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關鍵詞：gps技術；測繪；應用

Abstract: GPS (Global Positioning System, referred to as the GPS) satellite positioning technology with the deepening and development of the concept of Digital Earth, continuous improvement, improve the hardware and software, with its all-weather, high-precision, automation, high efficiency characteristics to win the trust of customers. In this paper, the basic structure and principle of the GPS on the application of GPS technology in the field of earthquake rescue, mapping, analyzing the advantages and disadvantages of GPS technology.Keywords: GPS technology; Surveying and Mapping; application

中圖分類號:P228.4 文獻標識碼：A文章編號：2095-2104（2012）

GPS定位系統的組成及定位原理

GPS定位系統由衛星星座(空間部分)、地面監控系統(地面部分)、GPS接收機(用戶設備部分)組成。

GPS衛星星座由21顆工作衛星和3顆在軌備用衛星組成。24顆衛星均勻分布在6個軌道平面內，這樣就保證了每個軌道面有4顆衛星，衛星離地高度20200km，軌道傾角為55°，各個軌道平面之間相距60°，在每一軌道平面內，各衛星升交角距相差90°，任一軌道上的衛星比西邊相鄰軌道上的相應衛星超前30°。

地面監控系統是整個系統的中樞，由5個監測站、1個主控站、3個注入站組成。主要任務是：收集、處理本站和監測站收到的全部資料，完成對GFS衛星信號的實時監測，向每顆衛星提供其編寫并播發的導航電文，包括衛星星歷(即一系列描述衛星運動及其軌道參數的數據)、衛星鐘差和大氣修正參數等。

用戶設備基本結構包括：主機、天線、電源組成，它的任務是捕獲到按一定衛星高度截止角所選擇的待測衛星的信號，并跟蹤這些衛星的運行，對接收到的GPS信號進行處理，以便實時測量出測站的三維位置，甚至三維速度和時間。

GPS定位原理，類似于傳統的后方交會。GPS衛星發射測距信號和導航電文，導航電文中含有衛星的位置信息，用戶使用GPS接收機在某一時刻同時接收三顆以上的GPS衛星信號，測量出測站點至三顆以上GPS衛星的距離并解算出該時刻GPS衛星的空間坐標，據此利用距離交會法解算出測站的位置。

GPS技術在實際工作中的應用

2.1 GPS在測繪、資源勘探中的應用

這是國內開展GPS定位應用較早的領域，現已建成連續運行的GPS觀測站30多個，其中7個納入國際GPS服務站（IGS）網，全國GPS二級網站布測534點，平均邊長約160km，從根本上解決了我國測量使用參考框架的問題，比傳統測量方法提高效率三倍以上，費用降低50%。與此相關的還有中國地殼運動觀測網，網中包括25個基準站、56個基本站、1000個分布在主要地震帶上的區域站，其數據處理結果為全國大地震活動趨勢分析提供了新的依據。除了較大范圍的GPS網外，我國很多城市還建立了很多小型的GPS網，用于地方建設服務。例如由天津市測繪院主建的VRS基準網絡，就是使用GPS實時動態的獲取監測數據，通過數據的處理分析，為天津市地面沉降分析、氣象預報等提供服務，此外，天津市為監測地面沉降量，特布控了GPS監測網，每年定期使用GPS進行監測，獲得各個監測網點的數據，為分析天津市地面沉降提供了科學的數據。

2.2 GPS在地震救援中的應用

以往定位功能對客運企業、物流企業而言，其主要用途是它可以便于企業實時獲取車輛運行位置、速度等運行指標，這些數據有助于其對車輛進行調度管理，配合良好的管理機制，可以很好的杜絕車輛超速、串線運營、違規運營等問題。但在四川汶川及青海玉樹地震期間同樣的定位功能卻可以拯救人們的生命。

汶川地震發生后，通訊中斷，道路阻塞，外界對震區的情況一無所知，在此情況下隸屬四川武警總隊的廣大官兵冒著生命危險，攜帶我國自行研制的“北斗一號”導航衛星終端機到達震區，陸續發回了各種具有位置信息的災情信息，從而使救援人員和決策者能及時掌握地震災害的程度及其空間分布，決定開展有效的救援和災后恢復。

例如，載有14名臺灣同胞游客的一輛大巴車在地震后與工作人員失去了聯系，接報后，成都網闊信息技術有限公司迅速啟動GPS定位系統查詢，僅用了不到30秒的時間，就鎖定了客車的具置。隨后，救援人員成功將這14名臺灣游客全部救出。另外一輛車牌號為川IR-18901的旅游客車，承載著42名學生和一名教師，也被困在離震中不遠的地方，借助所安裝的GPS，最后成功獲救。

隨著GPS技術的更新，它將在地震應急搜救的信息快速獲取、應急響應、救援決策、指揮、搜索與營救等救援行動的整個過程中，都有望發揮其強大的功能，從而為地震應急搜救提供堅實的技術支持。

2.3 建立工程控制網

工程控制網是工程建設、管理和維護的基礎。建立的道路勘探、施工控制網和隧道工程控制網等的網型和精度要求與工程項目的性質、規模密切相關。應用GPS技術建立控制網，通常采用載波相位差分技術，以保證達到毫米級精度。道路勘探、施工控制網，具有橫向很窄、縱向很長的特點。采用傳統的三角鎖、導線方案，多數需要分段實施，以避免誤差積累過大。采用GPS技術， 由于點與點之間不需要通視，可以敷設很長的GPS點構成的三角鎖，以保持長距離線路坐標控制的一致性。

