摘 要：针对GPS技术已经广泛应用于我国工程测量技术领域的现状，本论文主要对GPS工程测量技术要点进行了分析研究，首先简单分析了GPS工程测量的特点，在此基础上重点探讨了GPS工程测量的技术要点，从测量精度、误差处理技术和控制网优化设计三个方面探讨了GPS工程测量技术的应用要点，对于进一步提高GPS的工程测量技术水平和应用水平具有一定借鉴意义。
关键词：GPS；工程测量；技术要点
1.引言
GPS定位技术自问世以来，就以其精度高，速度快，操作简单等优点引起了测绘界的普遍关注。GPS技术在测绘行业深入最早，也是精度最高的应用领域。发展至今，定位技术从载波相位相对测量定位技术到差分定位技术、再到广域差分定位技术，其定位精度己达厘米级甚至毫米级;作业方式也从原来的静态测量到目前的实时动态测量技术，从而大大提高了作业效率。
2.GPS工程测量特点概述
随着GPS定位技术的发展，其应用领域在不断拓宽。在工程测量方面，GPS定位技术以其高度自动化及较高的定位精度，广泛应用在大地测量、工程测量、地籍测量、航空摄影测量等领域。相对于传统工程测量技术而言，GPS定位技术主要特点如下:
① 定位精度高
GPS定位系统包含标准定位服务(SPS)和精密定位服务(PPs)两种服务。预定的SPS精度为水平位置1oom，垂直位置14Om。在取消了SA政策后，单点定位精度可达14m左右，而GPS静态基线相对定位的精度可达毫米级。
② 观测站之间无需通视
传统的测量技术，既要求测量控制网具有良好的图形结构，又要求保证控制点之间的通视条件，而GPS定位系统则不要求观测站之间通视，提高了工_作的效率，使控制点位置的选择变得更加方便、灵活。
③ 提供三维坐标资料
GPS在精确测量平面位置的同时，可以精确测定观测站的大地高，为研究大地水准面的形状和确定地面点的高程开辟了新途径。
④ 观测时间短
应用传统的工程测量技术，完成一条基线的相对定位所需的观测时间，依据定位精度的不同要求，一般约为1-3小时;采用GPS定位技术，对短基线进行相对定位，其观测时间仅为数分钟。
⑤ 全天候作业
传统的工程测量技术，测量设备多为光电仪器，在雾天、雨天等不良气候情况下，测量工作无法开展;GPS定位系统，一般不受天气状况的影响，可以在任何地点、任何时间实现全天候作业。
3.GPS工程测量技术要点分析
3.1 GPS工程测量的精度问题
在工程建设过程中，一般遵循先设计后施工的原则。根据用户的需要，在设计GPS点位及组成网形时，经常会遇到按设计方案实施所得的结果能否达到要求的情况。GPS网进行优化设计时，一般都是给出基线向量的精度，然而，用户最想知道的是所测点位的精度高低，而并不关心基线的精度。
影响GPS基线向量结果的因素是多方面的，它和GPS基线测量时间、GPS基线长度、卫星位置及测区环境等多方面因素都有着较大的关系，我们很难从原理上推算出GPS基线向量的协方差阵。为了研究GPS基线结果的规律性，对大约6000平方公里的区域的某GPS网实测数据进行解算分析，该网测量时间为4个小时，采样间隔为微秒，测量所用仪器为拓普康公司的Legacy-E型双频接收机，解算软件采用随机商用软件Pinnaclel.0软件，解算设置为系统默认设置。选取了不同长度的基线向量进行统计分析，基线解算结果按基线长度从小到大依次排列，从排列的结果可看出，随着基线距离的增加，基线向量各个分量的中误差都在增加，但它们之间的比值及基线向量结果的协方差中的相关系数并没有随基线长度的增加而增加；也就是说，随着基线长度的增加，基线三个相关系数都各自围绕着相应的某个数值上下波动。
综上所述，在一定范围内，GPS基线向量协方差阵具有一定的规律性，随着基线长的增加，基线边长中误差也增加，但GPS基线向量协方差相关系数及各分量中误差的值在一定范围内波动。此外，随着测量时间的增加，基线结果中三个相关系数的绝对值都呈缓慢下降趋势，而基线分量中误差Y轴与X轴的中误差比值缓慢增大趋势，Z轴与轴中误差比值呈缓慢减小趋势；当对基线结果协因数阵进行概略估计时，应综合考虑测区域、时间及基线长度。
3.2 GPS工程测量的误差处理技术问题
(1) GPS网约束平差中的转换参数检验与选取
在GPS网的联合平差与约束平差中，转换参数实际上是作为一种附加参数引入平差的。因此，必须经过统计假设检验，以确定其是否在一定的置信水平下显著存在。如果不显著则应剔除，以免破坏平差方程的性状。检验一般按t检验进行。对于一个控制面积数万或数千平方公里的小规模GPS网，往往只能求得尺度参数和一个旋转参数是显著的。因此应通过检验选取最显著的旋转参数进行最后的网平差。
