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GPS实例静态测量及数据处理
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GPS技术在地籍测量中的应用研究
摘要：地籍细部测量是地籍调查不可分割的组成部分，目的是测定每宗土地的权属界址点、线、位置、形状及数量等。由地籍调查规程所知，在地籍平面控制测量基础上的地籍细部测量，对于城镇街坊外围界址点及街坊内明显的界址点间距允许误差为10 cm，城镇街坊内部隐蔽界址点及村庄内部界址点间距允许误差为15 cm。利用GPS -RTK技术完全能满足上述精度要求，建议在适合布设GPS点的部分测区使用该项技术。
Application&of&GPS&technology&in&the&Cadastral&Survey
Wang&he&chao
(Sichuan&Provincial&Academy&of&Surveying&Engineering&coalfield,chengdu)
Abstract:&A&detailed&survey&cadastral&cadastral&survey&is&an&integral&part&of&the&purpose&is&to&determine&the&ownership&of&the&land&boundary&of&each&point,&line,&position,&shape&and&quantity.&Cadastral&survey&by&known&procedures,&cadastral&measurements&in&detail&cadastral&control&plane&based&on&the&measurements,&for&obvious&peripheral&neighborhood&within&the&town&boundary&point&and&neighborhood&boundary&point&spacing&tolerance&of&10&cm,&urban&neighborhood&boundary&point&and&villages&hidden&inside&internal&boundary&point&spacing&tolerance&of&15&cm.&Using&GPS&-RTK&technology&can&meet&the&accuracy&requirements&of&the&above,&it&is&recommended&to&use&the&technology&in&some&measure&area&for&laid&GPS&points.
&&&&Keywords:&Cadastral&&GPS;&RTK;&Control
GPS技术具有布点灵活、全天候观测、观测及计算速度快、精度高等优点，使GPS技术在国内各省市的城镇地籍控制测量中得以广泛应用。利用GPS技术进行地籍测量的控制，没有常规三角网(锁)布设时要求近似等边及精度估算偏低时应加测对角线或增设起始边等繁琐要求，只要使用的GPS仪器精度与等级控制精度匹配，控制点位的选取符合GPS点位选取要求，那么所布设的GPS网精度就完全能够满足地籍测量规程要求。
建设用地中的土地勘测定界是实地确定土地使用界线范围，测定界桩位置，测量使用界线范围内各类土地面积并计算用地面积等测绘技术工作，它为各级政府的国土资源部门审批土地、地籍管理提供依据和基础资料。建设用地勘测定界的工作程序为:审查用地文件及有关图件现场踏勘，图上红线设计-实地放样-复核测量-面积量算-绘制建设用地勘测定界图-填绘建设用地管理图-资料整理-归档，经反复实地踏勘、图上设计、权属调查后制定放样数据。
利用GPS-RTK技术进行勘测定界放样，能避免解析法和关系距离法放样等放样方法的复杂性，也简化了建设用地勘测定界的工作程序，特别是对公路、铁路、河道、输电线路等线性工程和特大型工程的放样更为有效和实用。RTK是指载波相位实时动态差分(Real-Time-Kinematic)定位，它是GPS定位发展到现在的最新技术，RTK实时处理能达到cm级精度(2cm2ppm)，完全满足建设用地勘测界址点坐标对邻近图根点位中误差不超过5cm及界址线与邻近地物或邻近界线的距离误差不超过10cm的精度要求。所以它在地籍碎部测量中得到广泛的应用。
