[摘要]GPS靜態(tài)定位測(cè)量技術(shù)在小范圍地區(qū)可以進(jìn)行控制測(cè)量、布設(shè)圖根點(diǎn)和進(jìn)行碎部測(cè)量等，該文討論了該技術(shù)的原理方法，對(duì)GPS靜態(tài)定位測(cè)量從控制網(wǎng)的布設(shè)、觀測(cè)、數(shù)據(jù)處理進(jìn)行了探討，并結(jié)合實(shí)例為今后工作提供一些經(jīng)驗(yàn)和借鑒。
[關(guān)鍵詞]GPS 測(cè)量 工程
1GPS靜態(tài)定位原理
GPS靜態(tài)定位（static GPS positioning）通過(guò)在多個(gè)測(cè)站上進(jìn)行同步觀測(cè)，確定測(cè)站之間相對(duì)位置的GPS定位測(cè)量[1]。
2GPS控制網(wǎng)的布設(shè)
2.1基本原則
各級(jí)GPS網(wǎng)一般逐級(jí)布設(shè)，在保證精度、密度等技術(shù)要求時(shí)可跨級(jí)布設(shè)；各級(jí)GPS網(wǎng)的布設(shè)依據(jù)其布設(shè)目的、精度要求、衛(wèi)星狀況、接收機(jī)類型和數(shù)量、測(cè)區(qū)已有的資料、測(cè)區(qū)地形和交通狀況以及作業(yè)效率等因素綜合考慮，按照優(yōu)化設(shè)計(jì)原則進(jìn)行；各級(jí)GPS網(wǎng)最簡(jiǎn)異步觀測(cè)環(huán)或復(fù)合線路的邊數(shù)B級(jí)應(yīng)不大于6條，C級(jí)應(yīng)不大于6條，D級(jí)應(yīng)不大于8條，E級(jí)應(yīng)不大于10條；各級(jí)GPS網(wǎng)點(diǎn)位應(yīng)均勻分布，相鄰點(diǎn)間距離最大不不宜超過(guò)該網(wǎng)平均點(diǎn)間距的2倍；新布設(shè)的GPS網(wǎng)應(yīng)與附近已有的國(guó)家高等級(jí)GPS點(diǎn)進(jìn)行聯(lián)測(cè)，聯(lián)測(cè)點(diǎn)數(shù)不應(yīng)少于3點(diǎn)。
2.2技術(shù)設(shè)計(jì)
GPS控制網(wǎng)布測(cè)前應(yīng)進(jìn)行技術(shù)設(shè)計(jì)，以得到最優(yōu)的布測(cè)方案。根據(jù)任務(wù)的需要，收集測(cè)區(qū)范圍既有的國(guó)家三角網(wǎng)、導(dǎo)線點(diǎn)、天文重力水準(zhǔn)點(diǎn)、水準(zhǔn)點(diǎn)、甚長(zhǎng)基線干涉測(cè)量站、衛(wèi)星激光測(cè)距站、天文臺(tái)和已有的GPS站點(diǎn)資料，包括點(diǎn)之記、網(wǎng)圖、成果表、技術(shù)總結(jié)等。搜集測(cè)區(qū)范圍內(nèi)有關(guān)的地形圖、交通圖及測(cè)區(qū)總體建設(shè)規(guī)劃和近期發(fā)展方面的資料。若任務(wù)需要，還應(yīng)搜集有關(guān)的地震、地質(zhì)資料等。技術(shù)設(shè)計(jì)前，應(yīng)對(duì)上述資料分析研究，必要時(shí)進(jìn)行實(shí)地勘察，然后進(jìn)行圖上設(shè)計(jì)。
2.3選點(diǎn)