(2) 约束平差中多个固定位置基准相互兼容性的检验与固定位置基准的选取在约束平差中，多个位置基准之间的兼容性是必须保证的。否则由于起算数据本身的误差太大互不兼容而导致GPS网平差后的严重变形。在经过GPS网无约束平差各种检验证明GPS基线向量观测量本身不含粗差和协方差估计也是合理的前提下，约束平差σ2和χ2检验和基线向量改正数分布检验可以发现多个位置基准之间是否保持兼容一致。这时应淘汰不相兼容的起始点重新平差。特别是在GPS网的三维约束平差中，已知点的高程误差往往较大，不能互相兼容，为此可只取一个已知点的高程作为起算数据，其余己知点的高程作为未知数参与平差，这是三维平差中的二维平面位置约束。
3.3 GPS工程测量控制网的优化设计问题
目前，国际上控制网的优化设计普遍分为以下四个类：零类设计(基准设计)、一类设计(网形设计)、二类设计(精度设计)和三类设计(网的改造及加密)。GPS网优化设计与常规大地测量控制网优化设计步骤一样，按上述的四个阶段逐步优化。GPS网平差是以基线向量为基本单位，它广泛采用的方法是无约束条件平差和约束条件平差。前者最大限度地保留了GPS技术高精度的特点，但地面公共点的坐标发生了变化，后者虽然可保持约束点的坐标不变，但约束平差后GPS网的尺度保持了常规网的尺度，会使GPS网产生一定的扭曲，特别是当约束点的点位精度较低或显著位移时。选择哪种平差方法，应根据建网的目的来考虑，当对城市控制网进行新建或大规模地扩建时，应选择无约束条件的网平差模型，而当对原有地面网局部加密时，应采用约束平差。对于工程控制网，大多采用无约束条件的网平差，以保持网的较高精度。
4.结语
GPS技术已经广泛应用于工程测量领域的各个方面，如水利施工、交通运输、卫星导航等等，在GPS应用于工程测量领域时，有很多技术问题需要深入研究和探讨，本论文所列举的只是其中的几个方面，对于进一步提高GPS工程测量技术的应用水平具有一定借鉴意义，同时更多的GPS工程测量技术问题有待于广大研究人员和技术人员的努力，共同提高我国GPS工程测量技术的研究和应用水平。
参考文献：
[1] 刘大杰,施一民,过静裙.全球定位系统(GPS)的原理与数据处理[M].上海:同济大学出版社, 1996.
[2] 刘大杰,陶本藻.实用测量数据处理方法[M].北京:测绘出版社,2000.
[3] 蔡建忠,张志勇.实时动态定位技术在土地勘测工作中的应用[J].测绘通报,2003,(5):32-34.
关键词：GPS；工程测量；技术要点
1.引言
GPS定位技术自问世以来，就以其精度高，速度快，操作简单等优点引起了测绘界的普遍关注。GPS技术在测绘行业深入最早，也是精度最高的应用领域。发展至今，定位技术从载波相位相对测量定位技术到差分定位技术、再到广域差分定位技术，其定位精度己达厘米级甚至毫米级;作业方式也从原来的静态测量到目前的实时动态测量技术，从而大大提高了作业效率。
2.GPS工程测量特点概述
随着GPS定位技术的发展，其应用领域在不断拓宽。在工程测量方面，GPS定位技术以其高度自动化及较高的定位精度，广泛应用在大地测量、工程测量、地籍测量、航空摄影测量等领域。相对于传统工程测量技术而言，GPS定位技术主要特点如下:
① 定位精度高
GPS定位系统包含标准定位服务(SPS)和精密定位服务(PPs)两种服务。预定的SPS精度为水平位置1oom，垂直位置14Om。在取消了SA政策后，单点定位精度可达14m左右，而GPS静态基线相对定位的精度可达毫米级。
② 观测站之间无需通视
传统的测量技术，既要求测量控制网具有良好的图形结构，又要求保证控制点之间的通视条件，而GPS定位系统则不要求观测站之间通视，提高了工_作的效率，使控制点位置的选择变得更加方便、灵活。
③ 提供三维坐标资料
GPS在精确测量平面位置的同时，可以精确测定观测站的大地高，为研究大地水准面的形状和确定地面点的高程开辟了新途径。
④ 观测时间短
应用传统的工程测量技术，完成一条基线的相对定位所需的观测时间，依据定位精度的不同要求，一般约为1-3小时;采用GPS定位技术，对短基线进行相对定位，其观测时间仅为数分钟。
⑤ 全天候作业
传统的工程测量技术，测量设备多为光电仪器，在雾天、雨天等不良气候情况下，测量工作无法开展;GPS定位系统，一般不受天气状况的影响，可以在任何地点、任何时间实现全天候作业。
3.GPS工程测量技术要点分析
3.1 GPS工程测量的精度问题