近几年，RTK技术的快速发展和应用，更将传统的地籍图测量要数人操作完全变成了“个人行为”。RTK技术装置仅需一人操作，不需要点与点之间通视即可测出地籍图，它甚至可以不用布设各级控制点，仅仅依靠一定数量的基准点就可以快速测定宗地界址点、地物(地形)点等的坐标，测定一个待定点坐标仅需若干秒即可完成。再将GPS获得的数据经随机软件处理后直接录入测图软件系统，就可及时获得地籍图，节省了大量的人力、物力，尤其是在开阔的平原地带，遮挡物少，地形平坦，更是RTK技术展示其本领的好地方。
技术在地籍控制测量中的应用
地籍控制测量分为地籍平面控制测量和高程控制测量。地籍测量主要是测绘地籍要素及必要的地形要素，形成以地籍要素为主的平面图，一般不要求高程控制，故在此只讲述地籍平面控制测量。
根据城镇地籍测量对平面控制网的要求，地籍平面控制网具有以下几个特点。
(1)城镇地籍测量的测区位于城镇，其对控制网的要求应和城市控制网一并考虑。在地籍测量方面，产权地籍要向多用途地籍方向发展。多用途地籍以产权地籍为基础，要综合更多与土地有关的信息，它不仅为征税和产权服务，而且要广泛地用于城市规划和设计，所以要尽量利用满足精度要求的城市控制网。一般，满足现行《城市测量规范》的城市测量控制网也满足城镇地籍测量的要求。
(2)城镇地籍测量本身有较高的精度要求，一是地籍图的比例尺较大，一般采用1：500，1：1000比例尺测绘地籍图，地籍图点位的相对平面位置精度要求较高，如《规程》中规定相邻界址点间距、界址点与邻近地物点间距离的中误差不大于图上0.3mm；二是对界址点及其相邻的解析精度的要求较高，如《规程》规定界址点的点位中误差和界址点间距中误差对一、二类(级)界址点分别为5cm，7.5cm。这样，对地籍基本平面控制网的点位精度和长度变形值都要提出较高的精度要求。
(3)在城镇地籍测量中，由于建筑初比双蹭呆，符别死示双谊的苍顶眨的迂毛区，示四面积小、集中又不规则，除非将测站选在较高的建筑物上，使用全站仪或半站仪施测，否则就要布设较多的图根点来施测界址点和地物点，基本平面控制点的密度也要相应地增加。
(4)在城镇，由于建筑物密集，道路纵横交错，适合在基本网的控制下加密导线形式，在小城镇可以采用导线网作为测区的首级平面控制。农村地区地籍测量因地域空旷和施测地籍图的比例尺较城镇地籍测量要小(一般农构地区地籍因测图比例尺为1：5000或1：10000，故控制网可以在国家大地网下采用插网(锁)、插点和导线测量等方法加密。
地籍平面控制网包括基本控制网和地籍图根控制网。基本控制网分为二、三、四等控制网和一、二级控制网。根据城镇规模，各等级控制网均可作为城镇首级控制，为满足测绘地籍图需要，要在基本控制网点的基础上布设地籍图根控制网，可根据实际需要按两级布设。城镇地籍平面控制网的布网原则是：
(1)应遵循“从高级到低级”、“从整体到局部”、“分级布网逐级控制”的原则。首级网应一次全面布设，加密网可视地籍测量的次序，分期分批布设，具备条件的城镇也可布设全面网或越级布网。
(2)城镇地籍平面控制网尽量利用已有的等级控制网(国家三角网或城市平面控制网进行加密，但对原有成果必须进行可靠地分析和检测，以符合现行规程要求。
(3)坐标系统的选择。《规程》中规定：“地籍平面控制测量坐标系统尽量采用国家统―坐标系统，条件不具备的地区可采用地方坐标系或任意坐标系。”即地籍平面控制网的坐标系统最好和国家统一坐标系取得一致，但为满足地籍及城市管理工作的需要，应要求由地籍测量中反算的边长(如用解析法施测界址点坐标反算的界址边长)与实量的边长尽可能相符，即要求长度的相对变形限值为1/40000或2.5cm/km，当长度的相对变形值大12.5cm/km时可采用；投影于抵偿高程面上的高斯正形投影3°带的平面直角坐标系统；高斯正形投影任意带的平面直角坐标系统，投影面可采用黄海平均海水面或城镇平均高程面，即所谓地方坐标系或任意坐标系。
(4)地籍控制点要有足够的密度。每幅地籍图内至少有两个相互通视的埋石控制点。图根控制点的密度既要顾及测图比例尺精度，又要保证从测站到界址点的量距长度小于50米(使用全站仪或半站仪时长度可适当放宽)。尤其在建筑密集的城区，控制点间距还要小，故按传统的仪器、工具和方法作业，地籍控制点的密度一般要比地形测量控制点的密度大[1]。
