本站原创摘 要 ：GPS卫星定位测量是利用GPS系统解决大地测量的一项空间技术.本文介绍了GPS的特点、GPS技术在测量工程中的应用以及工作流程等.根据GPS测量的技术特点和工作流程,论述了GPS在某道路实际测量工作中的应用.
关 键 词 ：GPS技术；控制测量；工作流程
1.引言
GPS卫星定位测量是利用GPS系统解决大地测量的一项空间技术.GPS具有全能性、全球性、全天候、连续性和实时性的精密三维导航与定位功能,而且具有良好的抗干扰性和保密性.因此,GPS技术在大地测量、工程测量、航空摄影测量、海洋测量、城市测量等测绘领域得到了广泛的应用[1,2].
2. RTK技术在道路测量中的应用及优缺点
RTK技术在绘制大比例地形图、控制测量、线路勘测、道路的中线测设、公路纵、横断面放样、施工测量等中均有应用.随着动态GPS 测量技术的不断发展、完善,将更加充分的显示出这一技术的高精度和高效益,它会为公路工程建设的发展和进步发挥更大的作用.
实际工作中的GPS测量可划分为方案设计、外业实施及内业数据处理三个阶段.为了体现GPS测量过程的优势,将GPS测量与传统测量进行了比较,结果见表1.
表1 比较结果
比较内容 GPS-RTK测量 传统测量
技术人员 8人 15人
工作进度 5～7（km/d） 2～3（km/d）
工作环境 白天和夜晚皆可,上方应无遮挡物 白天且可见度较好
作业模式
中桩放样和纵横断面测量同步完成,便于调度 中桩放样和纵横断面测量各自分步完成,不利于调度
作业精度 满足纵横断面设计精度要求 满足纵横断面设计精度要求
3.GPS测量工作流程
3.1 GPS控制网的内业设计
GPS控制网的技术设计是进行GPS测量的基础.它应根据用户提交的任务书或测量合同所规定的测量任务进行设计.其内容包括测区范围、测量精度、提交成果方式、完成时间等.设计的技术依据是国家测绘局颁发的《全球定位系统（GPS）测量规范》及建设部颁发的《全球定位系统城市测量技术规程》.
3.2 GPS控制网的外业设计
1）选点要求.点位的选择对于保证观测工作的顺利进行和保证测量结果的可靠性有着重要的意义,所以在选点工作开始前,应收集和了解有关测区的地理情况和原有测量控制点分布及标架、标型、标石完好状况等.2）埋石.由于时间要求,埋石拟与选点同时进行.3）外业观测.进行同步观测.观测前应对接受机进行各项相关检验,确认仪器性能良好.根据GPS网形设计编制作业调度表,作好人员和交通工具的配备.
3.3 GPS控制网的外业实施
1）仪器准备.此次C级控制网的建立所采用的仪器是南方NGS9600型GPS接收机,该接收机是以四台套进行工作.所以作业以前准备四个三脚架,四台接收机,四个盒尺.2）接收机及附属设备的检验与维护.3）人员组织.每台接收机必须有一个人进行操作,为了全面加强控制测量工作的领导,测量队伍还成立了职员组和技术指导组.4）仪器安装.将准备好的三脚架架到已经选好的待测点上,将接收机安装到三脚架上对中、整平.量取天线高,开机进入工作阶段.5）野外观测.野外观测应严格按照技术设计要求进行.
3.4 数据传输与数据处理
1）数据传输.观测完毕即可进行数据传输,数据传输是内业工作的基础工作,在数据传输过程中必须严格按软件的操作程序进行操作,要认真的对待这一过程.本次观测数据传输,是将NGS9600型GPS接收机与计算机连接,使用相应的软件进行数据传输和处理.2）数据处理.GPS导线数据处理分为基线解算和网平差两个阶段,数据处理采用GPS数据处理软件.经济基线解算、质量检核、网平差后,得到GPS控制点的三维坐标.