在工程建设过程中，一般遵循先设计后施工的原则。根据用户的需要，在设计GPS点位及组成网形时，经常会遇到按设计方案实施所得的结果能否达到要求的情况。GPS网进行优化设计时，一般都是给出基线向量的精度，然而，用户最想知道的是所测点位的精度高低，而并不关心基线的精度。
影响GPS基线向量结果的因素是多方面的，它和GPS基线测量时间、GPS基线长度、卫星位置及测区环境等多方面因素都有着较大的关系，我们很难从原理上推算出GPS基线向量的协方差阵。为了研究GPS基线结果的规律性，对大约6000平方公里的区域的某GPS网实测数据进行解算分析，该网测量时间为4个小时，采样间隔为微秒，测量所用仪器为拓普康公司的Legacy-E型双频接收机，解算软件采用随机商用软件Pinnaclel.0软件，解算设置为系统默认设置。选取了不同长度的基线向量进行统计分析，基线解算结果按基线长度从小到大依次排列，从排列的结果可看出，随着基线距离的增加，基线向量各个分量的中误差都在增加，但它们之间的比值及基线向量结果的协方差中的相关系数并没有随基线长度的增加而增加；也就是说，随着基线长度的增加，基线三个相关系数都各自围绕着相应的某个数值上下波动。
综上所述，在一定范围内，GPS基线向量协方差阵具有一定的规律性，随着基线长的增加，基线边长中误差也增加，但GPS基线向量协方差相关系数及各分量中误差的值在一定范围内波动。此外，随着测量时间的增加，基线结果中三个相关系数的绝对值都呈缓慢下降趋势，而基线分量中误差Y轴与X轴的中误差比值缓慢增大趋势，Z轴与轴中误差比值呈缓慢减小趋势；当对基线结果协因数阵进行概略估计时，应综合考虑测区域、时间及基线长度。
3.2 GPS工程测量的误差处理技术问题
(1) GPS网约束平差中的转换参数检验与选取
在GPS网的联合平差与约束平差中，转换参数实际上是作为一种附加参数引入平差的。因此，必须经过统计假设检验，以确定其是否在一定的置信水平下显著存在。如果不显著则应剔除，以免破坏平差方程的性状。检验一般按t检验进行。对于一个控制面积数万或数千平方公里的小规模GPS网，往往只能求得尺度参数和一个旋转参数是显著的。因此应通过检验选取最显著的旋转参数进行最后的网平差。
(2) 约束平差中多个固定位置基准相互兼容性的检验与固定位置基准的选取在约束平差中，多个位置基准之间的兼容性是必须保证的。否则由于起算数据本身的误差太大互不兼容而导致GPS网平差后的严重变形。在经过GPS网无约束平差各种检验证明GPS基线向量观测量本身不含粗差和协方差估计也是合理的前提下，约束平差σ2和χ2检验和基线向量改正数分布检验可以发现多个位置基准之间是否保持兼容一致。这时应淘汰不相兼容的起始点重新平差。特别是在GPS网的三维约束平差中，已知点的高程误差往往较大，不能互相兼容，为此可只取一个已知点的高程作为起算数据，其余己知点的高程作为未知数参与平差，这是三维平差中的二维平面位置约束。
3.3 GPS工程测量控制网的优化设计问题
目前，国际上控制网的优化设计普遍分为以下四个类：零类设计(基准设计)、一类设计(网形设计)、二类设计(精度设计)和三类设计(网的改造及加密)。GPS网优化设计与常规大地测量控制网优化设计步骤一样，按上述的四个阶段逐步优化。GPS网平差是以基线向量为基本单位，它广泛采用的方法是无约束条件平差和约束条件平差。前者最大限度地保留了GPS技术高精度的特点，但地面公共点的坐标发生了变化，后者虽然可保持约束点的坐标不变，但约束平差后GPS网的尺度保持了常规网的尺度，会使GPS网产生一定的扭曲，特别是当约束点的点位精度较低或显著位移时。选择哪种平差方法，应根据建网的目的来考虑，当对城市控制网进行新建或大规模地扩建时，应选择无约束条件的网平差模型，而当对原有地面网局部加密时，应采用约束平差。对于工程控制网，大多采用无约束条件的网平差，以保持网的较高精度。
4.结语
GPS技术已经广泛应用于工程测量领域的各个方面，如水利施工、交通运输、卫星导航等等，在GPS应用于工程测量领域时，有很多技术问题需要深入研究和探讨，本论文所列举的只是其中的几个方面，对于进一步提高GPS工程测量技术的应用水平具有一定借鉴意义，同时更多的GPS工程测量技术问题有待于广大研究人员和技术人员的努力，共同提高我国GPS工程测量技术的研究和应用水平。
参考文献：
[1] 刘大杰,施一民,过静裙.全球定位系统(GPS)的原理与数据处理[M].上海:同济大学出版社, 1996.
[2] 刘大杰,陶本藻.实用测量数据处理方法[M].北京:测绘出版社,2000.
[3] 蔡建忠,张志勇.实时动态定位技术在土地勘测工作中的应用[J].测绘通报,2003,(5):32-34.