地籍基本平面控制网包括首级控制网和加密控制网。首级控制网应能长期使用，因此布设控制网的范围应覆盖中长期的城市规划区域，城市规划区域经与规划部门联系后划定。随着全球定位系统(GPS)技术的广泛应用，以及GPS定位技术具有精度高、速度快、费用省、操作简便、控制点间勿需通视等优势，首级平面控制网应优先以GPS网形式布设，采用GPS接收机测定控制点的坐标。条件不具备时，也可布设成导线网、测边网、边角网、三角网等，采用全站仪等测定控制点的坐标。首级平面控制网的精度，要能保证四等网中最弱相邻点的相对点位中误差，以及四等以下各等级控制点相对于上级控制点的点位中误差不超过5cm。布设首级平面控制网时，必须先作技术设计。经上级业务主管部门批准后方可实施。
加密控制网应按地籍测量开展的计划安排，可分期、分片布设，也可以一次整体布设完成。加密控制网可以来用GPS网或导线网的形式布设。当调查区域范围较大，并要求一次整体布设加密控制网时，一般多采用GPS网形式布设。布设导线同时，导线宜布设成直伸形状，当附合导线长度超过《规程》规定时，应布设成结点网。结点与结点、结点与高级点之间的导线长度，不应超过附合导线长度的70％[2]。
(1)地籍图根控制网的特点
为满足地籍细部测量和日常地籍管理(主要是针对权属界址进行各种变更测量)的需要，在基本控制(首级网和加密控制网)点的基础上，加密的直接供测图及施测界址点使用的控制网称为地籍图根控制网。与地形测绘的图根控制网相比，地籍图根控制网有下述特点。
①地形测绘的图根控制网布设规格(点位精度、技术要求等)由当时的测图比例尺决定，不同成图比例尺图根控制网的规格之间相差甚大。而地籍图根控制网布设规格，应满足测量界址点坐标的精度(中误差为5cm，7.5cm)要求，与地籍图的比例尺大小基本无关。
②地形测绘的图根控制点，是为地形细部测量而布设的、测图(整个项目)完成后，为日后图的补测和修改，要有一定数量的埋石点，但多数点均设临时性标志。而地籍图根控制点不仅要为当前的地籍细部测量服务，同时还要为日常地籍管理(各种变更地籍测量和土地有偿使用过程中的测量等)服务，因此地籍图根点原则上应埋设永久性或半永久性标志。
③由于地籍图根控制点密度是根据界址点位置及其密度而决定，因此几乎所有的道路上都要布设地籍图根导线。一般说来，地籍图根控制点密度比地形图根控制点密度要大。
(2)地籍图根控制网布设方式
在城镇建成区，通常采用导线布设地籍图根控制网。例如，对于中等以上城市，在地籍基本控制网下，布设一级地籍图根导线网，然后可采用二级图根附合导线或导线网加密。在建筑物稀少、通视良好的地区，也可布设地籍图根三角网。有条件的，应采用GPS的RTK技术直接施测所有的图根点[3]。
GPS地籍控制测量与常规地面控制测量相类似，也分技术设计、外业实施及内业数据处理三个阶段。
GPS网技术设计的主要依据是GPS测量规范(规程)和测量任务书。GPS测量规范(规程)是国家测绘行业管理部门制定的技术法规，目前GPS网设计依据的规范(规程)有：2001年国家测绘局发布的测绘行业标准&全球定位系统(GPS)测量规范&；1998年建设部发布的行业标准&全球定位系统城市测量技术规程&。在GPS网技术设计时，一般首先依据测量任务提出GPS网的精度、密度和经济指标，再结合规范(规程)规定并现场踏勘，具体确定各点间的连接方法，各点设站观测的次数、时段长短等布网观测方案[4]。
对于各类GPS网的精度设计主要取决于网的用途。用于城镇地籍测量的GPS控制网，其等级划分、布设规格及精度要求可参照《全球定位系统城市测量技术规程》中的相关规定。
GPS测量外业实施包括外业准备、外业观测和成果整理三个阶段。
①外业准备。外业准备阶段的主要工作是进行技术设计和选点埋石。技术设计应根据上述规范(规程)、测区范围、测量任务的目的及精度要求，测区已有测量资料的状况，以及测区所采用的坐标系统，考虑GPS技术的特点，在实地踏勘的基础上，优化设计GPS网布设方案。该技术设计应确定使用接收机的台数，同步图形的连接方式，设站次数和观测时段长等；还需要根据作业日期的卫星状态图表，制订作业进程安排计划。
GPS网各点之间不要求通视(但应适当考虑下一级测量对通视的要求)。GPS点的点位应选在视野开阔处，避开高压电线、变电站、电视台等设施，还应尽量选在交通方便的地方，点位附近不应有大面积水域或强烈干扰卫星信号接收的物体，以减弱多路径效应的影响。点位应尽量和测区原有已知点重合，否则至少应联测3个已知点，当所选点位需要进行水准联测时，选点人员应实地踏勘水准路线，提出有关建议。
②外业观测。GPS外业观测是指用GPS接收机获取GPS卫星信号，主要工作包括天线设置、接收机操作和测站记簿等。GPS操作的自动化程度相当高，一般只需按几个功能键就可进行测量。具体操作方法可参考有关仪器说明书。