選點(diǎn)人員按照技術(shù)設(shè)計(jì)在實(shí)地選點(diǎn)并應(yīng)充分了解和研究測(cè)區(qū)情況，特別是交通、通訊、供電、氣象及大地點(diǎn)等情況。選點(diǎn)時(shí)應(yīng)著重考慮的基本原則：周圍應(yīng)便于安置接收設(shè)備和操作，視野開闊，視場(chǎng)內(nèi)障礙物的高度角不宜超過(guò)15°；遠(yuǎn)離大功率無(wú)線電發(fā)射源（如電視臺(tái)、電臺(tái)、微波站等），其距離不小于200m；遠(yuǎn)離高壓輸電線和微波無(wú)線電信號(hào)傳送通道，其距離不得小于50m；附近不應(yīng)有強(qiáng)烈反射衛(wèi)星信號(hào)的物件（如大型建筑物、水面等）；交通方便，盡量選取車輛能夠直達(dá)并有利于其他測(cè)量手段擴(kuò)展和聯(lián)測(cè)；地面基礎(chǔ)穩(wěn)定，易于點(diǎn)位的保存；充分利用符合要求的舊有控制點(diǎn)；選站時(shí)應(yīng)盡可能使測(cè)站附近的小環(huán)境（地形、地貌、植被等）與周圍的大環(huán)境保持一致，以減少氣象元素的代表性誤差。
2.4埋石
選點(diǎn)完成后應(yīng)在實(shí)地埋設(shè)標(biāo)石，各級(jí)GPS點(diǎn)的標(biāo)石應(yīng)用混凝土灌制。在有條件的地區(qū)，也可用整塊花崗石、青石等堅(jiān)硬石料鑿制，但其規(guī)格應(yīng)不小于同類標(biāo)石的規(guī)定。B、C、D、E級(jí)GPS點(diǎn)混凝土標(biāo)石灌制時(shí)，均應(yīng)在標(biāo)石是表面壓印控制點(diǎn)的類級(jí)、埋設(shè)年代，B、C級(jí)GPS點(diǎn)還應(yīng)在標(biāo)石側(cè)面壓印“國(guó)家設(shè)施 請(qǐng)勿碰動(dòng)”字樣。埋石后按實(shí)際情況繪出GPS點(diǎn)之記，著重標(biāo)明去往該標(biāo)石的道路通達(dá)情況。
3工程實(shí)例
3.1概況
南疆鐵路位于新疆天山山脈以南，全線總長(zhǎng)約為1500公里。是新疆南疆地區(qū)對(duì)外溝通的唯一鐵路通道，也是亞歐大陸橋南部輔助通道的重要組成部分。強(qiáng)化路網(wǎng)結(jié)構(gòu)，發(fā)展通道整體效益，促進(jìn)新疆經(jīng)濟(jì)又好又快發(fā)展；隨著南疆經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，作為“單線運(yùn)營(yíng)”的南疆鐵路日趨飽和，同時(shí)鐵路運(yùn)力緊張與運(yùn)輸需求之間的矛盾日益突出。為緩解這一矛盾，2008年年底鐵路部門開始建設(shè)“庫(kù)阿二線”，具有十分重要的意義。本實(shí)例選取了《改建鐵路南疆線庫(kù)爾勒至庫(kù)車增建第二線工程D級(jí)GPS控制網(wǎng)》界中比較典型的標(biāo)段進(jìn)行闡述。
3.2布網(wǎng)方案
因本工程K660至K695公里范圍內(nèi)國(guó)家控制點(diǎn)稀少加之破壞嚴(yán)重，根據(jù)《全球定位系統(tǒng)（GPS）測(cè)量規(guī)范》（GB/T 18314―2009）的要求及為滿足實(shí)際工作的需要，特加密GPS控制網(wǎng)，等級(jí)為D級(jí)，共布設(shè)12個(gè)點(diǎn)，其中原有國(guó)家控制點(diǎn)5個(gè)，參與解算3個(gè)，新布設(shè)控制點(diǎn)7個(gè)，平均邊長(zhǎng)約為5km。原有國(guó)家控制點(diǎn)精度良好，標(biāo)面、標(biāo)志保存完好，為1980西安坐標(biāo)系�？刂凭W(wǎng)圖如圖所示：
同步圖形擴(kuò)展式布網(wǎng)擴(kuò)展速度快，圖形強(qiáng)度較高，且作業(yè)方法簡(jiǎn)單，加之本次勘測(cè)定界項(xiàng)目為線性工程故采用同步圖形擴(kuò)展式布網(wǎng)。本次共投入Trimble R4雙頻GPS接收機(jī)2臺(tái)套、Trimble R8 GNSS雙頻GPS接收機(jī)2臺(tái)套，采用邊連式的作業(yè)方式施測(cè)。
