GPS在實(shí)際測(cè)量應(yīng)用中若干問題探析

1、GPS在實(shí)際測(cè)量應(yīng)用中若干問題探析、八 、-前言隨著科學(xué)技術(shù)和信息化不斷進(jìn)步，社會(huì)上逐漸出現(xiàn)一種全新的技術(shù)，即GPS技術(shù)。這項(xiàng)技術(shù)主要是采用精密的全球 衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)定位。相比于傳統(tǒng)方式定位技術(shù)，這 種全新定位系統(tǒng)有著諸多優(yōu)勢(shì)。例如，GPS技術(shù)擁有較高的精確性，在測(cè)定目標(biāo)時(shí)所需時(shí)間較短，并且每個(gè)觀測(cè)站間無 需應(yīng)用通視，可以更立體化的顯示統(tǒng)一地理三維坐標(biāo)，這些 優(yōu)勢(shì)都將使煤礦勘測(cè)平面控制測(cè)量效率得到提升，GPS技術(shù)現(xiàn)已在多個(gè)領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)了重要價(jià)值。以下筆者將結(jié)合自身多年 工作經(jīng)驗(yàn)，從 GPS在實(shí)際測(cè)量應(yīng)用中的若干問題進(jìn)行闡述。伴隨著改革開放， 我國在經(jīng)濟(jì)、 技術(shù)領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)快速發(fā)展。 經(jīng)濟(jì)、技術(shù)等

2、方面的發(fā)展同時(shí)又極大地促進(jìn)我國測(cè)量事業(yè)的 發(fā)展以及測(cè)量的現(xiàn)代化。測(cè)量工作是一項(xiàng)相對(duì)繁瑣的任務(wù)， 這就急需一項(xiàng)切實(shí)可行技術(shù)，保證正常工作以及管理的有序 進(jìn)行。隨著科技的進(jìn)步，一項(xiàng)新的技術(shù)-GPS系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生，它以其強(qiáng)大性能優(yōu)勢(shì)迅速躋身為我國測(cè)量工作中必備的技 術(shù)系統(tǒng)。通過應(yīng)用 GPS系統(tǒng)，一方面提高工作效率，另一方 面也極大地促進(jìn)了該項(xiàng)事業(yè)的長(zhǎng)足發(fā)展。一、關(guān)于GPS技術(shù)的概述GPS工作系統(tǒng)中包含了 24顆時(shí)鐘操控測(cè)距信號(hào)廣播定時(shí)的衛(wèi)星，處于星座中的每一顆衛(wèi)星操控時(shí)鐘都會(huì)和標(biāo)有GPS的內(nèi)部系統(tǒng)保持時(shí)間上的同步性。當(dāng)用戶的接收機(jī)接收到來自衛(wèi)星發(fā)出含有定時(shí)信息的測(cè)距信號(hào)時(shí)，系統(tǒng)將會(huì)自動(dòng) 計(jì)算出測(cè)距信號(hào)

3、到達(dá)接受地點(diǎn)所消耗的時(shí)間， 再根據(jù) S=v?t， 用到達(dá)時(shí)間乘以光的速度即可得到衛(wèi)星與用戶間的距離。在 這一測(cè)量過程中，用戶始終處于以衛(wèi)星為球心的球面某一點(diǎn) 上。假如用第二顆衛(wèi)星同時(shí)發(fā)出信號(hào)確定用戶的位置，則會(huì) 將用戶看作為以第二顆衛(wèi)星為球心的球面某點(diǎn)上，這樣同一 時(shí)間內(nèi)用戶就會(huì)被定為在不同的兩個(gè)球面的同一點(diǎn)上。此后 使用三顆衛(wèi)星，按照上面敘述進(jìn)行，這時(shí)可將用戶定位到第 三個(gè)球面上，并且第三個(gè)球形將會(huì)與前兩個(gè)球形出現(xiàn)相交的兩點(diǎn)，其中有一點(diǎn)一定是用戶的真正位置。RTK是當(dāng)前GPS最新的動(dòng)態(tài)技術(shù)，有人估計(jì)它將會(huì)從根本上改變傳統(tǒng)測(cè)量方 法，進(jìn)而走向輕松、便捷的測(cè)繪時(shí)代。RTK中心問題便是：精度、速度

