付成龍　苑宇沖

摘 要：隨著空間及衛(wèi)星定位技術(shù)的飛速發(fā)展，各種空間定位技術(shù)及應(yīng)用也愈來愈多。簡要介紹了甚長基線干涉測量（VLBI）技術(shù)、激光測月（LLR）技術(shù)、衛(wèi)星激光測距（SLR）技術(shù)、衛(wèi)星雷達(dá)測高技術(shù)、多普勒定軌和無線電定位系統(tǒng)（DORIS）、精密測距及其變率測量系統(tǒng)（PRARE）以及合成孔徑雷達(dá)干涉測量（INSAR）等空間定位測量技術(shù)，重點闡述了GPS新技術(shù)及應(yīng)用。全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)是能在地球表面或近地空間的任何地點為用戶提供全天候的三維坐標(biāo)和速度以及時間信息的空基無線電導(dǎo)航定位系統(tǒng)。

關(guān)鍵詞：大地測量；衛(wèi)星導(dǎo)航定位；地殼運(yùn)動監(jiān)測

1、我國新一代地心坐標(biāo)系統(tǒng)的建立和維護(hù)

大地坐標(biāo)系是一種固定在地球上，隨地球一起轉(zhuǎn)動的非慣性坐標(biāo)系。大地坐標(biāo)系依其坐標(biāo)系原點的位置不同而分為地心坐標(biāo)系和參心坐標(biāo)系。地心坐標(biāo)系的原點與地球質(zhì)心（包括海洋、大氣）重合，參心坐標(biāo)系的原點與某一地區(qū)或某一國家采用的參考橢球的中心重合。由于航天、航空、航海事業(yè)的發(fā)展，以及現(xiàn)代測繪技術(shù)的普遍應(yīng)用，傳統(tǒng)的參心坐標(biāo)系已不能滿足需要。國際上幾乎所有發(fā)達(dá)國家都已采用地心坐標(biāo)系，我國周邊國家大多也采用地心坐標(biāo)系，我國大地坐標(biāo)系同樣也面臨著由參心坐標(biāo)系向地心坐標(biāo)系的更新。我國建國以來分別建立了1954年北京坐標(biāo)系和1980西安坐標(biāo)系。建成了2000國家GPS大地控制網(wǎng)，完成了全國天文大地網(wǎng)與2000國家GPS大地控制網(wǎng)的聯(lián)合平差工作，使2000國家大地坐標(biāo)不僅有明確的定義，而且有高精度的坐標(biāo)框架具體體現(xiàn)。

2、GPS衛(wèi)星定位系統(tǒng)在工程測量中的應(yīng)用

2.1建立工程控制網(wǎng)

在工程建設(shè)和管理工作中，工程控制網(wǎng)作為最為基礎(chǔ)的部分是必不可少的，在工程控制網(wǎng)建立時其網(wǎng)型和精度測繪工程的規(guī)模和性質(zhì)息息相關(guān)，對于覆蓋面積較小的工程控制網(wǎng)，由于其點位密度大，所以對其精度就具有更高的要求，通常情況下多采用邊角網(wǎng)來進(jìn)行工程控制網(wǎng)的建立，但很難滿足精度的要求。GPS衛(wèi)星定位系統(tǒng)應(yīng)用后，用其來建立工程控制網(wǎng)，在點位選擇上不再受制于諸多因素的限制，在較短時間內(nèi)就可完成作業(yè)，不僅有效的降低了工程成本，而且成果具有較高的精度。在當(dāng)前工程首級控制網(wǎng)、施工控制網(wǎng)、變形監(jiān)測控制網(wǎng)、工程勘探及隧道等地下工程控制中都可能應(yīng)用GPS技術(shù)。特別是利用載波相位靜態(tài)差分技術(shù)來建立的控制網(wǎng)，可以將精度達(dá)到毫米級。這就使GPS技術(shù)在道路勘探、施工控制網(wǎng)和隧道工程控制網(wǎng)上的應(yīng)用具有非常明顯的優(yōu)勢，由于這些工程項目中所建立的控制網(wǎng)，不僅橫向較窄，而且縱向很長，利用常規(guī)方法時通常需要分段進(jìn)行實施。但應(yīng)用GPS技術(shù)由于不受通視條件的制約，所以可以敷設(shè)較長的GPS點構(gòu)成三角鎖，而且較短的觀測時間即能夠達(dá)到工程所要求的精度要求，這有效的提高了GPS測量的效率，使工期得以縮短。

