【摘要】GPS是全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)的簡稱，其具有全天候作業(yè)、全球連續(xù)覆蓋、定位精度高、觀測效率高等優(yōu)點，GPS測量技術現(xiàn)已成為測繪領域當中應用最為廣泛的技術之一。在我國有著很多山區(qū)城市，由于受地理條件等因素的限制，采用傳統(tǒng)的測量方法很難對這些山區(qū)城市進行高精度測量。而應用GPS對山區(qū)城市進行測量，則不會受到各種條件的限制，并且還能進一步提高測量精度?；诖它c，本文就山區(qū)城市GPS控制測量及其高程精度分析進行淺談。

【關鍵詞】山區(qū)；GPS控制測量；高程精度

一、GPS控制測量概述

按照工作性質(zhì)對GPS控制測量進行分類，可分為以下兩方面內(nèi)容：一是內(nèi)業(yè)工作，包括測量前期技術設計、測量后期數(shù)據(jù)處理以及測量技術總結(jié)等；二是外業(yè)工作，包括測量前期選點、設置測站標志、埋石、野外觀測作業(yè)以及作業(yè)結(jié)果檢查等。一般情況下，GPS控制測量流程分為以下階段，即設計GPS控制網(wǎng)、選點、埋石、野外觀測、質(zhì)量檢驗、測量數(shù)據(jù)處理以及測量報告編制。GPS控制測量的技術性要求較高，在測量工作中，應以滿足測量精度和可靠性為前提，降低成本費用支出，提高測量人員工作效率，同時，還應優(yōu)化設計、精心組織各個測量階段。GPS控制測量作業(yè)要嚴格遵守相關規(guī)范，根據(jù)GPS定位技術、GPS接收機硬件和軟件技術情況，確定GPS控制測量的時間、測量作業(yè)要求以及數(shù)據(jù)處理要求。根據(jù)《GPS測量規(guī)范》中的相關規(guī)定，可將GPS控制網(wǎng)依據(jù)測量精度劃分為不同的級別。

GPS控制測量工作要根據(jù)由高級至低級、由整體至局部的原則建立控制網(wǎng)，通過控制網(wǎng)實現(xiàn)控制和碎部測量。GPS控制網(wǎng)按照測定點的位置不同分為平面控制網(wǎng)測量（即測定點的平面位置工作）和高程控制測量（即測定點的高程工作）。現(xiàn)階段，外業(yè)工作已經(jīng)實現(xiàn)數(shù)字化，主要包括全站儀導線測量、水準測量、首級控制測量。

二、山區(qū)城市GPS控制測量及其高程精度分析

（一）GPS控制測量的具體步驟

本次測量中采用的是南方測繪儀器公司自主研發(fā)的北極星9600型GPS測量系統(tǒng)，并以靜態(tài)相對定位的方式開展測量工作，具體步驟如下：

1.對短基線測量的誤差來源進行分析。就短基線而言，因其兩個端點間的距離相對較短，所以在數(shù)據(jù)處理時，可以采用差分的方法。通常情況下，對流層與電離層對測量信號的延遲對兩個端點的影響基本相同，而星歷誤差對兩個觀測站的影響也大致類似。故此，這些因素全部可以忽略不計。換言之，短基線測量誤差的來源主要包括以下幾個方面：多路徑誤差、接收機的位置誤差、天線偏差、地面起始點誤差以及GPS衛(wèi)星的PDOP值。在實際測量時，需要對這些誤差采取相應的措施加以控制，這樣能夠進一步提高測量結(jié)果的精確度。

2.選點。站址的選擇在GPS控制測量過程中是非常關鍵的環(huán)節(jié)之一，選擇合適的站址，能夠有效消除GPS信號的傳播誤差。在具體選擇時，除了應當按照CJJ73-1997規(guī)程中規(guī)定的選點要求之外，還應當對周圍高于10°的障礙物繪制GPS點環(huán)視圖。此外，GPS觀測站之間雖然不需要相互通視，但在對山區(qū)城市進行測量時，應當減除多路徑效應的影響。為此，觀測站應當盡可能遠離面積較大的水面，并避開高層建筑物，觀測過程中汽車停放位置應當與測站保持一定的距離。