4、以及作用距離。然而這三個(gè)方面并不是彼此獨(dú)立的，而是互相制約、互相影響的。 拋開精度談距離，或是撇開距離談速度等均是毫無任何意義 的。二、RTK的精度問題RTK精度一般也是RTK主板標(biāo)稱精度，實(shí)際上精度出現(xiàn)損失最大也最不可避免的便是坐標(biāo)間的轉(zhuǎn)換，當(dāng)前應(yīng)用最為 廣泛的是國家 80 以及北京 54 坐標(biāo)系統(tǒng)。但這兩個(gè)坐標(biāo)系和WGS-84并無確定的轉(zhuǎn)換關(guān)系，若想用RTK測(cè)量便一定要應(yīng)用四參數(shù)或者七參數(shù)來求解。而所得出的參數(shù)往往不能夠準(zhǔn) 確描述出它們之間的關(guān)系， 也就是說， 轉(zhuǎn)換過程會(huì)出現(xiàn)誤差。 所求得的參數(shù)也有自身的適用范圍，某個(gè)區(qū)域不可能完全或 是完全不可能適用到另一個(gè)區(qū)域當(dāng)中，不同區(qū)域應(yīng)計(jì)算出具

5、體的參數(shù)。在實(shí)際工作中應(yīng)用小范圍參數(shù)去做大范圍的工作， 或是使用條形區(qū)域參數(shù)來測(cè)量方形其余的辦法一定行不通。 如果想得到理想的 RTK測(cè)量結(jié)果，相對(duì)更好的辦法是應(yīng)用靜 態(tài)GPS平方差結(jié)果求出大面積的參數(shù)，且在測(cè)量前做出必要的驗(yàn)證。若是無靜態(tài) GPS測(cè)量結(jié)果，便只能使用 RTK測(cè)量保 證精度且分布均勻的已知點(diǎn)，現(xiàn)場(chǎng)求出四參數(shù)或者七參數(shù)， 然后按照參數(shù)結(jié)果判斷出參數(shù)的準(zhǔn)確性，而且還要做出必要 的檢核。三、RTK的距離問題RTK作用距離是其移動(dòng)站能接收基準(zhǔn)站差分?jǐn)?shù)據(jù)鏈信號(hào) 的最大距離，這一距離由于使用的數(shù)據(jù)鏈方式存在差異，其 大小也不同。例如，使用數(shù)傳電臺(tái)，起作用通常大于在 10 公里，然而這并不是

6、說數(shù)據(jù)鏈作用范圍內(nèi)均可獲得同樣精準(zhǔn) 度。一些GPS-RTKM然自稱可達(dá)到30公里，然而實(shí)際上卻 從未超出20公里。暫不說距離的遠(yuǎn)近，由于RTK公用衛(wèi)星減少致使喪失了空間數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)性，對(duì)初始化速度造成影響，甚至是無法初始化，即便是移動(dòng)站可以算出RTK 的固定解，但還是不能逃脫參數(shù)轉(zhuǎn)換這一關(guān)。如果要使RTK作用距離增加，需要網(wǎng)絡(luò) GPS并且使用傳統(tǒng)測(cè)量平差處理軟件。因而 對(duì)于數(shù)據(jù)傳輸電臺(tái) RTK來說，小范圍中能夠得到理想的測(cè)量 結(jié)果集滿意的速度。但一旦站距大于 10 公里，測(cè)量結(jié)果可 靠性及其速度均會(huì)大打折扣。四、RTK的速度問題 在分析距離和精度的關(guān)系時(shí)，并沒有充分考慮速度，而 它是RTK較為誘

7、人的特色， 絕大多數(shù)RTK接收機(jī)均對(duì)自身初 始化速度進(jìn)行吹捧，通常都會(huì)宣稱自己能在 1 分鐘之內(nèi)完成 初始化過程， 1 秒鐘完成一次觀測(cè)。速度是一個(gè)受到多方面 因素影響的要素，而其中重點(diǎn)還是距離。誠然，精度和速度 之間也有很大的關(guān)聯(lián)，標(biāo)稱儀器速度的基礎(chǔ)就是在一定作用 距離及一定精度的范圍內(nèi)，若站距在 15 公里時(shí)， 30分鐘便 可以求出固定解。實(shí)際上，單基站 RTK作業(yè)時(shí)，GPS誤差空間關(guān)聯(lián)性伴隨 參考站及移動(dòng)站距離的加大而開始喪失線性關(guān)系，所以在距 離較大時(shí)，經(jīng)差分處理之后的數(shù)據(jù)依然存在較大的觀測(cè)誤差， 進(jìn)而致使定位精準(zhǔn)度降低或者根本無法算出載波相位初始 整周模糊度，或是解算時(shí)間過長(zhǎng)。如此一來，便會(huì)使RTK喪失其實(shí)效性、及時(shí)性和精準(zhǔn)性等特點(diǎn)。結(jié)語總而言之，RTK為GPS新一代的定位測(cè)量技術(shù)，其應(yīng)用擁有自身的特殊條件，在運(yùn)用時(shí)一定要明確