2.2變形監(jiān)測

變形監(jiān)測主要是監(jiān)測像大橋、水庫大壩、高層大樓等建筑物、構(gòu)筑物的地基沉降、位移以及整體的傾斜等狀況。監(jiān)測工作的特點是被監(jiān)測體的幾何尺寸巨大，監(jiān)測環(huán)境復(fù)雜，監(jiān)測技術(shù)要求高。常規(guī)的監(jiān)測技術(shù)是應(yīng)用水準(zhǔn)測量的方法，監(jiān)測地基的沉降；應(yīng)用三角測量（或角度交會）的法，監(jiān)測地的位移和整體的傾斜。GPS技術(shù)在該領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用。變形監(jiān)測中建立高精度GPS監(jiān)測網(wǎng)，最后得出毫米級精度的絕對平面位移與相對垂直監(jiān)測數(shù)據(jù)，實踐證明GPS測量完全可以取代高精度邊角（網(wǎng)）測量。

2.3帶RTK的碎部測量與放樣

RTK技術(shù)，即載波相位差分技術(shù)，是實時處理兩個測站載波相位觀測量的差分方法。RTK系統(tǒng)由兩部分組成：基準(zhǔn)站（坐標(biāo)已知）和移動站（用戶接收機(jī)）。其基本原理是：將基準(zhǔn)站采集的載波相位發(fā)送給用戶，用戶根據(jù)基準(zhǔn)站的差分信息進(jìn)行求差解算用戶位置坐標(biāo)。RTK技術(shù)可應(yīng)用于測繪地形圖、地籍圖，測繪房地產(chǎn)的界址點，平面位置的施工放樣等。采用RTK技術(shù)測圖時僅需一人進(jìn)行。將GPS接收機(jī)放在待定的特征點上一至二秒鐘，同時輸入該特征點的編碼即可。把一個小區(qū)域內(nèi)的地形、地物特征點測定后傳入計算機(jī)，由專業(yè)成圖軟件、在人工適當(dāng)?shù)母深A(yù)下，形成所要的成果圖。采用RTK技術(shù)進(jìn)行放樣，標(biāo)定界標(biāo)點，是坐標(biāo)的直接標(biāo)定，簡捷易行。

2.4區(qū)域差分網(wǎng)下的碎部測量與放樣

在區(qū)域GPS差分網(wǎng)的基礎(chǔ)上進(jìn)行區(qū)域性GPS差分系統(tǒng)下的碎部測量與放樣。在這項工作上，其與RTK單基點載波相位差分的原理具有較大的相似性，但在區(qū)域差分中，其基準(zhǔn)站則不止一個，往往其基準(zhǔn)需要由多基準(zhǔn)站組成，由基準(zhǔn)網(wǎng)提供各個基準(zhǔn)站的差分信息，而用戶接收機(jī)在確定各基準(zhǔn)站區(qū)分信息時則依據(jù)自己的位置來進(jìn)行，按非等權(quán)平差后形成自己的差分改正數(shù)，從而實現(xiàn)差分定位。

使用GPS-RTK技術(shù)應(yīng)首先復(fù)核起算基準(zhǔn)點的精度，起算點應(yīng)為高等級的控制點，并且起算基準(zhǔn)點和觀測點之間具有較好的位置分布。當(dāng)使用動態(tài)GPS-RTK進(jìn)行觀測時，基準(zhǔn)站的精度要經(jīng)過3～5個高等級控制點的連測、復(fù)核，確?；鶞?zhǔn)站坐標(biāo)在各個方位觀測情況下具有一致的精度。根據(jù)GPS作業(yè)調(diào)度表的安排進(jìn)行觀測，采取靜態(tài)相對定位，衛(wèi)星高度角15°，時段長度45min，采樣間隔10s。在3個點上同時安置3臺接收機(jī)天線（對中、整平、定向），量取天線高，測量氣象數(shù)據(jù)，開機(jī)觀察，當(dāng)各項指標(biāo)達(dá)到需求時，按接收機(jī)的提示輸入相關(guān)數(shù)據(jù)。GPS網(wǎng)數(shù)據(jù)處理分為基線解算和網(wǎng)平差兩個階段，采用隨機(jī)軟件完成。經(jīng)基線解算、質(zhì)量檢核、外業(yè)重測和網(wǎng)平差后，得到GPS控制點的三維坐標(biāo)。

3、結(jié)束語

近年來我國的大地測量工作取得了重要進(jìn)展，采用新一代大地坐標(biāo)系已成為刻不容緩的工作，在技術(shù)條件成熟的今天，采用新的坐標(biāo)系仍然要解決大量測繪產(chǎn)品的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換問題。同時，在今后如何維護(hù)國家的大地坐標(biāo)系，使大地參考框架得到及時有效的加密和更新，都需要測繪工作者的不懈努力；在大地測量手段日益豐富和增強(qiáng)的形勢下，大地測量與地學(xué)的其他學(xué)科進(jìn)行交叉和融合，將會更好地推動地球科學(xué)的發(fā)展。