3.3觀測(cè)
作業(yè)調(diào)度者根據(jù)測(cè)區(qū)地形和交通狀況、并對(duì)基線的最短觀測(cè)時(shí)間、衛(wèi)星可見性等因素綜合考慮，編制觀測(cè)計(jì)劃表，按該表對(duì)作業(yè)組下達(dá)相應(yīng)階段的作業(yè)調(diào)度命令；選擇最佳時(shí)間段觀測(cè)，同時(shí)依照實(shí)際作業(yè)的進(jìn)展情況及時(shí)做出必要的調(diào)整。
外業(yè)觀測(cè)要求：①GPS接收機(jī)在開始觀測(cè)前，應(yīng)進(jìn)行預(yù)熱和靜置。嚴(yán)格按照操作規(guī)程作業(yè)；用三腳架安置天線時(shí)，其對(duì)中誤差不應(yīng)大于3mm ；測(cè)前、測(cè)后分別量取腳架三邊儀器高，取平均值計(jì)入觀測(cè)手簿。②每時(shí)段觀測(cè)時(shí)間為≥60min，數(shù)據(jù)采樣間隔為15s。觀測(cè)過(guò)程中隨時(shí)注意GPS接收機(jī)工作狀況；每30min記錄一次測(cè)站信息、接收衛(wèi)星數(shù)、衛(wèi)星號(hào)、衛(wèi)星健康狀況、各通道信噪比、相位測(cè)量殘差、實(shí)時(shí)定位的結(jié)果及其變化、PDOP值、存儲(chǔ)介質(zhì)記錄和電源情況等。如發(fā)現(xiàn)異常情況或未預(yù)料到的情況，應(yīng)記錄在測(cè)量手簿的備注欄內(nèi)，并及時(shí)報(bào)告調(diào)度組織者并相應(yīng)延長(zhǎng)觀測(cè)時(shí)間。③采集的數(shù)據(jù)要及時(shí)轉(zhuǎn)存至計(jì)算機(jī)中備份，以確保數(shù)據(jù)的安全。
3.4數(shù)據(jù)處理
GPS網(wǎng)數(shù)據(jù)處理分為基線解算和網(wǎng)平差兩個(gè)階段，網(wǎng)平差又分為三維無(wú)約束平差和約束平差。本次數(shù)據(jù)處理采用美國(guó)天寶公司的Trimble Business Center（TBC）軟件進(jìn)行解算。為保密起見此處略去解算控制點(diǎn)坐標(biāo)成果。
4結(jié)語(yǔ)
GPS作為一種全新、快捷可靠的高精度測(cè)量手段，正對(duì)測(cè)量的暢通技術(shù)手段和方法產(chǎn)生重大變革。GPS作業(yè)精度高，受環(huán)境和距離限制小。GPS工程網(wǎng)布設(shè)一般點(diǎn)位選擇靈活性較差，活動(dòng)范圍較小，觀測(cè)時(shí)間較短。測(cè)量網(wǎng)的設(shè)計(jì)無(wú)需像常規(guī)測(cè)量網(wǎng)設(shè)計(jì)那樣考慮點(diǎn)的通視、邊的相似、觀測(cè)角的大小等因素，非常適合地形條件困難地區(qū)、局部重點(diǎn)工程。同傳統(tǒng)測(cè)量方式相比，可極大地降低了勞動(dòng)作業(yè)強(qiáng)度，減少工作量，提高作業(yè)效率。正常觀測(cè)條件下，GPS作業(yè)方式可以得到很高的平面觀測(cè)精度。
參考文獻(xiàn)
[1]中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T18314-2009 《全球定位系統(tǒng)（GPS）測(cè)量規(guī)范》。北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社2009.
