
网形如下图
GPS控制网示意图
DX789设计坐标 (2609002.133,503390.490，95.641)联测坐标DX789(2609002.148,503390.483，95.635)X相差15mmY相差7mm,DX790设计坐标(2609168.996,503639.597) 联测坐标(2609168.996,503639.597,113.551)说明完全满足精度要求，且控制网可靠性较高。这些主要控制点成果的获得，只用了两天的时间就完成了，所以非常快捷与高效。
5、结 语
利用 GPS 静态测量来替代传统的测量方法进行公路工程控制网测设，具有效率高，节省人力、物力、财力的特点，在外业观测条件良好，已知控制点分布合理的情况下，GPS 静态测量所测精度完全达到一级导线的测量要求，特别是在已知控制点精度较高的情况下，测设精度会更高。
因此应根据相应的标准和规范，结合测区具体情况，在满足测量精度的前提下，充分发挥 GPS 静态测量的特点，提高高程控制测量的工作效率。
关键词:GPS；工程测量；静态测量；高程测量
Abstract:. GPS technology has been widely applied in the field of control and engineering measurement, the method, static GPS measurement steps and notices, and measurement data processing and adjustment calculation process. The paper discusses the characteristics of GPS static measurement, in the very complex terrain area, instead of the traditional measurement method, not only satisfy the requirement of accuracy, but also can improve the work efficiency.
Key words: GPS; engineering measurement; static measurement; height measurement
中图分类号：P228.4文献标识码：A文章编号：
1、GPS 测量的原理
GPS 根据其作用可划分为空间、控制和用户接收等部分。空间部分由 6 个轨道平面上的 24 颗卫星组成，用来发射卫星信号；控制部分由分布在全球的若干个跟踪站组成的监控系统构成，用来向卫星上行加载导航和其他数据；用户部分由GPS 接收机、数据处理软件及相应的用户设备等组成，用来接收卫星信号。
GPS卫星用码分多址的技术，在频率为1575.42MHz 的L1载波和1227.60 MHz 的L2载波上广播测距码和导航数据，利用单向到达时间（TOA）测距的概念，导航数据提供给接收机，以确定卫星发射信号时的位置，而测距码使用户接收机能够确定信号的传输延时，从而确定卫星到用户的距离。基本原理是利用距离交会技术，测量出已知位置的卫星到 GPS 接收机之间的距离， 然后综合多颗卫星的数据，通过一系列方程演算，由地面点的点位坐标就可知道接收机的具体位置。在测绘中主要利用 GPS 的定位功能确定点的三维位置。
2、GPS 静态测量方法和特点
GPS 测量方法包括静态和 RTK 测量，本文主要探讨 GPS 静态测量。该方法是将至少 3 台双频GPS 接收机安置在基线端点上，保持固定不动，不受通视条件限制，但需同步观测 4 颗以上卫星。测量时可观测数个时段，每时段观测十几分钟至几十个小时左右。最后将观测数据输入计算机，经基线结算软件处理得到各点坐标。在 GPS 测量的各种方法中，该方法精度最高，主要用于大地、控制、变形、工程等测量。
3、提高静态GPS测量精度分析
3.1GPS 测量外业准备与实施
3.1.1外业准备
GPS 外业作业准备测量工具，为防止工作失误，提高工作效率，编制了 GPS 作业调度表，编制 GPS 卫星可见性预报图，选择最佳时段（卫星多于 4 颗，PDOP 值小于 6）进行观测。根据前期埋设工作的调查，各地监测井均位于农田内，视野开阔，无遮挡 GPS 信号的障碍物，周围也无影响 GPS 信号的微波站、信号塔、高压线路、大面积水体等，观测条件较好。
3.1.2观测工作
1）天线安置
① GPS 接收机架设在三角架上，安置在校核水准点上方直接对中，对中误差不超过 1 mm，GPS 接收机基座上方的圆水准气泡必须整平；② GPS 接收机架好后，在圆盘天线的3个方向分别量取仪器高，数值互差不超过 3 mm，取平均值记入观测手簿；③ 安置完成，各项设备检查无误后，打开 GPS 电源进行预热，等候开机指令进行同步观测。
2）观测作业
① 开机后 GPS 接收机有关指示显示正常后，开始工作；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 1 次，并及时计入测量手簿；⑤ 观测站的全部预定作业项目，经检查均按规定完成，且记录与资料完整无误后方可迁站；⑥ 每日检查仪器内存容量，及时将数据转存到计算机硬盘上。
3.1.3技术指标
① 同时观测有效卫星数 ≥4；② 有效观测卫星总数 ≥4；③ 观测时段数 ＞1.6；④ 时段长 ≥ 60 min；⑤ 采样间隔 5～15 s。
3.2数据处理及平差计算
为了获得 GPS 观测基线向量并对观测成果进行质量检核，可用不同型号 GPS 接收机随机软件对GPS 数据进行处理，统一文件格式为通用数据交换格式 RINEX，然后选用软件进行基线解算、平差，根据基线处理结果对观测数据的质量进行分析并做出评价，以确保观测成果和定位结果的预期精度。
4、工程实例
4.1工程概況
乐昌至广州高速公路樟市至花东段，T28合同段起始桩号为K236+870，终止桩号为K257+300。施工路线长20.43Km，施工地点位于清远市及广州市花都区内，其中ZK250+423.739（YK250+462.671）～K257+300位于广州市花都区内，施工路线长6.86Km，由我第四工程管理处进行施工。
对于地形复杂、施工难度这么大的工程，采取常规全站仪做闭合导线的话，根本很多地方不通视，且花费时间较长，需要大量的人力物力，后来我们采用华测X-91型GPS进行关键点做静态进行导线加密。以广州花都区梯面镇联民村设计院给的高级控制点GPS246作为起始点，以广州市花都区梯面镇横坑村叠翠山DX787(县道X404硬路肩旁边)为终点，中间联测红山村DX789、DX790进行加密。现采用华测专用GPS平差软件COMPASS,平差结果和图形如下：
4.2 平差参数
4.3 高程拟合坐标
网形如下图
GPS控制网示意图
DX789设计坐标 (2609002.133,503390.490，95.641)联测坐标DX789(2609002.148,503390.483，95.635)X相差15mmY相差7mm,DX790设计坐标(2609168.996,503639.597) 联测坐标(2609168.996,503639.597,113.551)说明完全满足精度要求，且控制网可靠性较高。这些主要控制点成果的获得，只用了两天的时间就完成了，所以非常快捷与高效。
5、结 语
利用 GPS 静态测量来替代传统的测量方法进行公路工程控制网测设，具有效率高，节省人力、物力、财力的特点，在外业观测条件良好，已知控制点分布合理的情况下，GPS 静态测量所测精度完全达到一级导线的测量要求，特别是在已知控制点精度较高的情况下，测设精度会更高。
因此应根据相应的标准和规范，结合测区具体情况，在满足测量精度的前提下，充分发挥 GPS 静态测量的特点，提高高程控制测量的工作效率。