【摘 要】在最近几年GPS测量技术在测量领域占据主导地位，这主要依赖于GPS系统可以向全球任何用户全天候地连续提供高精度的三维坐标、三维速度和时间信息等数据。本文详细介绍了在城镇测量中GPS测量的控制网布设及GPS工作原理，GPS测量精度进行分析和阐述。
【关键词】GPS全球定位系统；精度分析；控制网布设；工作原理
引言：
近年来随着经济快速的发展，城镇建设也迅速升温，不少城镇的生活水平已经赶上了大城市的步伐，随着建设的不断开展，测量技术的选择成为了决定了测量效率以及建设速度的重中之重，GPS测量因为操作简便，定位精度高，不受天气与通视条件的限制等优点，被各项测量行业所选择，而这些优点的充分的发挥，有可能进一步挖掘GPS的精度潜力，同时测量的精准与效率有赖于作业者的正确操作及经验的积累。若操作不当，将不能获得理想可靠的成果，最为一名资深的测量工作者，下面简单的谈下自己在这方面的体会。
一、GPS全球定位系统
全球定位系统（GlobalPositioning System，简称GPS）是美国从20世纪70年代开始研制的用于军事部门卫星导航与定位系统，历时20多年，耗资200多亿美元，分三阶段研制，陆续投入使用，并于1994年全面建成。GPS是以卫星为基础的无线电卫星导航定位系统，它具有全能性、全球性、全天候、连续性和实时性的精密三维导航与定位功能，而且具有良好的抗干扰性和保密性。因此，GPS技术率先在大地测量、工程测量、航空摄影测量、海洋测量、城市测量等测绘领域得到了应用，并在军事、交通、通信、资源、管理等领域展开了研究并得到广泛应用。本文介绍GPS在城镇工程测量中的应用，并提出几点体会。
二、GPS测量基本原理
三、GPS测量的误差来源及其消除方法
GPS测量是接收卫星播发的信息来确定点三维坐标的测量技术。差按其生产源可分三大部分：GPS信号的自身误差中包括轨道误差（星历误差）和SA，AS影响；GPS信号的传输误差，包括太阳光压，电离层延迟，对流层延迟，多路径传播和由它们影响或其他原因产生的周跳；GPS接收机的误差，主要包括中误差，通道间的偏差，锁相环延迟，码跟踪环偏差，天线相位中心偏差等
四、GPS测量主要有以下特点
①测量精度高。GPS观测的精度明显高于一般常规测量，在小于50km的基线上，其相对定位精度可达1×10-6，在大于1000km的基线上可达1×10-8。②测站间无需通视。GPS测量不需要测站间相互通视，可根据实际需要确定点位，使得选点工作更加灵活方便。③观测时间短。随着GPS测量技术的不断完善，软件的不断更新，在进行GPS测量时，静态相对定位每站仅需20min左右，动态相对定位仅需几秒钟。④仪器操作简便。目前GPS接收机自动化程度越来越高，操作智能化，观测人员只需对中、整平、量取天线高及开机后设定参数，接收机即可进行自动观测和记录。⑤。全天候作业。GPS卫星数目多，且分布均匀，可保证在任何时间、任何地点连续进行观测，一般不受天气状况的影响。⑥提供三维坐标。GPS测量可同时精确测定测站点的三维坐标，其高程精度已可满足四等水准测量的要求。
五、GPS控制网布设
1、分级网布设
分级布设GPS网有利于提高作业效率，满足不同要求不同精度的需要，而且可以使全网的结构呈长短边相结合的形式与全网均由短边构成的全面网相比，可以减少网边缘处误差的积累，也便于GPS网的数据处理和成果检核分阶段进行。根据《城市测量规范》，《全球定位系统（GPS）测量规范》的有关规定，分级布网，以满足城市测量要求。
2、选点埋石
首级GPS控制网可以先在1：5万地形图上进行了网形设计，按C级网要求，相邻点最短约为3.5km，最长边约15km，平均边长9km，再根据全球定位《全球定位GPS系统测量规范》中的选点要求进行实地踏勘选点定位，其中选用旧控制网和长度要求，进行实地踏勘选点，确定GPS控制点的位置。实地选点时，点位均选在便于安置仪器、视野开阔、视场内障碍物的高度角不超过15°、远离大功率无线电发射源200米和远离高压输电线50米以上，便于长期保存的地方，地面点最好为混凝土灌注，钢筋一头做标志，另一头埋如混凝土中；也可以刻在能够长期保存的坚固的大石上，并用黑墨笔书写点号。GPS点的编号采用GPS+阿拉伯数字命名。
