GPS定位技术在城市控制测量中的应用探析

GPS定位技术在城市控制测量中的应用探析

郜亚鑫 1 史添玮 1 任玲 2 岳鹏博 1 杜强 1 肖建博 1

1辽宁科技大学计算机与软件工程学院 ,辽宁 鞍山 114051 2辽宁科技大学创新创业学院 ,辽宁 鞍山 114051

摘要：在建筑工程规模不断扩大情况下，工程测量的重要性也逐渐凸显出来，测量数据结果的准确性也将直接影响到后续工程的建设速度。与此同时，测绘技术的革新也加快了建筑工程测量速度，GPS测绘技术便是其中的一种新型测绘技术，通过将GPS测绘技术应用到建筑工程测量当中，对提升建筑工程推进的有序性有着积极的意义。

关键词：GPS定位技术；城市测绘；应用

1 GPS定位技术基本概述

GPS定位技术是以新一代的精密卫星导航为基础的先进的定位技术，其具有全球性、全天候以及连续性的三维导航和定位能力，同时GPS定位技术的抗干扰性也比较强。目前在测绘领域中对GPS定位技术的应用比较广泛，其应用优势主要包括以下几点：第一，GPS定位技术在应用过程中对观测站之间的测量通视要求较低。在测量过程中，对控制点的位置，可以按照测量的实际需要进行布设。观测站之间的通视性要求极低。可以提高选点的灵活性，极大地减少测绘工作的复杂性和难度。但是在应用GPS定位技术时，最好保持测站上空处于开阔状态。第二，GPS受控制网的几何图形限制相对较小。在GPS定位技术应用过程中，控制网几何图形对其测量精度的影响比较小，几乎可以忽略不计。点与点之间的距离长短可以根据实际的测量需求进行确定。第三，GPS定位精度比较高。在GPS定位技术测量时，布设点的精度比较均匀，这样能够在很大程度上确保测量精度。第四，GPS技术能够准确地测量出测区的三维坐标。GPS定位技术在对平面坐标进行精确的测量时，能够对观测站的大地高程进行有效的测定。

2 常规测量方法存在缺陷

传统的平面控制测量过程中，一般会使用导线形式完成，测量过程包括符合导线、闭合导线以及节点导线网的形式，这种常规测量方法存在一定的缺陷，会影响城市控制测量的效率和质量。主要的缺陷表现在以下方面：首先，受几何图形的限制比较大。在测量过程中，测量规范对符合导线、闭合导线以及节点导线的长度要求比较严格。一般情况下，城市一级电磁波的测距闭合或者附合导线的长度要在3.8 km以下，平均边长不能超过300 m。但实际的测量作业过程中，很难满足这一规定，会出现超规范的作业情况，影响测量工作的质量。其次，和国家控制点进行联测的困难比较大。国家的大地点破坏比较严重，会严重影响测量作业的顺利开展，特别是有些测区距离高等级控制点的距离特别远，在几十公里以上都找不到联测点，增加城市控制测量工作的难度。最后，受通视条件的限制比较大。地面通视比较困难，会对常规控制测量工作的质量产生较大影响，特别是在一些密林地区以及地形比较复杂的地区，可能无法展开常规控制测量作业。

3 GPS定位技术在城市控制测量中的应用

随着我国城市化进程的不断加快，城市建设的发展比较迅速，特别是城市道路在不断扩建之中，导致城市等级导线点遭受越来越严重的破坏，这会在很大程度上增加城市规划、地籍调查、房产测绘以及各种测绘的工作困难程度。将GPS定位技术应用在城市控制测量过程中，可以有效地克服城市控制测量过程中的问题，提高城市控制测量工作的效率。并且GPS定位技术的作业方法比较多样化，减轻人力工作的劳动强度，提高测量的精准度，确保城市控制测量的质量。

3.1 测量前的准备工作

在此次测量过程中，主要根据《全球定位系统城市测量技术规程》以及《城市测量规范》完成测量控制工作。测量过程中主要使用Trimble 4600LS单频接收机完成测量过程，接收机的数量为三台。三台单频接收机出厂时指标测试均为合格。在测量作业之前，测量仪器计量检定站已经对三台仪器进行了有效的检测工作，保证单频接收机的性能和精度符合所依据的规范标准。

