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淺論提高GPS測(cè)量精度的一些做法與體會(huì)論文
論文關(guān)鍵詞：GPS工程測(cè)量精度體會(huì)
論文摘要：在總結(jié)多年從事GPS城市工程測(cè)量生產(chǎn)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，介紹了提高GPS測(cè)量精度的一些做法與體會(huì)。
1、引言
采用GPS技術(shù)進(jìn)行城市工程測(cè)量具有精度高、靈活性強(qiáng)、工作效率高等特點(diǎn)。近年來(lái)，我們應(yīng)用GPS技術(shù)完成了多項(xiàng)大型的城市工程測(cè)量工作，其中包括哈爾濱市哈雙北路、機(jī)場(chǎng)快速路、三環(huán)路、磨盤(pán)山水庫(kù)輸水管線等重點(diǎn)工程的控制測(cè)量、施工放樣和驗(yàn)收測(cè)量等，包括群力、呼蘭、平房等地區(qū)GPS城市四等控制網(wǎng)的測(cè)量以及齊齊哈爾市和富拉爾基市GPS城市首級(jí)控制的測(cè)量等。通過(guò)多年應(yīng)用GPS技術(shù)到城市工程測(cè)量的生產(chǎn)實(shí)踐，下面重點(diǎn)總結(jié)一下在如何控制GPS測(cè)量的質(zhì)量，提高其測(cè)量精度方面的一些做法和體會(huì)。
2、提高GPS控制測(cè)量質(zhì)量及精度的做法
2.1布網(wǎng)方案GPS網(wǎng)應(yīng)根據(jù)任務(wù)的要求、測(cè)區(qū)自然狀況、交通條件進(jìn)行設(shè)計(jì)，既要考慮近期建設(shè)的需要，又要考慮城市長(zhǎng)遠(yuǎn)規(guī)劃的需要及1：500數(shù)字化測(cè)圖，圖根點(diǎn)加密的需要，本著確保測(cè)量精度、速度快、費(fèi)用省的原則布設(shè)。
�。�1）首先根據(jù)GPS網(wǎng)的等級(jí)確定其規(guī)范要求的精度和密度。例如GPS四等平面控制網(wǎng)要求平均邊長(zhǎng)2km，邊長(zhǎng)相對(duì)誤差限差為1/4.5萬(wàn)，故布設(shè)四等GPS網(wǎng)就要考慮邊長(zhǎng)在2km左右，精度要求：點(diǎn)位中誤差絕對(duì)值不大于5cm，各邊邊長(zhǎng)相對(duì)精度不低于1/4.5萬(wàn)。
（2）布網(wǎng)設(shè)計(jì)中要考慮舊有控制點(diǎn)（有國(guó)家或城市測(cè)繪成果資料）及其標(biāo)石的利用。特別是作為GPS網(wǎng)平差的約束點(diǎn)、校核點(diǎn)的利用和在網(wǎng)內(nèi)的位置是否有利于平差精度的控制，如約束點(diǎn)均勻地分布在四周有利于精度的控制。
（3）布網(wǎng)應(yīng)從起算點(diǎn)開(kāi)始，以邊連、點(diǎn)連混合方式連續(xù)構(gòu)成整體網(wǎng)。連接后，應(yīng)便于組成較長(zhǎng)的同步環(huán)、異步環(huán)及復(fù)測(cè)基線，使GPS網(wǎng)具有較強(qiáng)的幾何強(qiáng)度和多余觀測(cè)及盡量做到重復(fù)設(shè)站，使GPS網(wǎng)具有一定的可靠性，為GPS網(wǎng)的整體精度提供保證。
2.2選點(diǎn)選點(diǎn)的科學(xué)與否，也是影響GPS外業(yè)觀測(cè)質(zhì)量和GPS網(wǎng)的精度的重要因素。選點(diǎn)應(yīng)考慮GPS網(wǎng)的設(shè)計(jì)要求及測(cè)區(qū)的自然地理情況并結(jié)合規(guī)范的要求，一般說(shuō)來(lái)選點(diǎn)應(yīng)滿足如下要求：
�。�1）點(diǎn)位應(yīng)選在交通方便、便于埋設(shè)和長(zhǎng)期保存的地方。便于安置接收設(shè)備，安全、便于接觀測(cè)操作的地方。
（2）點(diǎn)位應(yīng)選在視野開(kāi)闊處，高度角15°以上的天空沒(méi)有障礙物。