4.GPS技术在某道路测量中的应用
4.1项目概述
某道路GPS导线控制测量,道路全长约30公里.地形多为山地沟壑,较为复杂,交通多为山间小道,给操作人员的工作和物资设备的运输增加了很多困难.
4.2 项目内业设计：
1）坐标系统
本项目平面采用该道路所在地区的独立坐标系.高程采用1985年国家高程基准.
2）作业依据
项目严格按照1997年中华人民共和国行业标准《全球定位系统城市测量技术规程》C73-97,1999年建设部发布的行业标准《城市测量规范》C8-99的要求设计.按照《项目设计书》要求,项目控制网的等级为GPS一级导线,全线共拟布设一级导线点38个点.为了保证要求和成果的精度,并为GPS高程拟合计算提供高程起算数据,全线设计联测二等三角点一个,三等三角点一个,四等三角点八个,四等水准点五个.由于测区大部位于煤矿开采区,存在沉降位移等因素,因此须联测所有已知点,检验其内部符合精度,如果平差后不能满足需要,则还须联测其他高等级控制点.
3）技术指标,
按照规范要求,项目精度应符合如下规定.相临点间的最小距离应为平均距离的1/2～1/3；相临点间的最大距离应为平均距离的2～3倍.根据此技术要求设计的GPS网如图1.
图1 GPD控制网网图
4.3项目外业设计
1）选点要求.选点前应做好各种准备,收集与工程有关的资料,收集原有的控制测量资料,合理进行控制网的设计；2）埋石；3）外业观测.
4.4 数据处理及精度分析
GPS导线数据处理分为基线解算和网平差两个阶段,数据处理采用南方测绘公司的南方GPS数据处理软件.经基线解算、质量检核、网平差后,得到GPS控制点的三维坐标. 同一时段观测值基线处理中,二、三等数据采用率都不宜低于80%,同步环的相对闭合差和全长相对闭合差应符合下表2规定：
表2 同步环坐标分量及环线全长相对闭合差的规定（ppm）
等级
限差类型 二等 三等 四等 一级 二级
相对闭和差 2.0 3.0 6.0 9.0 9.0
全长相对闭合差 3.0 5.0 10.0 15.0 15.0
观测成果检验 ：1）每个时段同步环检验：同一时段多台仪器组成的闭合环,坐标增量闭合差应为零.由于仪器开机时间不完全一致,会有误差.在检核中应检查一切可能的环闭合差.其闭合差分量要求不超过限差. 2）同步边检验.一条基线在不同时段观测多次,有多个独立基线值,这些边称为重复边.任意两个时段所得基线差应小于相应等级规定精度的2 2倍.3）异步环检验 .在构成多边形环路的基线向量中,只要有非同步观测基线,则该多边形环路称为异步环.异步环检验应选择一组完全独立的基线构成环进行检验,应符合限差要求.
为了满足成果的精度和统一年性当一个控制点不能与两条合格独立基线相连接时,则必须在该点上补测或重测不少于一条独立基线.
当各项质量检核符合要求时,应以所有独立基线组成闭合图形,进行控制网平差.
4.5 技术总结与成果资料提交
GPS测量的全部工作结束后,应及时写出技术总结报告,并在规定的时间内及时向甲方提供测量成果,成果的内容应包括：1）数据处理中生成的文件,资料；2）平差成果表；3）GPS外业观测手薄；4）GPS导线平面布置图；5）项目技术总结报告；6）GPS观测网图；7）GPS导线点点之记；8）本技术设计书.
5.结语
GPS是近年来开发的最具有开创意义的高新技术之一,其全球性、全能性、全天候性的导航定位、定时、测速优势必然会在诸多领域中得到越来越广泛的应用[3].相信随着我国经济的发展,高等级公路的快速修建和GPS技术应用研究的深入,其在道路工程中的应用也会更加广泛和深入,并发挥更大的作用.