[關(guān)鍵詞]GPS 測(cè)量 工程
1GPS靜態(tài)定位原理
GPS靜態(tài)定位（static GPS positioning）通過(guò)在多個(gè)測(cè)站上進(jìn)行同步觀測(cè)，確定測(cè)站之間相對(duì)位置的GPS定位測(cè)量[1]。
2GPS控制網(wǎng)的布設(shè)
2.1基本原則
各級(jí)GPS網(wǎng)一般逐級(jí)布設(shè)，在保證精度、密度等技術(shù)要求時(shí)可跨級(jí)布設(shè)；各級(jí)GPS網(wǎng)的布設(shè)依據(jù)其布設(shè)目的、精度要求、衛(wèi)星狀況、接收機(jī)類型和數(shù)量、測(cè)區(qū)已有的資料、測(cè)區(qū)地形和交通狀況以及作業(yè)效率等因素綜合考慮，按照優(yōu)化設(shè)計(jì)原則進(jìn)行；各級(jí)GPS網(wǎng)最簡(jiǎn)異步觀測(cè)環(huán)或復(fù)合線路的邊數(shù)B級(jí)應(yīng)不大于6條，C級(jí)應(yīng)不大于6條，D級(jí)應(yīng)不大于8條，E級(jí)應(yīng)不大于10條；各級(jí)GPS網(wǎng)點(diǎn)位應(yīng)均勻分布，相鄰點(diǎn)間距離最大不不宜超過(guò)該網(wǎng)平均點(diǎn)間距的2倍；新布設(shè)的GPS網(wǎng)應(yīng)與附近已有的國(guó)家高等級(jí)GPS點(diǎn)進(jìn)行聯(lián)測(cè)，聯(lián)測(cè)點(diǎn)數(shù)不應(yīng)少于3點(diǎn)。
2.2技術(shù)設(shè)計(jì)
GPS控制網(wǎng)布測(cè)前應(yīng)進(jìn)行技術(shù)設(shè)計(jì)，以得到最優(yōu)的布測(cè)方案。根據(jù)任務(wù)的需要，收集測(cè)區(qū)范圍既有的國(guó)家三角網(wǎng)、導(dǎo)線點(diǎn)、天文重力水準(zhǔn)點(diǎn)、水準(zhǔn)點(diǎn)、甚長(zhǎng)基線干涉測(cè)量站、衛(wèi)星激光測(cè)距站、天文臺(tái)和已有的GPS站點(diǎn)資料，包括點(diǎn)之記、網(wǎng)圖、成果表、技術(shù)總結(jié)等。搜集測(cè)區(qū)范圍內(nèi)有關(guān)的地形圖、交通圖及測(cè)區(qū)總體建設(shè)規(guī)劃和近期發(fā)展方面的資料。若任務(wù)需要，還應(yīng)搜集有關(guān)的地震、地質(zhì)資料等。技術(shù)設(shè)計(jì)前，應(yīng)對(duì)上述資料分析研究，必要時(shí)進(jìn)行實(shí)地勘察，然后進(jìn)行圖上設(shè)計(jì)。
2.3選點(diǎn)
選點(diǎn)人員按照技術(shù)設(shè)計(jì)在實(shí)地選點(diǎn)并應(yīng)充分了解和研究測(cè)區(qū)情況，特別是交通、通訊、供電、氣象及大地點(diǎn)等情況。選點(diǎn)時(shí)應(yīng)著重考慮的基本原則：周圍應(yīng)便于安置接收設(shè)備和操作，視野開闊，視場(chǎng)內(nèi)障礙物的高度角不宜超過(guò)15°；遠(yuǎn)離大功率無(wú)線電發(fā)射源（如電視臺(tái)、電臺(tái)、微波站等），其距離不小于200m；遠(yuǎn)離高壓輸電線和微波無(wú)線電信號(hào)傳送通道，其距離不得小于50m；附近不應(yīng)有強(qiáng)烈反射衛(wèi)星信號(hào)的物件（如大型建筑物、水面等）；交通方便，盡量選取車輛能夠直達(dá)并有利于其他測(cè)量手段擴(kuò)展和聯(lián)測(cè)；地面基礎(chǔ)穩(wěn)定，易于點(diǎn)位的保存；充分利用符合要求的舊有控制點(diǎn)；選站時(shí)應(yīng)盡可能使測(cè)站附近的小環(huán)境（地形、地貌、植被等）與周圍的大環(huán)境保持一致，以減少氣象元素的代表性誤差。