3、GPS静态观测
在进行静态GPS测量时，最好采用双频机进行静态观测。接收机严格对中、整平，天线高测前和测后在不同方向应各量取一次，精确至毫米，两次差值小于3mm时取中数使用。观测数据直接记录到接收机内，设置截至高度角要小于15度，星历采样间隔为15秒，共同观测时段最好在90分钟以上。严禁在仪器附近使用对讲机及手机。GPS控制网采用边连接，每个网点至少要有三条基线连接
4、观测记录
记录内容：测站点号及编号、接收机设备型号、观测起始日期时间、终止时间，时段号、天线高。原始观测值均在现场记录，字迹清楚。
5、GPS网基线处理
数据处理采用天宝随机商用软件TGO1.6版每天观测结束后，将数据文件从主机中导出，转换RINEX格式并加入点名和仪器高等保存备用，然后将当天RINEX格式文件导入TGO中做初步基线解算，发现不合格观测时第二天补测，全部观测结束后，将所有观测文件导入TGO进行数据处理。处理时，先处理所有潜在的大于精度的观测基线，剔除不合格基线，保留合格基线，合格基线组成三边闭合环。
6、坐标转换
由于GPS卫星观测的坐标为世界大地坐标系WCS84，而在测量工作中常用的是北京54坐标系或者一些地方坐标系，因此RTK的外业测量工作首先需要进行坐标转换，也就是平常所说的点校正。坐标转化的常用方法是7参数法或4参数法，参数的求取一般通过现场采集一定数量控制点的WGS84坐标，然后输人这些点的地方坐标通过点的校正白动获得转换参数。以南方测绘公司的灵锐582RTK为例，在已知基准点架设基准站后，基准站GPS自动获取当前基准站的WGS84坐标，当GPS状态为固定解时，可通过校正向导输人基准点的地方坐标，进行两个坐标系的转换，也可以通过流动站获取的wGS84坐标和已知的当前流动站所在点的地方坐标进行转换。
结语：通过对GPS-RTK测量技术的原理，特点及在城镇测量中的应用，可以看出这一技术已经成为城镇测量中首选的手段，我相信随着科学技术的不断发展，这一技术会不断完善，必将成为各行业基础建设中测量的首要地位。
参考文献：
[1]孙以义.计算机地图制图[M].北京：科学出版社，2000。
[2]刘绍堂，喻艳梅等控制测量[M].郑州：黄河水利出版社，2007.
[3]罗小平.Delphi精要[M].北京：电子工业出版社，2004
引言：
近年来随着经济快速的发展，城镇建设也迅速升温，不少城镇的生活水平已经赶上了大城市的步伐，随着建设的不断开展，测量技术的选择成为了决定了测量效率以及建设速度的重中之重，GPS测量因为操作简便，定位精度高，不受天气与通视条件的限制等优点，被各项测量行业所选择，而这些优点的充分的发挥，有可能进一步挖掘GPS的精度潜力，同时测量的精准与效率有赖于作业者的正确操作及经验的积累。若操作不当，将不能获得理想可靠的成果，最为一名资深的测量工作者，下面简单的谈下自己在这方面的体会。
一、GPS全球定位系统
全球定位系统（GlobalPositioning System，简称GPS）是美国从20世纪70年代开始研制的用于军事部门卫星导航与定位系统，历时20多年，耗资200多亿美元，分三阶段研制，陆续投入使用，并于1994年全面建成。GPS是以卫星为基础的无线电卫星导航定位系统，它具有全能性、全球性、全天候、连续性和实时性的精密三维导航与定位功能，而且具有良好的抗干扰性和保密性。因此，GPS技术率先在大地测量、工程测量、航空摄影测量、海洋测量、城市测量等测绘领域得到了应用，并在军事、交通、通信、资源、管理等领域展开了研究并得到广泛应用。本文介绍GPS在城镇工程测量中的应用，并提出几点体会。
二、GPS测量基本原理
三、GPS测量的误差来源及其消除方法
GPS测量是接收卫星播发的信息来确定点三维坐标的测量技术。差按其生产源可分三大部分：GPS信号的自身误差中包括轨道误差（星历误差）和SA，AS影响；GPS信号的传输误差，包括太阳光压，电离层延迟，对流层延迟，多路径传播和由它们影响或其他原因产生的周跳；GPS接收机的误差，主要包括中误差，通道间的偏差，锁相环延迟，码跟踪环偏差，天线相位中心偏差等
四、GPS测量主要有以下特点