③成果整理。外业成果整理包括应用随机软件进行GPS基线向量的解算，计算同步环闭合差、非同步多边形闭合差及重复边的较差，检查它们是否超过规定的限差，如超限，应分析其原因，然后进行重测或补测。
④GPS控制网平差。将外业计算获得的基线向量，即在WGS-84坐标系中的三维坐标差，作为观测数据，组成基线向量网进行GPS控制网平差。一般首先在WGS-84坐标系中进行三维无约束平差，然后考虑坐标转换问题，在网中加入地面已知点的坐标进行三维或二维的约束平差，以将各点坐标转换为实用坐标系(如北京54坐标系或西安80坐标系)的坐标[5]。
GPS控制网的平差计算一般采用随机软件或国内自主研制开发的软件进行。
差分GPS(DGPS)是最近几年发展起来的一种新的测量方法。实时动态(Real&Time&Kinematic简称&RTK)测量技术，也称载波相位差分技术，是以载波相位观测量为根据的实时差分GPS测量技术，它是GPS测量技术发展中的一个新突破。实时动态测量的基本思想是，在基准站上安置一台GPS接收机，对所有可见&GPS&卫星进行连续地观测，并将其观测数据，通过无线电传输设备，实时地发送给用户观测站。在流动站上，GPS接收机在接收GPS卫星信号的同时，通过无线电接收设备，接收基准站传输的观测数据，然后根据相对定位的原理，实时地计算并显示流动站的三维坐标及其精度。实时动态(RTK)定位测量系统的构成实时动态定位测量系统主要由以下三部分构成:
①卫星信号接收系统在实时动态定位测量系统中。应至少包含两台GPS接收机，分别安置在基准站和流动站上。当基准站同时为多用户服务时，应采用双频&GPS&接收机，其采样率与流动站采样率最高的相一致。
②数据传输系统(数据链)。由基准站的数据发射装置与流动站数据接收装置组成，它是实现实时动态测量的关键性设备。其稳定性依赖于高频数据传输设备的可靠性与抗干扰性。为了保证足够的数据传输距离及信号强度，一般在基准站还需要附加功率放大设备&。
③软件解算系统。实时动态定位测量的软件解算系统对于保障实时动态测量结果的精确性与可靠性，具有决定性的作用。在具体外业测量中，可以根据精度要求的不同，选用静态差分定位，快速静态差分定位，动态差分定位或实时动态差分(RTK)等不同的作业模式[6]。
GPS接收机在每一用户站上进行静止观测。在观测过程中，连同接收到的基准站的同步观测数据，实时地解算整周未知数和用户站的三维坐标。采用这种模式作业时，接收机可以不必保持对GPS卫星的连续跟踪，定位精度可达1～2cm。这种方法可应用于城市、矿山等区域性的控制测里、工程测量和地籍测量。
动态测量模式，一般需首先在某一起始点上，静止地观测数分钟，以便进行初始化工作。之后，运动的接收机按预定的采样时间间隔自动地进行观测，并连同基准站的同步观测数据，实时地确定采样点的空间位置。目前，其定位精度在厘米级。
目前，我国已经制定出《全球定位系统（GPSAA）规范》，由于将差分GPS运用于大地测量尚处于研究阶段，没有相关的规程出台。通过工作实践，总结出运用差分GPS进行地籍碎部测量实施方法与步骤。
准备工作包括熟悉接收机的操作，差分处理软件的熟练使用，制定野外测量操作规程及组建作业队伍等。在分析地籍测量的各种复杂情况基础上，制定出适合GPS&测量特点的操作规程。此外，测量队伍的组建也很关键，一个作业队应该至少由2人组成，仪器操作员，记录员。记录员由了解土地权属情况的人员充当，仪器操作员的任务是操作GPS&接收机，监视工作状态是否正常。
测区内必须有一定数量的己知控制点。如果测区内没有控制点，或密度不够，可以用GPS静态差分定位技术进行引点或加密。
一般说来，用一台&GPS&接收机作为基准站，测站GPS接收机则有数台，同时进行测量。为了避免差分处理时数据管理混乱，我们对每台流动站GPS接收机进行编码，如1号，2号，3号，……，N号，在每一台动接收机进行测量时，其数据文件名需包含日期、机号、文件序号等信息，这样便于数据的内业处理和存档管理。此外，在野外测量中除采集权属界线的空间坐标外，还要采集权属，土地利用类型等属性信息。因此在测量前应该对各属性进行统一编码。编码原则应该与地籍测量中的编码原则一致。
如果测区内有足够数量的GPS测量控制点，将基准站设置在测区中心位置。基准站周围要求无高大建筑物、树木等地物的遮挡，无强的电磁干扰(如变电站、高压线等)。用三角架将GPS抗多路径效应的天线架在已知点上，天线用专用电缆与GPS接收机相联，打开GPS接收机进行初始化。设置采样率(大于或等于移动站)和天线视角(基准站一般为10°)等参数。一旦准备工作完成，即可开始采样。如果测区内没有任何测量控制点，则需从测区外的已知点引点建立控制点，如果测区面积大，控制点太少，则需要进行加密。
