孫小彬

（江蘇省宿遷市航道維護隊，江蘇 宿遷 223800）

1 GPS概述：

GPS（全球定位系統(tǒng)Global Positioning System）是美國從20世紀(jì)70年代開始研制，歷時20年，耗資200億美元，于1994年全面建成，具有在海、陸、空進行全方位實時三維導(dǎo)航與定位能力的新一代衛(wèi)星導(dǎo)航與定位系統(tǒng)。該系統(tǒng)由空間星座，地面監(jiān)控系統(tǒng)，用戶系統(tǒng)三部分組成。其工作定位原理是：在過地心的6個軌道面上均勻分布24顆衛(wèi)星，這些衛(wèi)星全天候，實時的向地面發(fā)送衛(wèi)星定位信息。用戶接收機根據(jù)接收的定位信息，實時計算求出接收機的三維位置，以及運動速度和時間信息。從而達到全球性,全天候、連續(xù)的精密三維定位與導(dǎo)航的目的。

該系統(tǒng)在建成之后，就以其精確快速的定位能力廣泛應(yīng)用到大地測量，地質(zhì)監(jiān)測，船舶、飛機導(dǎo)航，森林滅火等很多行業(yè)。在眾多接收機中手持導(dǎo)航儀以其靈活快速、高精度、易操作性在民用休閑人群中廣泛應(yīng)用。

2 使用GPS靜態(tài)技術(shù)建立區(qū)域控制網(wǎng)

2.1 建立區(qū)域GPS控制網(wǎng)的必要性

許多測繪生產(chǎn)部門在多年對等級平高控制點使用過程中發(fā)現(xiàn)：能使用的控制點數(shù)量少且損壞情況嚴(yán)重，還有大多數(shù)控制點分布在距測區(qū)較遠的山上。使用起來十分不便，所以有必要在測區(qū)內(nèi)布設(shè)精度較高的靜態(tài)GPS區(qū)域控制網(wǎng)。

2.2 建網(wǎng)原則

2.2.1 布設(shè)的控制網(wǎng)點應(yīng)滿足測區(qū)測量工作要求，均勻分布于整個測區(qū)。

2.2.2 方便進行實時動態(tài)（RTK）和實時差分（RTD）等測量技術(shù)在以后的測繪工作中的使用。

2.2.3 根據(jù)RTK和RTD所使用的GPS接收機的作用半徑來確定控制網(wǎng)點的密度，一般來說兩點之間應(yīng)控制在5～10km左右。

2.2.4 為求定GPS點在地面坐標(biāo)系的坐標(biāo)，在地面坐標(biāo)系中選定起算數(shù)據(jù)和聯(lián)測原有地方控制點若干個，用以坐標(biāo)轉(zhuǎn)換。在選擇聯(lián)測點時，既要考慮充分利用舊資料，又要使新建的GPS網(wǎng)不受舊資料精度較低的影響。

2.2.5 根據(jù)所需控制網(wǎng)的精度要求來確定布網(wǎng)形式及使用的GPS接收機類型、觀測時段和觀測時間等。

2.3 儀器配備

在進行GPS靜態(tài)測量時，應(yīng)選用具有靜態(tài)功能的雙頻或單頻的GPS接收機及相應(yīng)的平差軟件。其中雙頻GPS接收機因觀測量中有L2載波，其精度較高，且可以適當(dāng)減少觀測時間，所以盡量選用雙頻GPS接收機。此外，還應(yīng)配備腳架、電池、卷尺、對點器和用以保證共同觀測時間的通訊工具等。

2.4 實施

2.4.1 數(shù)據(jù)采集

在條帚門公共航道測量中，就是在已知平高點和欲布設(shè)的GPS控制網(wǎng)點上架設(shè)儀器，對中、整平后開始采集數(shù)據(jù)。此時應(yīng)注意同步觀測的GPS接收機數(shù)和共同觀測時間等要符合規(guī)范要求。并做好外業(yè)觀測記錄，將天線高、點名和時段信息等記錄清楚。

2.4.2 數(shù)據(jù)傳輸

將外業(yè)采集的數(shù)據(jù)通過卡讀器或電纜利用軟件傳輸?shù)接嬎銠C中并存儲好。

2.4.3 基線解算

利用隨機帶的軟件來解基線，并檢查基線閉合差報告,若有超限的基線則需對觀測數(shù)據(jù)進行處理，直到報告中基線、閉合差全部合格方可進行下一步。

2.4.4 平差

首先要進行的是三維無約束平差，此時可由軟件自動選取一個點的WGS-84系的三維坐標(biāo)為起算依據(jù)，輸出成果為各點在WGS-84坐標(biāo)系的三維坐標(biāo)、基線向量及其改正數(shù)和精度信息。檢查平差報告，若存在粗差可在平差中采用隨機軟件提供的自動方法或人工方法剔除，直至全部合格。然后利用無約束平差后的可靠觀測量和以知點在國家坐標(biāo)系或地方坐標(biāo)系中的坐標(biāo)及高程進行三維或二維約束平差，即將各點在WGS-84坐標(biāo)系的三維坐標(biāo)轉(zhuǎn)換到國家坐標(biāo)系或地方坐標(biāo)系中。此時輸出成果為各點在國家坐標(biāo)系或地方坐標(biāo)系中的坐標(biāo)和相應(yīng)的轉(zhuǎn)換參數(shù)及精度指標(biāo)。