�。�3）距點(diǎn)位200米范圍內(nèi)沒(méi)有大功率無(wú)線電發(fā)射源，50米以?xún)?nèi)沒(méi)有高壓輸電線，并應(yīng)避開(kāi)強(qiáng)烈干擾接受衛(wèi)星信號(hào)的物體。
�。�4）原有舊控制點(diǎn)的利用，應(yīng)選成果精度符合要求的點(diǎn)，且其點(diǎn)的名稱(chēng)不易改變，對(duì)僅有標(biāo)石無(wú)成果或無(wú)符合要求的成果時(shí)，可借用其標(biāo)石作為新點(diǎn)選取。
�。�5）點(diǎn)位應(yīng)考慮日后用常規(guī)加密的方便，點(diǎn)位之間最好通視，或至少有一個(gè)方向通視。
2.3外業(yè)觀測(cè)外業(yè)觀測(cè)測(cè)的質(zhì)量是保證GPS測(cè)量原始數(shù)據(jù)的質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)。為提高其觀測(cè)精度，在外業(yè)觀測(cè)前要制定科學(xué)周密的觀測(cè)計(jì)劃。
首先通過(guò)微機(jī)設(shè)置測(cè)區(qū)近似經(jīng)緯度，作業(yè)日期及時(shí)間，編制GPS衛(wèi)星可見(jiàn)性預(yù)報(bào)表，包括可見(jiàn)衛(wèi)星數(shù)、號(hào)，衛(wèi)星高度角、最佳觀測(cè)衛(wèi)星組，最佳觀測(cè)時(shí)間，點(diǎn)位精度因子等。根據(jù)上述預(yù)報(bào)選擇最佳觀測(cè)衛(wèi)星組，最佳觀測(cè)時(shí)間，制定好觀測(cè)計(jì)劃。確定每組觀測(cè)使用接收機(jī)的臺(tái)數(shù)和型號(hào)。具體還應(yīng)滿足如下要求：
（1）全網(wǎng)的同步觀測(cè)時(shí)間均應(yīng)安排在每天的最佳觀測(cè)時(shí)段，每時(shí)段最少跟蹤4顆衛(wèi)星，精度因子PDOP值均小于6。 （2）在測(cè)站上，天線嚴(yán)格整平對(duì)中，天線固定標(biāo)志大致朝北，天線高在測(cè)前、測(cè)后精確量取，互差不得超過(guò)3mm，采用平均值，讀數(shù)精確到1mm。
�。�3）每時(shí)段觀測(cè)時(shí)間根據(jù)規(guī)范要求，其時(shí)間長(zhǎng)短，應(yīng)根據(jù)基線的長(zhǎng)短而定，基線長(zhǎng)小于20km時(shí)，觀測(cè)時(shí)間取90分鐘為宜，數(shù)據(jù)采集間隔為10-60秒，一般采用15秒。
�。�4）觀測(cè)過(guò)程中，觀測(cè)者應(yīng)坐在接收機(jī)旁，頭頂不要超過(guò)天線，觀察數(shù)據(jù)接收情況，如衛(wèi)星數(shù)、信噪比及精度因子變化及點(diǎn)位周?chē)h(huán)境、觀測(cè)邊的長(zhǎng)度等因素，靈活掌握觀測(cè)時(shí)間，若出現(xiàn)觀測(cè)質(zhì)量不佳的情況應(yīng)及時(shí)聯(lián)絡(luò)各測(cè)站，可延長(zhǎng)觀測(cè)時(shí)間。
�。�5）為確保數(shù)據(jù)安全，每天的觀測(cè)數(shù)據(jù)應(yīng)及時(shí)傳輸至微機(jī)存盤(pán)保存。每天測(cè)站的點(diǎn)名、點(diǎn)號(hào)、儀器高、天線高的輸入應(yīng)準(zhǔn)確無(wú)誤。
2.4GPS的數(shù)據(jù)處理及GPS網(wǎng)的平差