2.4埋石
選點(diǎn)完成后應(yīng)在實(shí)地埋設(shè)標(biāo)石，各級(jí)GPS點(diǎn)的標(biāo)石應(yīng)用混凝土灌制。在有條件的地區(qū)，也可用整塊花崗石、青石等堅(jiān)硬石料鑿制，但其規(guī)格應(yīng)不小于同類標(biāo)石的規(guī)定。B、C、D、E級(jí)GPS點(diǎn)混凝土標(biāo)石灌制時(shí)，均應(yīng)在標(biāo)石是表面壓印控制點(diǎn)的類級(jí)、埋設(shè)年代，B、C級(jí)GPS點(diǎn)還應(yīng)在標(biāo)石側(cè)面壓印“國(guó)家設(shè)施 請(qǐng)勿碰動(dòng)”字樣。埋石后按實(shí)際情況繪出GPS點(diǎn)之記，著重標(biāo)明去往該標(biāo)石的道路通達(dá)情況。
3工程實(shí)例
3.1概況
南疆鐵路位于新疆天山山脈以南，全線總長(zhǎng)約為1500公里。是新疆南疆地區(qū)對(duì)外溝通的唯一鐵路通道，也是亞歐大陸橋南部輔助通道的重要組成部分。強(qiáng)化路網(wǎng)結(jié)構(gòu)，發(fā)展通道整體效益，促進(jìn)新疆經(jīng)濟(jì)又好又快發(fā)展；隨著南疆經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，作為“單線運(yùn)營(yíng)”的南疆鐵路日趨飽和，同時(shí)鐵路運(yùn)力緊張與運(yùn)輸需求之間的矛盾日益突出。為緩解這一矛盾，2008年年底鐵路部門開始建設(shè)“庫(kù)阿二線”，具有十分重要的意義。本實(shí)例選取了《改建鐵路南疆線庫(kù)爾勒至庫(kù)車增建第二線工程D級(jí)GPS控制網(wǎng)》界中比較典型的標(biāo)段進(jìn)行闡述。
3.2布網(wǎng)方案
因本工程K660至K695公里范圍內(nèi)國(guó)家控制點(diǎn)稀少加之破壞嚴(yán)重，根據(jù)《全球定位系統(tǒng)（GPS）測(cè)量規(guī)范》（GB/T 18314―2009）的要求及為滿足實(shí)際工作的需要，特加密GPS控制網(wǎng)，等級(jí)為D級(jí)，共布設(shè)12個(gè)點(diǎn)，其中原有國(guó)家控制點(diǎn)5個(gè)，參與解算3個(gè)，新布設(shè)控制點(diǎn)7個(gè)，平均邊長(zhǎng)約為5km。原有國(guó)家控制點(diǎn)精度良好，標(biāo)面、標(biāo)志保存完好，為1980西安坐標(biāo)系�？刂凭W(wǎng)圖如圖所示：
同步圖形擴(kuò)展式布網(wǎng)擴(kuò)展速度快，圖形強(qiáng)度較高，且作業(yè)方法簡(jiǎn)單，加之本次勘測(cè)定界項(xiàng)目為線性工程故采用同步圖形擴(kuò)展式布網(wǎng)。本次共投入Trimble R4雙頻GPS接收機(jī)2臺(tái)套、Trimble R8 GNSS雙頻GPS接收機(jī)2臺(tái)套，采用邊連式的作業(yè)方式施測(cè)。