3.2 布网与选点控制

在此次城市控制测量过程中，测区内有两个城市的四等导线点，原有的两个点保存的比较完好，可以直接应用在下一级控制测量的起算数据内。GPS控制网主要由两个城市四等导线点和30个城市一级点组成。其中包括原本的城市一级导线点四个。采用的三角形网对控制网进行布设，主要因为三角形网的自检能力比较强，并且能够保证控制网的结构稳定，从而确保GPS控制网的可靠性和稳定性。在选择点位过程中，要保证点位选择方便其他测量手段进行。这样能够在一定程度上提高联测效率和质量。同时要保证点能够长期保存，这样可以方便安装至仪器，同时要保证布设点与大功率无线电发射源的距离在不受干扰的范围内，与高压输电线的距离不能在50 m之内。

3.3 测量过程中的技术要求

将GPS定位技术应用在城市控制测量过程中，要保证城市一级GPS网的技术要求满足以下标准：平均距离为1 km;a在10 mm以下；b (1×10-6）不能超过10；最弱边的相对中误差为1/20 000。而城市一级GPS网的外业观测技术要求标准为：卫星高度角要在15°以上，最小为15°；而有效观测卫星的数量要在四个以上；时段的长度要在45 min以上；数据采样间隔在10～60 s之间。

3.4 数据处理内容

在对相关的数据进行处理的过程中，主要分为以下步骤：第一，导入数据。利用相关的数据处理软件，将每天观测到的数据导入到计算机内，然后对数据文件进行编辑，以测站名、天线高以及天线类型等为主要编辑信息。第二，基线处理过程。对基线进行计算时，按照两点的同步观测载波相位观测值进行相对定位计算。同时计算两点间的坐标差。在进行基线解算时，主要利用的是Trimble公司提供的TGO软件对相关数据进行解算，使用双差固定解作为基线解算的模型。在对基线进行解算时，只能对最小卫星高度角以上的卫星进行解算，一般取15°作为最小高度角。在基线解算过程中使用的星历是广播星历。根据GPS处理列表中的比率和高参考方差的基线进行进一步分析。第三，自由网平差。在自由网平差的基准是WGS-84坐标系统。每一项质量检验达到相关的标准要求时，根据所有独立的基线编制成闭合图形。同时，要以三维基线向量以及相应的方差协方差阵作为观测信息。在确定起算数据时，主要以一个点的WGS-84三维坐标为主。第四，约束平差。约束平差的主要目的是对预处理和无约束平差的各种检查之后的GPS向量网进行多个固定点的约束差计算。

4 结语

综上所述，对GPS定位技术在城市控制测量中的应用进行研究之后发现，GPS定位技术在城市控制网中能够得到比较有效的应用，并且随着GPS定位技术的不断改进和发展，其应用范围也在不断扩大。能够充分的应用在城市各级控制网的加密过程中、区域网的控制过程中、工程定位过程、坐标测定工作以及规划小区的平面控制过程中。在城市控制测量中应用GPS定位技术时，首先要对GPS的选点要求有全面具体的了解。在此基础上，要根据城市控制点的适用性，综合考虑高层布点和地面布点的准确性和合理性。如果条件允许的情况下，要加大地面布点，特别是主要道路交叉口的布点，要保证其实用性。除此之外，在考虑中心城区布点时，要对城郊的布点范围进行充分考虑，这样才能够保证城市发展和郊区建设的协调与统一。

“该项目由辽宁科技大学大学生创新创业训练计划项目经费支持”

参考文献

[1]王景阳.GPS定位技术在城市控制测量中的应用[J].东北测绘，1999 (3) :37.

[2]闫润琴.全球定位系统在城市控制测量中的应用[J].山西煤炭管理干部学院学报，2005 (4) :104-106.

[3]王良民，李保平.全球定位系统在控制测量中的应用研究[J].科技资讯，2009 (7) :25.