GPS技术测量原理及其在大地测量中的应用

GPS技术测量原理及其在大地测量中的应用

叶健媚

身份证号码：441322199203261322

摘要：GPS技术在军事领域中应用很广泛，但在信息技术飞速发展的今天，GPS技术普及到了各个领域。在大地测量工作中，对精准度有着极高要求，通过对GPS技术的利用，可以保证工作效率。但就目前国内的实际情况来看，GPS网络建设还有待进一步完善，我们应当进一步增强GPS技术在大地测量工作中的服务能力。本文分析了GPS技术的基本原理和主要优势，并就其在大地测量中的具体应用进行了探讨。

关键词：GPS技术；大地测量；应用

我国幅员辽阔，地理环境复杂多样，大地测量难度很大，工作复杂性较强。要有效提升大地测量工作的精确度，确保大地测量的质量，必须要具备较强的技术支持。GPS技术从出现以来，因为其拥有高准确度定位、灵活性布点以及强大的环境适应能力等优势，受到了各行各业的青睐，同时在诸多行业也有了非常广泛的应用。应用GPS技术在大地测量工作中，不但能够满足其准确度的要求，另外还能够有效的彰显出测量优势，拥有极为广阔的应用发展前景。

1 GPS技术测量原理

进行大地测量的过程中，其最为基本的工作便是地面点定位，测量工作人员需要精确的测量出地面点在空间内的分布情况。仅仅凭借过去的测量手段已经不能够满足测量工作的实际需要。随着现代信息技术的发展和应用，大地测量工作也从过去的地面测量逐渐拓展到空中测量。而大地测量技术的日益发展，人们也开始重视GPS技术的重要价值，同时将这一技术越来越多的应用于大地测量中来。GPS技术可以对地面目标实施非常精准的定位，彻底转变了传统测量技术的短板，不仅在很大程度上提升了测量的精确度，同时还促进了测量工作效率的提升，传统那种测量某一地区需要数天或者几个月的工作，利用GPS技术仅仅需要几天就能够完成，极大的提升了测量效率，也让测量数据更具有可信度。在GPS技术的应用过程中，已知位置的空间目标一般是利用卫星来实施观察的，如此便能够形成后方交会，在交会过程中不要求地面点，地面范围内的所有接收机都可以说是独立的控制点，凭借接受数据信息的方式来对经纬坐标进行确定，如果有多台接收机同时接受数据信息，则可以构成多个三角网进行平差计算。部分自由网会不限制的平差解算出WGS-84坐标，再结合已知的控制点实施约束平差获取BJ-54坐标。因为受测量区存在外部因素的干扰，一般来说可选取4台以上的GPS接收机构成完善的整套设备，将两台仪器划分为一个小组，以组队的方式设置GPS点。同时，网形组合完成之后应当确保每一组GPS都通视良好，艰巨通常来说保持在500米，如此有助于以后作为全站仪导线点的起始点。GPS联测以及高等级导线通过软件平差解算，在做较长距离导线时比较容易出线投影变形，整个控制网络精度是否满足要求会受到投影变形处理的影响。

2 GPS技术的优势

2.1布点更灵活

在大地测量工作中应用GPS技术，设计和布点的过程会变得更加灵活便利。借助于GPS予以观测的过程中，对布点来说无需受到过多外部因素的制约，仅仅需要符合观察的站点上空视野较为开阔的条件，所以布点工作更为灵活。GPS技术应用与大地测量工作中，其不同观测站能够很容易摆脱以前一直以来测量中的局限性，就算是在不同观测站间无法符合通视条件的情况下也可以实现有效测量。

2.2适应性更强

从测量环境方面来说，大地测量过去很容易受到环境因素的制约。因为大地测量的工作环境多变，可能是在沙漠中，也可能是在山顶上。应用GPS技术能够很好的打破环境条件的制约，GPS技术的适应性非常强，对地理环境的要求较低，无论是何种测量环境，我们都能够利用GPS技术来进行高效率的观测。