3.3觀測(cè)
作業(yè)調(diào)度者根據(jù)測(cè)區(qū)地形和交通狀況、并對(duì)基線的最短觀測(cè)時(shí)間、衛(wèi)星可見性等因素綜合考慮，編制觀測(cè)計(jì)劃表，按該表對(duì)作業(yè)組下達(dá)相應(yīng)階段的作業(yè)調(diào)度命令；選擇最佳時(shí)間段觀測(cè)，同時(shí)依照實(shí)際作業(yè)的進(jìn)展情況及時(shí)做出必要的調(diào)整。
外業(yè)觀測(cè)要求：①GPS接收機(jī)在開始觀測(cè)前，應(yīng)進(jìn)行預(yù)熱和靜置。嚴(yán)格按照操作規(guī)程作業(yè)；用三腳架安置天線時(shí)，其對(duì)中誤差不應(yīng)大于3mm ；測(cè)前、測(cè)后分別量取腳架三邊儀器高，取平均值計(jì)入觀測(cè)手簿。②每時(shí)段觀測(cè)時(shí)間為≥60min，數(shù)據(jù)采樣間隔為15s。觀測(cè)過(guò)程中隨時(shí)注意GPS接收機(jī)工作狀況；每30min記錄一次測(cè)站信息、接收衛(wèi)星數(shù)、衛(wèi)星號(hào)、衛(wèi)星健康狀況、各通道信噪比、相位測(cè)量殘差、實(shí)時(shí)定位的結(jié)果及其變化、PDOP值、存儲(chǔ)介質(zhì)記錄和電源情況等。如發(fā)現(xiàn)異常情況或未預(yù)料到的情況，應(yīng)記錄在測(cè)量手簿的備注欄內(nèi)，并及時(shí)報(bào)告調(diào)度組織者并相應(yīng)延長(zhǎng)觀測(cè)時(shí)間。③采集的數(shù)據(jù)要及時(shí)轉(zhuǎn)存至計(jì)算機(jī)中備份，以確保數(shù)據(jù)的安全。
3.4數(shù)據(jù)處理
GPS網(wǎng)數(shù)據(jù)處理分為基線解算和網(wǎng)平差兩個(gè)階段，網(wǎng)平差又分為三維無(wú)約束平差和約束平差。本次數(shù)據(jù)處理采用美國(guó)天寶公司的Trimble Business Center（TBC）軟件進(jìn)行解算。為保密起見此處略去解算控制點(diǎn)坐標(biāo)成果。
4結(jié)語(yǔ)
GPS作為一種全新、快捷可靠的高精度測(cè)量手段，正對(duì)測(cè)量的暢通技術(shù)手段和方法產(chǎn)生重大變革。GPS作業(yè)精度高，受環(huán)境和距離限制小。GPS工程網(wǎng)布設(shè)一般點(diǎn)位選擇靈活性較差，活動(dòng)范圍較小，觀測(cè)時(shí)間較短。測(cè)量網(wǎng)的設(shè)計(jì)無(wú)需像常規(guī)測(cè)量網(wǎng)設(shè)計(jì)那樣考慮點(diǎn)的通視、邊的相似、觀測(cè)角的大小等因素，非常適合地形條件困難地區(qū)、局部重點(diǎn)工程。同傳統(tǒng)測(cè)量方式相比，可極大地降低了勞動(dòng)作業(yè)強(qiáng)度，減少工作量，提高作業(yè)效率。正常觀測(cè)條件下，GPS作業(yè)方式可以得到很高的平面觀測(cè)精度。
參考文獻(xiàn)
[1]中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T18314-2009 《全球定位系統(tǒng)（GPS）測(cè)量規(guī)范》。北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社2009.