3.觀測。在實際觀測時，可按照最近30d的星歷預報，選取衛(wèi)星POPD值相對較小的時段進行觀測，并依據(jù)點位的選擇情況，再結(jié)合GPS點環(huán)視圖、基線具體長度等相關因素，制定出合理可行的觀測計劃和日觀測表。觀測人員則可根據(jù)實地情況有選擇地增加觀測時段的長度，這樣能夠獲得更加準確的數(shù)據(jù)。

4.數(shù)據(jù)處理。當每日的觀測工作完成之后，對觀測數(shù)據(jù)進行下載，然后按照相關規(guī)程、技術設計對外業(yè)全部資料進行檢查驗收，具體包括如下內(nèi)容：成果是否與規(guī)程要求相符、觀測數(shù)據(jù)的質(zhì)量分析是否與實際情況相符等等。觀測人員可以采用隨機軟件對基線進行處理，并以合格的雙差固定解作為短基線處理的合格解。對于某些基線的處理，若是軟件無法解算出合格解時，可以通過改變解算條件的方法進行重新解算，如改變歷元間隔、改變高度截止角、禁止無效歷元等等。該環(huán)節(jié)完成之后，需要對全部解算出來的合格固定解的基線進行檢驗核對。如果檢驗的過程中發(fā)現(xiàn)超限的情況時，必須對具體原因進行認真分析。

5.野外返工。對于經(jīng)過檢驗核對，并且進行綜合分析之后超限的基線，必須進行野外返工。具體包括以下兩種情況：其一，當一個控制點無法與兩條合格的獨立基線相連接時，則必須將之納入到下一日的觀測計劃當中，同時應當對觀測網(wǎng)形進行適當調(diào)整，確保補測或是重測不少于1條獨立基線；其二，當舍棄基線后的獨立環(huán)含有的基線數(shù)量小于等于10時，因點位于GPS測量要求不符而導致某個測站多次重復測量仍然無法滿足限差技術規(guī)定時，應當在整網(wǎng)觀測完畢之后，對基線進行重測。

（二）高程精度的控制措施

1.天線高的準確測量。造成GPS高程誤差的重要原因之一為天線高測量不準確。一般情況下，野外作業(yè)通常量取天線的斜高，即在天線圓盤間隔大致120°的3個方向上分別量取天線高，如此反復測量3次，在保證3次測量結(jié)果差值小于3mm的情況下取平均值。必須注意的是，如果在野外作業(yè)時采用的天線類型不同，則要密切關注天線相對中心在高度上的變化量。

2.對GPS網(wǎng)進行優(yōu)化設計。GPS網(wǎng)的圖形結(jié)構(gòu)在一定程度上影響著GPS控制網(wǎng)的測量精度，其中，網(wǎng)的圖形結(jié)構(gòu)中的各站點基線數(shù)目和基線權陣是主要影響因素。在測量過程中，要根據(jù)測量需要以及GPS接收機觀測作業(yè)的情況，優(yōu)化設計GPS控制網(wǎng)的幾何圖形結(jié)構(gòu)。在城市發(fā)展規(guī)劃和地形條件的影響下，山區(qū)城市GPS控制網(wǎng)的網(wǎng)形呈現(xiàn)出不規(guī)則狀態(tài)，其基線邊的長短相差偏大。

3準確解算相位整周未知數(shù)。相位整周未知數(shù)的正確解算有利于確?？刂泣c三維坐標值的計算精確性。現(xiàn)階段，相位整周未知數(shù)的解算要以充足的觀測數(shù)據(jù)為依據(jù)，所以必須確保站點上的觀測時間要超過2h，對短邊觀測要運用實時動態(tài)和快速靜態(tài)RTK技術，通過雙頻接收機快速獲取整周未知數(shù)。

結(jié)論：

總而言之，我國大部分山區(qū)的地形起伏都相對較大，基于這一前提，使得待定點之間無法通視，并且接近于地面高度的大氣密度也比較大，整體透明度較差，折光過程會受到嚴重影響，這樣一來，導致了傳統(tǒng)的導線測量、三角測量以及高程引測等難度較大，并且傳統(tǒng)測量的網(wǎng)形設計的各項誤差均會對測量成果的精度造成影響。GPS控制測量以其自身所具有的全天候、高精度、費用低、工作效率高等特點，成為山區(qū)城市測繪過程中的首選方法。在實際應用中，需要采取相應的措施確保高程精度，這是非常關鍵的環(huán)節(jié)。

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