根据地籍测量的要求，需要采集两类数据:一是地块的地理坐标数据；二是属性数据如权属、利用类型等。测量前打开GPS接收机，锁定4颗以上卫星，进入Setup菜单进行初始化，设置采样率和天线视角。移动站和天线视角最好大于基准站的天线视角，一般来说，移动站离基准站的距离每增加100km，移动站的天线视角就增加1°，这样保证移动站的所有可见GPS卫星都包含在基准站的可见卫星中。当初始化完成后即可开始移动测量。GPS接收机可由人手持步行，或放在自行车、摩托车、汽车等载体上。根据实验，当GPS接收机放在时速为60km的汽车上进行测量时，对精度没有影响。在测量中，天线要架在一个支撑杆上，举过人的头顶垂直移动天线，避免严重的地物遮挡。如果发生这种情况，可能导致跟踪的卫星数目小于4个，不能进行3维定位。考虑到卫星在空间的几何分布等因素，要求测站必须观测4颗以上的卫星。否则应该将不能进行3维定位的数据从序列中剔除，以免影响差分结果。每测一个地物，同时填写野外记录表。
坐标的采集和属性的采集没有很好地集成到GPS接收机上，它们之间的关联是通过在GIS内部交互式编辑来完成的。不过，许多GPS接收机生产厂家开始改变这种现状。Trimble公司采取用一台便携式计算机与GPS接收机相连，通过Geolink软件来负责属性数据的采集。而PromarkX-CM接收机中，每开始一个新文件名时，可以输入72个字符的文件描述信息。借此功能，我们在开始移动采集数据前，输入地块边界的左右地块属性，通过这种办法，在内业处理中可以识别测量地块的属性信息，通过交互编辑赋给图斑[7]。
内业差分处理的任务是根据基准站和流动站得到的观测量，按某种差分算法解算出移动测站在WGS84坐标系下的坐标值。一般GPS接收机都配备有差分后处理软件，可以提供差分方法，如：位置差分、伪距静态差分、移动差分和厘米级的载波相位差分等[8]。
我们选择了一地区的界址点进行实时动态测量，同时为了验证RTK接收机的定位精度，测量采用RTK接收机1+1配置，即一台参考站与一台流动站。试验方法采用双基站法检验，其中只列6个点较差，全网25点均进行比较，其平面最大较差ΔXmax=27mm，ΔYmax=20mm，ΔHmax=21mm，计算其平均较差&ΔX=19mm，ΔY=13mm，ΔH=18mm，进一步计算其平面最弱点中误差为±15mm，高程最弱中误差为±13mm，因此可见RTK实时测量的精度与静态观测精度是相当的。高程精度与四等直接水准匹配。
面积量算是从面状地物的变化边界的起点开始，沿边界移动天线至终点，终止当前文件的记录，形成一个封闭的多边形，然后利用RTK软件来求其面积。
面积精度分析的方法为通过GPS测量图斑与变更调查图斑进行比较分析，评价指标为分档面积中误差。实时RTK测量无论从其相对精度与绝对精度都有保证，在实际生产中可以加以推广应用。
GPS卫星定位技术的迅速发展，给测绘工作带来了革命性的变化，也对地籍测量工作，特别是地籍控制测量工作带来了巨大的影响.应用GPS进行地籍控制测量，点与点之间不要求互相通视，这样避免了常规地藉测量控制时，控制点位选取的局限条件，并且布设成GPS网状结构对GPS网精度的影响也甚小。由于GPS技术具有布点灵活、全天候观测、计算速度快、精度高等优点，使GPS技术在国内各省市的城镇地籍控制测量中得以广泛应用。利用GPS技术进行地籍测量的控制，没有常规三角网（锁）布设时要求近似等边及精度估算偏低时应加测对角线或增设起始边等繁琐要求，只要使用的GPS仪器精度与等级控制精度匹配，控制点位的选取符合GPS点位选取要求，那么所布设的GPS网精度就完全能够满足地籍测量规程要求。
RTK测量的点位精度是均等的，不存在误差累计与传递，相邻图根点仅是地理位置上的相邻，与常规导线测量的“相邻点”内涵完全不同。对于短边而言，由于其过短反而使得边长相对误差、水平角误差显得大一些，因而不应以导线邻边相对误差、角度中误差等指标来衡量RTK相邻点精度的指标。
RTK测量与常规测量方法相比，具有快捷、方便的特点:
（1）减少人力费用，仅需要一个人来操作，完成初始化后，在界址点上短时间进行一些处理即可以完成测量工作。
（2）定位精度高，测站间无需通视。
（3）可以实时测量点位坐标，实现数据自动记录，减少外业工作量，又便于内业数据处理。
[1]&&CH2001-92.全球卫星定位系统(GPS)测量规范[S].