2.4.5 成果輸出

將最終平差的成果報告打印或抄寫形成成果表，交給下一道工序使用。

3 應(yīng)用實時動態(tài)（RTK）技術(shù)進行碎部測量

3.1 RTK測量的特點

3.1.1 全天候測量，觀測時間短，作業(yè)效率高。移動站在每個測點上只需觀測幾秒鐘，而且不論白天黑夜都可以進行。

3.1.2 測量精度高。通過實踐證明，使用RTK模式測量，其點位誤差不積累、不傳播，測圖精度高而且均勻。

3.1.3 節(jié)省人力。RTK測量作業(yè)在不復(fù)雜地區(qū)，每個移動站只需一個儀器操作員即可獨立操作，在復(fù)雜地區(qū)也只需增加一個人員來繪制草圖。而基準(zhǔn)站設(shè)置好后即可以自動運行，且每個基準(zhǔn)站還可以帶多個移動站。

3.1.4 點與點之間無須通視，而且其通訊半徑多在10公里左右，最遠可達到15公里，這樣一來可以大大節(jié)省控制測量的時間和費用，而且較容易實施。

3.1.5 RTK測量的不足之處是基準(zhǔn)站和移動站之間必須有數(shù)據(jù)鏈通訊，否則就不能實現(xiàn)。所以當(dāng)測區(qū)有建筑群和高大樹林遮擋時，應(yīng)適當(dāng)縮短基準(zhǔn)站和移動站間的距離，或?qū)⒒鶞?zhǔn)站的發(fā)射天線盡量架高。

3.2 RTK測量的實施

3.2.1 設(shè)置基準(zhǔn)站。將基準(zhǔn)站架設(shè)于所布設(shè)的GPS靜態(tài)控制點上，把該點坐標(biāo)及天線高等信息輸入，設(shè)置好發(fā)射頻率等使之發(fā)射信號。

3.2.2 設(shè)置移動站，收到信號后進行初始化形成固定解，然后開始進行碎部測量。將所測數(shù)據(jù)存儲于電子手簿。

3.2.3 將電子手簿中的觀測數(shù)據(jù)導(dǎo)入微機，使用成圖軟件編輯成圖。

4 應(yīng)用實時差分（RTD）技術(shù)進行水下地形測量

4.1 實時差分（RTD）測量的特點與RTK測量基本相同，基準(zhǔn)站的設(shè)置除差分模式改為RTD模式外也與RTK測量相同，只是其定位精度低于RTK測量，但滿足航道測量相關(guān)規(guī)范要求。移動站設(shè)在船上，使用設(shè)備除GPS接收機及天線外還應(yīng)配備能運行海洋測量軟件的計算機、數(shù)字化測深儀、換能器等。

4.2 實施

4.2.1 將基準(zhǔn)站架設(shè)于所布設(shè)的GPS靜態(tài)控制點上，設(shè)置好使之發(fā)射差分信號。

4.2.2 將船上的移動站設(shè)備連接好后開機，先設(shè)置換能器的吃水深度，按《水運工程測量規(guī)范》的要求布設(shè)測線，設(shè)置測點間距及動態(tài)吃水改正數(shù)，然后運行海洋測量軟件，收到差分信號后開始測量，將水深數(shù)據(jù)及定位數(shù)據(jù)記錄并存儲。

4.2.3 運用成圖軟件將移動站采集的水深數(shù)據(jù)及定位數(shù)據(jù)調(diào)入并編輯成圖。

5 結(jié)束語

由此可見，在大型的航道工程測量中，GPS新設(shè)備、新技術(shù)的應(yīng)用大大地提高了測繪生產(chǎn)工作的效率；降低了測量成果的差錯率；提高了測繪產(chǎn)品的質(zhì)量。各種GPS測量技術(shù)得到充分運用，它們之間的密切配合不但可以節(jié)省時間人力物力、縮短工期，還可以大大提高工程的質(zhì)量和精度。

[1]郭文偉.談?wù)勈杩９こ虦y量價值工程對象的選擇問題.測繪科技通訊.1994-09-15

[2]洪劍.內(nèi)河航道測量及技術(shù)控制要點.水運工程.2008-09-25

[3]許瑞棟,李明巨.計算機輔助航道測量系統(tǒng).江蘇測繪.1998-02-15

[4]林方炎.GPS定位技術(shù)和全站儀相配合在航道測量中的應(yīng)用.珠江水運.2007-09-15