2.3操作更简便

从具体的工作来说，GPS技术能够让大地策略作业变得更为简便。不仅能够有效的减少测量作业人员的工作负担，另外还可以在很大程度上增强测量的有效性。

2 GPS技术在大地测量中的应用

近年来我国经济飞速发展，大地测量工作也受到了社会各界的广泛重视，所以为了更好的提升大地测量工作效率，提升测量数据的精准度，我们将GPS技术应用于大地测量中来，取得了非常好的效果。

2.1全国性GPS大地控制网

随着GPS技术的不断发展，到今天在全球范围内覆盖的高精度GPS网才能够顺利实现，也帮助我们建立了高精度的统一的动态坐标框架，为大地测量工作及其相关研究奠定了坚实基础。近年来成功布设的国家A/B级网已经逐渐成为大地测量与基础测绘的基本框架。国家A/B级网拥有更高的精准度让我国传统天文大地网得以全面优化和加强，有效的解决了过去天文大地网精度不平衡、系统误差大等缺陷。借助于A/B级GPS网的高精度三维大地坐标，同时依靠高精度水准联测，能够在很大程度上提升我国大地水准面的精度，尤其是解决西部地区大地水准面存在较大误差的问题。

2.2区域性GPS大地控制网

区域性GPS网即是国家C/D/E级GPS网或者专门为某些工程项目测量的工程GPS网。针对目前已有的一部分地面控制网，除开其自身点位密度不足之外，因为人为因素造成的破坏也比较严重，为符合大地测量工作的实际需求，借助于GPS技术对重点地区实施控制点加密是一种非常有效的方式。GPS技术用于大地控制网的建设，在确定平面位置的基础上可以依靠其极高的精度来确定控制点之间的相对大地高差，怎样尽可能的应用高差信息也是我们需要重点研究的一个课题。因为地形图测绘与一些工程项目需要水准高程，所以应当将GPS测量的大地高差通过某种手段转化为水准高差，进而在实际中应用。一般来说可以采用一定密度与科学分布的GPS水准高联测点，即GPS点上联测水准高程，通过数学计算拟合区域大地水准面。

2.3快速静态定位技术

在大地测量工作中利用GPS定位时，因为普通的静态定位一般来说消耗的观测时间较长，会降低其在低等级控制测量（如三四等控制测量）中的效率，由此也促进了快速静态定位技术的发展。快速静态定位技术利用载波相位观测值本身的毫米级精度，仅仅需要一个或几个历元的观测值便能够符合厘米级定位需求。现阶段快速静态定位技术可以通过以下两种方式实现：一是go and stop法。这种方法借助于初始化来确定基准值与流动站之间的双差整周模糊度，之后要求流动站在迁站时维持对卫星的连续跟踪。我们便能够利用在持续跟踪过程中整周模糊度保持固定不变的特点将其传递到待定点上。因为在待定点上不需要再次确定整周模糊度，所以仅需要几个历元的载波相位观测值便能够在短基线上取得厘米级精度的相对定位结果。借助于这种方法能够帮助我们在大地测量工作过程中极大的提高工作效率和测量精度；二是FARA法。这种方法应用于观测值较多的情况下，能够在很大程度上减轻测量人员的计算工作量。

3结语

总而言之，GPS技术在大地测量工作中的实际应用和推广是一项长期性的系统工程。我们在实际的应用过程中必须要处理好本文中所探讨的绘制大比例尺地形图、公路的横、纵断面放样和土石方数量计算、公路中线放样以及桥梁结构放样四个方面的内容，进一步探索其在大地测量工作中的高效应用方式。唯有如此才能够充分的发挥出GPS技术的优势，确保大地测量工作有效实施。

参考文献：

[1]陈卓.精化拟大地水准面在GPS控制测量中的应用[J].科技视界，2014（06）：347.

[2]孙海.探讨GPS技术在大地测量中的应用[J].民营科技，2014（01）：89.

[3]邢凯威.大地测量中GPS技术的应用研究[J].科技风，2014（01）：73.