（1）GPS基線解算及質(zhì)量控制要提高GPS網(wǎng)基線解算的精度，必須做好觀測(cè)數(shù)據(jù)的處理工作，檢驗(yàn)每天觀測(cè)數(shù)據(jù)的精度和有效性，每天必須及時(shí)地對(duì)外業(yè)觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算、檢驗(yàn)，即進(jìn)行基線解算及同步環(huán)、異步環(huán)坐標(biāo)分量相對(duì)閉合差、復(fù)測(cè)基線較差的統(tǒng)計(jì)和誤差衡量，對(duì)誤差超限的基線進(jìn)行適當(dāng)處理或進(jìn)行復(fù)測(cè)，以確保外業(yè)觀測(cè)數(shù)據(jù)的質(zhì)量和精度。 （2）GPS網(wǎng)的平差和質(zhì)量控制在WGS-84大地坐標(biāo)系中的三維無(wú)約束平差。是以全網(wǎng)的坐標(biāo)起算點(diǎn)起算，以GPS基線向量為觀測(cè)值，在WGS-84坐標(biāo)中進(jìn)行三維無(wú)約束平差。平差后提供了WGS-84坐標(biāo)系的大地坐標(biāo)和地心坐標(biāo)以及相應(yīng)的精度指標(biāo)。通過(guò)對(duì)精度指標(biāo)是否超限來(lái)考察GPS網(wǎng)是否達(dá)到了較好的內(nèi)部符合精度。如平差后的最弱邊相對(duì)精度必須符合規(guī)范規(guī)定的限差要求。
3、提高GPS控制測(cè)量質(zhì)量及精度的體會(huì)和建議
�。�1）對(duì)GPS網(wǎng)中已知點(diǎn)的坐標(biāo)的精度要進(jìn)行認(rèn)真的分析和檢驗(yàn)，避免那些存在較大誤差的“已知點(diǎn)”作為平差計(jì)算或坐標(biāo)轉(zhuǎn)換的約束條件，其結(jié)果會(huì)影響GPS測(cè)量原有的精度，給GPS網(wǎng)的最后結(jié)果帶來(lái)影響。檢驗(yàn)方法，一是認(rèn)真查閱這些已知點(diǎn)的等級(jí)、精度等資料，二是通過(guò)高精度的測(cè)距儀進(jìn)行測(cè)距和已知點(diǎn)計(jì)算的邊長(zhǎng)進(jìn)行比對(duì)，三是對(duì)已知點(diǎn)進(jìn)行分組約束平差試算，找出匹配的平差精度高的已知點(diǎn)。
�。�2）對(duì)精度要求高，重點(diǎn)工程的GPS控制網(wǎng)的成果的檢驗(yàn)，可在其GPS網(wǎng)內(nèi)布設(shè)一級(jí)光電測(cè)距導(dǎo)線，從其測(cè)距導(dǎo)線的坐標(biāo)閉合的相對(duì)精度，檢驗(yàn)GPS測(cè)量最后的平面控制成果的精度，同時(shí)也檢驗(yàn)了已知點(diǎn)的相對(duì)精度。
（3）采用GPS技術(shù)進(jìn)行城市控制測(cè)量，具有精度高、靈活性強(qiáng)、工作效率高的特點(diǎn)，不但要求作業(yè)人員具有較高的GPS測(cè)量專(zhuān)業(yè)技術(shù)水平，而且更要有高度的責(zé)任心。這對(duì)確保觀測(cè)數(shù)據(jù)質(zhì)量和平差計(jì)算成果的精度是至關(guān)重要的。因?yàn)槊恳皇д`都有可能造成觀測(cè)成果和內(nèi)業(yè)計(jì)算成果的錯(cuò)誤，造成返工或不可彌補(bǔ)的損失。具體要求是在靜態(tài)測(cè)量中，要保證測(cè)站點(diǎn)名、點(diǎn)號(hào)、儀器高、天線高輸入的正確。在內(nèi)業(yè)平差計(jì)算時(shí)，要對(duì)約束點(diǎn)、校核點(diǎn)、平面坐標(biāo)和高程的輸入進(jìn)行反復(fù)校對(duì)，保證其正確無(wú)誤。在動(dòng)態(tài)測(cè)量中，也要求觀測(cè)者時(shí)時(shí)保持高度的責(zé)任心，如立桿者必須做到氣泡居中，點(diǎn)位對(duì)中，誤差在1cm以?xún)?nèi)方可測(cè)量，這是保證動(dòng)態(tài)測(cè)量精度的關(guān)鍵，須認(rèn)真做好。
�。�4）外業(yè)施測(cè)在在溫度比較低（0℃以下）時(shí)，應(yīng)提前20分鐘對(duì)接收機(jī)進(jìn)行加溫預(yù)熱。這樣的觀測(cè)數(shù)據(jù)的質(zhì)量?jī)?yōu)于未經(jīng)過(guò)接收機(jī)預(yù)熱的觀測(cè)數(shù)據(jù)。
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