GPS定位测量技术：测量员上岗必读

GPS定位测量工作，按其性质分为外业和内业两大部分。其中，外业工作主要包括：选点、测站标志的埋设、野外数据采集以及成果质量的检核；内业工作主要包括：GPS测量的技术设计、测后数据处理以及技术总结。

GPS测量的工作程序大体可分为这样几个阶段：GPS网的设计、选点与埋点、外业观测、成果检核与数据处理。

1.GPS网的设计

GPS网设计时，一般应采用独立观测边构成闭合图形，如三角形、多边形或附合线路，GPS定位测量测得的三维坐标，属于WGS-84世界大地坐标，因而GPS控制网点应尽量与原有地面控制网点相重合，重合点一般不应少于三个，且在网中均匀分布，以利于GPS网与地面网之间的参数转换。为了将GPS网所确定的三维坐标中的大地高程转化为实际应用的正常高程，应利用水准点联测GPS点的高程。由于城区建筑物密集，建筑平面控制测量的主要手段仍然是测距导线，为了便于常规方法的联测或扩展，应在GPS点附近布设通视良好的方位点，以便建立联测方向。

进行网形设计时，还需注意以下几个问题：

（1）GPS网必须由非同步独立观测边构成若干个闭合环或附合路线，以构成检核条件，提高网的可靠性。

（2）尽管GPS测量不要求相邻测站点之间通视，但为了今后便于用常规测量方法联测或扩展，要求每个控制点应有一个以上的通视方向。

（3）为了确定GPS网与原有地面控制点之间的坐标转换参数，要求至少有三个GPS控制网点与地面控制网点重合。

（4）GPS网点应考虑与水准点重合，非重合点一般进行等级水准联测，以便为研究大地水准面提供资料。

2.选点与埋点

由于GPS网的观测站间不要求一定通视，且图形结构灵活，所以选点工作比常规测量简便。野外选点时，要选在交通方便，易于安置和操作接收机的位置。GPS点必须避开有强烈吸收、反射等干扰影响的金属或其他障碍物。点位选定后要按规范要求埋设标石，并绘制点之记和GPS网选点图。

3.外业观测

GPS测量观测工作的主要内容包括：观测计划的拟定、仪器的选择与检验和外业数据采集等。

（1）在观测工作开始之前，应仔细拟定观测计划，拟定观测计划的依据是GPS网的布设方案、规模大小、精度要求、GPS星座、参加作业的GPS接收机的数量以及后勤保障条件（运输、通信）等。观测计划的内容应包括采用接收机的类型和数量、观测区的划分、观测工作的进度和接收机的调度计划等。(www.xing528.com)

（2）外业观测所选用的接收机应符合规定。对于新购置的或检修后的接收机，出测前应进行检验，检验的内容包括一般检验、通电检验、试测检验及数据处理软件的检测。外业观测结束后，必须及时在测区进行观测数据的检核，确保无误后才能进行数据处理，GPS卫星定位的数据处理，一般均可借助相应的数据处理软件自动完成，GPS卫星定位数据处理与常规测量数据处理相比其特点是数据量大、处理过程复杂。数据处理的基本流程如图5-10所示。

图5-10 GPS定位数据处理流程示意图

（3）天线安置。天线的相位中心是GPS测量的基准点，所以妥善安置天线是实现精密定位的重要条件之一。天线安置的内容包括对中、整平、定向和量天线高。

进行静态相对定位时，天线应架设在三脚架上，安置在标志中心的上方直接对中，天线基座上的圆水准气泡必须居中（对中与整平方法与经纬仪安置相同）。定向是使天线的定向标志线指向正北，定向误差一般不应超过±（3°～5°）。天线高是指天线的相位中心至观测点标志中心的垂直距离，用小钢尺在互为120°的方向量三次，要求互差小于3mm，满足要求后取三次结果的平均值，记入测量手簿中。

（4）观测作业。观测作业的主要任务是捕获GPS卫星信号，并对其进行跟踪、接收和处理，以获取所需的定位信息和观测数据。

天线安置完成后，将GPS接收机安置在距天线不远的安全处，接通接收机与电源、天线的连接电缆，经检查无误后，在约定的时间打开电源，启动接收机进行观测。

GPS接收机具体的操作步骤和方法，因接收机的类型和作业模式不同而不同，在随机所带的操作手册中都有详细的介绍。事实上，GPS接收机的自动化程度很高，一般仅需按动若干功能键（有的甚至只需按一个电源开关键），即能顺利地完成测量工作。观测数据由接收机自动形成，并以文件形式保存在接收机存储器中。作业人员只需定期查看接收机的工作状况并做好记录。观测过程中接收机不得关闭或重新启动；不得更改有关设置参数；不得碰触天线或阻挡信号；不准改变天线高。测站的全部预定作业经检查均已完成，确保记录资料完整无误后，方可迁站。

（5）观测记录。观测记录的形式一般有两种。一种由接收机自动形成，并保存在接收机存储器中，供随时调用和处理。这部分内容主要包括GPS卫星星历和卫星钟差参数；观测历元、伪距和载波相位观测值；实时绝对定位结果；测站控制信息及接收机工作状态信息。另一种是测量手簿，由观测人员填写，内容包括天线高、气象数据测量结果、观测人员、仪器编号及观测时间等，同时，对于观测过程中发生的重要问题及处理方法也应一并记录。观测记录是GPS测量的原始数据，也是进行后续数据处理的唯一依据，必须真实、准确，并妥善保管。

4.成果检核与数据处理

观测成果应进行外业检核，这是确保外业观测质量、实现预期定位精度的重要环节。观测任务结束后，必须及时对观测数据的质量进行检核，对于外业预处理成果，要按《全球定位系统（GPS）测量规范》要求，严格检查、分析，以便及时发现不合格成果，并根据情况采取重测或补测措施。

成果检核无误后，即可进行内业数据处理。内业数据处理过程大体可分为：预处理、平差计算、坐标系统的转换或与已有地面网联合平差。GPS接收机在观测时，一般15～20s自动记录一组数据，故信息量大、数据多，数据处理时采用的数字模型和算法形式多样，因此数据处理的过程相当复杂。实际应用中，一般是借助计算机，通过相关软件来完成数据处理工作。