[2]&&周忠谟,易杰军,周琪.GPS卫星测量原理与应用[M].北京:测绘出版社,.
[3]&&李国平，郭惠民，陈声贵.慈溪市四等GPS控制网统一平差[J].江西测绘，.
[4]&&耿宏锁，巨娟丽，殷彦平.地籍控制测量GPS控制网的设计与实践[J].水利与建筑工程学报，.
[5]&&李国波、方广洁.GPS测量控制网网形的优化设计[J].湘潭师范学院学报（自然科学版），.
[6]&&陈建龙，杨德明.实时动态（RTK）定位技术在土地测绘中的应用[J].东北测绘，.
[7]&&闫志刚，张兆龙.GPS、RTK作业模式在原理及实用技术[J].四川测绘，.
[8]&&邱道持，李仕川等.重庆市地籍平面与高程控制侧量探讨.西南师范大学学报.
编辑:庆阳市规划局【】【】【】
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GPS实例静态测量及数据处理
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摘要：主要论述GPS基本原理及静态测量应用。 中国论文网 /4/view-1554565.htm 关键词：GPS静态 0 引言 随着我国经济的繁荣；促进了交通事业的发展；公路建设速度和规模也迅猛提高；通车里程及干线公路比重也在逐年加大。虽然近几年公路建设的标准和质量在提高；但不可否认的是测绘水平还比较落后。主要表现在测绘方式单一；不能根据道路的不同环境选择合理的测绘方法。此外；测绘技术含量不高；测绘效率低下；不能满足大规模测绘工作的需要；而且测绘方法通常不被重视；忽视长期的、可持续发展的社会效益。因此；提高道路测绘管理水平；采取科学有效的方法对道路进行及时测绘；为经济发展提供安全、舒适、畅通的公路基础设施；就显得迫在眉睫。 近年来；全球定位系统（Global Positioning System-GPS）作为新一代的卫星导航定位系统；经过二十多年的发展；已发展成为一种被广泛采用的系统；它的应用领域和应用前景已远远超出了该系统设计者当初的设想；目前；它在航空、航天、军事、交通、运输、资源勘探、通信、气象等几乎所有领域中；都被作为一项非常重要的技术手段和方法；用来进行导航、定时、定位、地球物理参数测定和大气物理参数测定等。特别在交通和地形测量方面尤为突出。 GPS地区虽然开始应用；但在很多技术环节方面还很不成熟；处在摸索阶段。本文将结合我地区实际；通过试验和研究应用全面系统地GPS测量基层技术；主要研究内容包括以下几个方面: GPS定位原理； GPS静态定位在测量中的应用； 布设GPS网； GPS静态的内业处理； GPS注意事项； GPS营口地区点的分布。 1 GPS定位原理 GPS（Global Positioning System）主要根据空中卫星发射的信号；确定空间卫星的轨道参数；计算出锁定的卫星在空间的瞬时坐标；然后将卫星看作为分布于空间的已知点；利用GPS地面接收机；接收从某几颗（5颗或5颗以上）中国领土上一般全天候有5-6颗）卫星在空间运行轨道上同一瞬时发出的超高频无线电信号；再经过系统的处理；获得地面点至这几颗卫星的空间距离；用空间后方距离交会的方法；求得地面点的空间位置。 GPS系统主要由三大部分组成：空间卫星部分、地面控制（监控站等）和用户设备部分（接收机等）。 1.1 GPS定位方法 GPS定位的方法是有很多种；可以根据不同的需要用不同的定位方法。GPS定位方法可以依据不同的分类标准；一般采用定位时接收机的运动状态分类（单点定位和差分定位）。 1.1.1 动态定位 主机相对于固定坐标有明显运动；这样的定位就叫动态定位。动态定位分导航应用和工程精确测量。在实际测量应用中导航就是我们要在所定位的区域里放线或沿预定航线到达目标。工程精度测量是要采集某个目标个时刻的位置和速度(误差在±30mm)。动态定位又分为Kinematic和Dynamic两类。其中常用Kinematic。 