①测量精度高。GPS观测的精度明显高于一般常规测量，在小于50km的基线上，其相对定位精度可达1×10-6，在大于1000km的基线上可达1×10-8。②测站间无需通视。GPS测量不需要测站间相互通视，可根据实际需要确定点位，使得选点工作更加灵活方便。③观测时间短。随着GPS测量技术的不断完善，软件的不断更新，在进行GPS测量时，静态相对定位每站仅需20min左右，动态相对定位仅需几秒钟。④仪器操作简便。目前GPS接收机自动化程度越来越高，操作智能化，观测人员只需对中、整平、量取天线高及开机后设定参数，接收机即可进行自动观测和记录。⑤。全天候作业。GPS卫星数目多，且分布均匀，可保证在任何时间、任何地点连续进行观测，一般不受天气状况的影响。⑥提供三维坐标。GPS测量可同时精确测定测站点的三维坐标，其高程精度已可满足四等水准测量的要求。
五、GPS控制网布设
1、分级网布设
分级布设GPS网有利于提高作业效率，满足不同要求不同精度的需要，而且可以使全网的结构呈长短边相结合的形式与全网均由短边构成的全面网相比，可以减少网边缘处误差的积累，也便于GPS网的数据处理和成果检核分阶段进行。根据《城市测量规范》，《全球定位系统（GPS）测量规范》的有关规定，分级布网，以满足城市测量要求。
2、选点埋石
首级GPS控制网可以先在1：5万地形图上进行了网形设计，按C级网要求，相邻点最短约为3.5km，最长边约15km，平均边长9km，再根据全球定位《全球定位GPS系统测量规范》中的选点要求进行实地踏勘选点定位，其中选用旧控制网和长度要求，进行实地踏勘选点，确定GPS控制点的位置。实地选点时，点位均选在便于安置仪器、视野开阔、视场内障碍物的高度角不超过15°、远离大功率无线电发射源200米和远离高压输电线50米以上，便于长期保存的地方，地面点最好为混凝土灌注，钢筋一头做标志，另一头埋如混凝土中；也可以刻在能够长期保存的坚固的大石上，并用黑墨笔书写点号。GPS点的编号采用GPS+阿拉伯数字命名。
3、GPS静态观测
在进行静态GPS测量时，最好采用双频机进行静态观测。接收机严格对中、整平，天线高测前和测后在不同方向应各量取一次，精确至毫米，两次差值小于3mm时取中数使用。观测数据直接记录到接收机内，设置截至高度角要小于15度，星历采样间隔为15秒，共同观测时段最好在90分钟以上。严禁在仪器附近使用对讲机及手机。GPS控制网采用边连接，每个网点至少要有三条基线连接
4、观测记录
记录内容：测站点号及编号、接收机设备型号、观测起始日期时间、终止时间，时段号、天线高。原始观测值均在现场记录，字迹清楚。
5、GPS网基线处理
数据处理采用天宝随机商用软件TGO1.6版每天观测结束后，将数据文件从主机中导出，转换RINEX格式并加入点名和仪器高等保存备用，然后将当天RINEX格式文件导入TGO中做初步基线解算，发现不合格观测时第二天补测，全部观测结束后，将所有观测文件导入TGO进行数据处理。处理时，先处理所有潜在的大于精度的观测基线，剔除不合格基线，保留合格基线，合格基线组成三边闭合环。
6、坐标转换
由于GPS卫星观测的坐标为世界大地坐标系WCS84，而在测量工作中常用的是北京54坐标系或者一些地方坐标系，因此RTK的外业测量工作首先需要进行坐标转换，也就是平常所说的点校正。坐标转化的常用方法是7参数法或4参数法，参数的求取一般通过现场采集一定数量控制点的WGS84坐标，然后输人这些点的地方坐标通过点的校正白动获得转换参数。以南方测绘公司的灵锐582RTK为例，在已知基准点架设基准站后，基准站GPS自动获取当前基准站的WGS84坐标，当GPS状态为固定解时，可通过校正向导输人基准点的地方坐标，进行两个坐标系的转换，也可以通过流动站获取的wGS84坐标和已知的当前流动站所在点的地方坐标进行转换。
结语：通过对GPS-RTK测量技术的原理，特点及在城镇测量中的应用，可以看出这一技术已经成为城镇测量中首选的手段，我相信随着科学技术的不断发展，这一技术会不断完善，必将成为各行业基础建设中测量的首要地位。
参考文献：
[1]孙以义.计算机地图制图[M].北京：科学出版社，2000。
[2]刘绍堂，喻艳梅等控制测量[M].郑州：黄河水利出版社，2007.
[3]罗小平.Delphi精要[M].北京：电子工业出版社，2004