1.1.2 静态定位 GPS静态测量；是利用测量型GPS接收机进行定位测量的一种。确定待定点确切的位置和方向（最好是观测固定坐标）。主要用于建立各种级别的控制网。进行GPS静态测量时；GPS接收机在整个观测过程中的位置是静止；安置在基线端点上；在数据处理时；将接收机位置作为一个不随时间的转变的介质；通过接收到的卫星数据的转变来求得未知点的坐标。在测量中；GPS静态测量的具体观测模式是多台（3台以上）接收机在不同的测站上进行静止同步观测；时间由40分钟到十几小时不等。其基本特点是；在GPS观测数据处理中；待定点的坐标是个常量；没有速度分量（精度能够达到±10mm）。 1.2 坐标系、基准和坐标系统 测量的基本任务就是确定物体在空间中的位置、形态及其运动轨迹。对这些特征的描述都建立在某一个特定的空间和时间框架内。所谓空间框架就是坐标系统；而时间框架就是时间系统。 1.2.1 坐标系统 为了描述空间位置；而采用了不同的坐标系；如直角坐标系、极坐标系等。 1.2.2 基准 基准是由空间位置而定义的点、线、面；在大地测量中；基准是指用以描述地球形状的参考椭球的参数；如参考椭球的长短半轴；以及参考椭球在空间中的定位及定向；还有在描述这些位置时所采用的单位长度的定义。 1.2.3 坐标系转换与基准转换 在GPS测量中；经常要进行坐标系转换与基准转换。所谓坐标系转换就是在不同的坐标表示形式间进行转换；基准转换是指在不同的参考基准间进行转换。在实际测量中一般不用手动公式转换；所以手动公式转换请参照其他文献。 1.2.4 GPS测量中长用的坐标系统 ①WGS-84 WGS-84坐标系是当前GPS所采用的坐标系统；GPS所发布的星历参数就是基于此坐标系之上的。 WGS-84坐标系统的全称是World Geodical System-84(世界大地坐标系-84)；它是一个地心地固坐标系统。WGS-84坐标系统由美国国防部制图局建立；1987年代替了当时GPS所采用的坐标系统WGS-72坐标系统而成为GPS现今所使用的坐标系统。 ②北京54坐标 1954年北京坐标系是中国现今广泛采用的大地测量坐标系。该坐标系来自前苏联采用过的1942年普尔科夫坐标系。 由于当时的技术原因该坐标、高程不准确；高程只能应用到局部已知的相对较为准确的区域里分区测量。按中国天文水准路线推算出来的；而高程又是以1956年青岛验潮站的黄海平均海水面为基准（GPS长用高程）。例如在辽宁营口、盘锦地区；盖县东南部是一个区；大石桥是一个区；老边、营口、盘锦东南部是一个区。 ③西安80坐标系 1978年；中国对全国天文大地网进行整体平差；并且建立新的国家大地坐标系统；整体平差在大地坐标系统中进行；这个坐标系统就是1980年西安大地坐标系统。西安80坐标系统在实际应用中很少涉及；点位很少；所以在工作中尽量避免。 WGS-84地心坐标系可以与1954北京坐标系或1980西安坐标系等参心坐标系相互转换；其方法之一是：在测区内；利用至少3个以上公共点的两套坐标列出坐标转换方程；采用最小二乘原理解算出7个转换参数就可以得到转换方程。其中7个转换参数是指3个平移参数、3个旋转参数和1个尺度参数。 2 GPS静态定位在测量中的应用 2.1 GPS静态定位在测量中的应用 GPS静态定位在测量中被广泛地用于大地测量、工程测量、地籍测量、物探测量等；在以上这些应用中；其主要还是用于建立各种级别、不同用途的控制网。在这些方面；GPS技术已基本上取代了常规的测量方法；成为了主要手段。 2.2 GPS做静态的步骤、注意事项及特点 2.2.1 测前需要勘探和确定测量区域的地理位置、范围、控制网的控制面积；控制网的等级、精度；控制网中的点位分布及点的数量。是否要提交结果；是否需要提交原始数据。测量时限要求。对工程的经费要求。 2.2.2 技术要求：要求技术人员数量（分几个测量小组、对特殊情况的应急等），收集资料，仪器要定期检验（要有权威机构开据的检验报告），选点、埋点及需要的材料（一般埋置为比例1:1.5的梯形标石）。 2.2.3 测量中要对测区的情况作一个详细的了解。对卫星状况要有预报（预报卫星状况，特别是PDOP值）。对于较多或较大障碍物的测站，需要评估障碍物对GPS观测可能产生的不良影响（一般要离障碍物10米左右）。
2.2.4 根据测量规范，GPS基线向量网被分成了一、二、三、四、五个级别，对于不同级别的GPS 网，有下列的精度要求： 一级网一般为区域或国家框架网；二级网为国家大地控制网或地方框架网；三级网为地方控制网和工程控制网；四级网为工程控制网；五级网为测图网。 二等三角等级适用于大于5000m的特大桥，三等三角等级适用于m特大桥，四等三角等级适用于m特大桥，一级小三角等级适用于高速公路、一级公路、500m-1000m特大桥，二级小三角适用于二级及二级以上公路及小于500m大中桥，三级适用于三级及三级以下公路。 3 GPS基线布网形式 GPS基线布网形式有以下几种：跟踪站式、会战式、多基准站式、同步图形扩展式、单基准站式。因篇幅有限这里就不一一介绍，但总的原则布设图形要方整（不能出现长短边、不规则图形）、图形强度要高，时间要根据精确度增减（静态共同时间不能少于30分钟）。要使用多台接收机（最少不能少于3台）。 除特殊情况外必须至少要有2个已知点才能进行测量。设站范围不能有明显的遮挡物，不能有高压线，水等信号干扰物（一般范围在10米以外）。不能超出接收机接收范围（一般都在8公里左右）。 4 一般GPS做静态采集外业数据分以下步骤 ①立好架腿、底座，调平，测量高度（一般以测量点中心顶部为准）。遇到控制点做了防护铁架无法立架腿时，要把防护镢拔出，把测量杆插里以杆的高度测量。高度的选择一般在仪器天线高中选择。 ②用计算机中的电脑软件，或者在测量现场用手部通过传输线或蓝牙链接主机，把每一个主机站都调整为基准站。 ③调整RTK、测量形式使主机变为基准站（查准每个主机的主机号）。 ④最后要查看显示灯是否正常有规律的亮闪。 ⑤要等到最后一个主机站立好以后开始各基站同时计时（时间不少于30分钟）。 5 GPS静态测量内部测量数据处理步骤 ①计算机通过数据线链接主机，把数据传输到计算机中。 ②通过计算机中GPS软件对数据进行基线解算。基线解算一般采用差分观测值，较为常用的差分观测值分为双差观测值，即由两个测站的原始观测值分别在测站和卫星间求差后所得到的观测值。 ③信号不好、观测时间短、及长短边的数据要去掉，采集共同时段、共同波段的信号好的数据。 ④基线解算（平差）。基线解算的过程实际上主要是一个平差的过程，平差所采用的观测值主要是双差观测值。在基线解算时，平差要分为三个阶段进行，第一阶段进行初始平差，解算出整周未知数参数3的喝基线向量的实数作为已知值，仅将待定的测站坐标作为未知参数，再次进行平差解算，解求出基线向量的最终解-整数解（固定解）。常用多基线解算。 6 基线解算及数据处理实际例子 知性“开始”菜单启动处理软件-创建数据目录-导入数据（一般为HCN文件）-找出静态基线向量-处理全部基线-当RATIO＞3时该基线不合格（要重复解算或更改设置、编辑时段-把型号不好和多次处理仍不合格的数据去掉（超过±0.1m-三维无约束平差-检验基线闭合差（＜5ppm为合格）。 7 注意事项 ①因采集数据都在主机里，所以在开关主机时一定要注意按钮的长短和时间。 ②如果地形不复杂，范围在5公里以内最好使用全站仪和水准布设控制点。 ③测量前要确定基准点是哪种坐标系。 8 营口地区控制点 ①坐标控制点最准确的在大龙山上（老边至盘锦的控制网就是以它为基准点），是国家二级点。高程最准确的是新传染病院西门地震点。 ②营口地区较为准确的三级点Ⅰ向阳化工厂主楼上、Ⅱ柳树镇镇政府楼上、Ⅲ郭家铁路跨线桥下。 ③盖县重要的控制点一个在戴玉岭上、一个在黄土岭上。
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