2.4 在地形測量中的應用

傳統的地形測量是在測區內首先建立圖根控制點，然后再用大平板儀或經緯儀結合小平板法測圖，現在發展到外業用全站儀野外采集數據，內業利用成圖軟件成圖。這些方法都要求在測站上測地形、地物特征點，對通視要求很高，要求人員較多。若采用動態GPS測量，只要采用對中桿即可，則圖根控制速度快，對通視要求也不高，可以邊控制邊碎部。

2.5 在施工放樣中的應用

放樣主要是把圖上設計的坐標與高程在實地標定出來，它其實是測量坐標的一個反過程。以往主要采用全站儀放樣，一般至少需要兩人合作，且要求測站點與放樣點要通視才行，若不通視，還要進行轉站。若附近無控制點，則先引點。現在采用動態GPS進行放樣，只要把放樣的點坐標輸入手簿中，測量員背著GPS接收器，根據其顯示提示測量員走到放樣點位上，放樣像走路一樣輕松完成，當然，其精度也較高，各放樣點的誤差影響也是獨立的。

GPS技術在應用中的優缺點

3.1 GPS技術在應用中的優點

3.1.1測站之間無需通視。測站間相互通視一直是測量學的難題。GPS這一特點，使得選點更加靈活方便。

3.1.2 觀測時間短，定位精度高。采用GPS靜態測量時每個測站上的觀測時間一般在30～40min左右；采用動態測量時，只需將對中桿置于待測點一、二秒便可得出誤差為厘米級的三維坐標。

3.1.3自動化程度高，操作簡便。目前GPS接收機已趨向小型化和操作傻瓜化，觀測人員只需將天線對中、整平，量取天線高打開電源即可自動進行觀測，求得測點三維坐標。

3.1.4 利用定位技術，能快速確定具置的相關信息。

3.1.5全天候作業。GPS觀測可在任何地點，任何時間連續地進行，一般不受天氣狀況的影響。

3.2 GPS技術在應用中的缺點

3.2.1 在地下工程、隧道及高大建筑物區域或是距離基站太遠等，GPS出現盲區，初始化時間長或失鎖，影響測量速度或無法測量。

3.2.2 高程測量時應用GPS定位技術不能直接得到地面點的正常高，而只能得到大地高，確定地面點的正常高，必須要知道地面點的高程異常，這就限制了GPS技術在高程測量方面的作為。

3.2.3 目前由于GPS在救援、指揮、調度等應用領域缺乏技術支持，由此限制了GPS在大災面前快速、高效的應急救援。

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關鍵詞：RTK；動態測量；優劣性

引言

隨著全球定位系統（GPS）技術的快速發展，RTK（Real Time Kinematic）測量技術也日益成熟，RTK測量技術逐步在測繪中得到應用。RTK測量技術因其精度高、實時性和高效性，使得其在城市測繪中的應用越來越廣。實時動態測量技術，這是一種新的常用的GPS測量方法，是以載波相位觀測量為根據地實時差分GPS測量技術，以前的靜態、快速靜態、動態測量都需要事后進行解算才能獲得厘米級的精度，而RTK是能夠在野外實時得到厘米級定位精度的測量方法，是GPS技術發展中的一個新的突破，具有定點速度快，誤差不積累，節省人力，作業效率高等特點，廣泛應用于工程測量，地形測圖以及圖根控制等測繪領域。雖然RTK定位的測量精度可達厘米級，并且置信度可以達到99.9%，但RTK畢竟與靜態測量或快速靜態測量不同，RTK需要通過初始化過程在野外實時計算出整周未知數。由于初始化過程中存在各種誤差，例如數據鏈傳輸過程中外界環境電磁波影響產生的誤差甚至錯誤，實際觀測中有可能會導致整周未知數雖然求解出來了，但求解答結果不可靠或不正確，因此，和GPS靜態測量相比，RTK測量更容易出錯，必須通過對RTK測量成果進行質量控制，才能確保觀測到成果精確可靠。

1. GPS動態測量技術的工作原理

GPS動態測量技術（RTK）的基本工作原理可分為兩部分闡述。

1.1實時載波相位差分

眾所周知，我們在進行GPS定位時，會受到各種各樣的因素的影響，為了得到更精確的數據消除誤差源，必須將兩臺以上的GPS接收機同步工作，GPS靜態測量是將各個接收機獨立工作觀測，并使用處理軟件進行差分解算。在RTK測量單方面來說，仍然是差分解算，但這是實時的差分計算。所以說，兩臺接收機（一臺流動站，一臺基準站）都在觀測衛星數據，同時，基準站也通過接收機發射電臺，把所接收到的載波相位信號或載波相位差分改正信號發射出去；那么，流動站同時接收衛星信號和電臺接收機準站的電臺信號；在這兩信號的基礎上，流動站的固化軟件便可以實現差分計算，從而可以精確地定出基準站與流動站的空間相對位置關系。

1.2 坐標轉換

空間相對位置關系不是我們要的最終值，因此還有一步工作就是把空間相對位置關系納入我們需要的坐標系中。GPS直接反映的是WGS-84坐標，而我們平時用的則是北京54坐標系或西安80坐標系，所以要通過坐標轉換把GPS的觀測成果變成我們需要的坐標。這個工作有多種模型可以實現，我們的軟件采用的是平面與高程分開轉換，平面坐標變轉換采用先將GPS測得成果投影成平面坐標，在用已知控制點計算二維相似變換的四參數，高程則采用平面擬合或二次曲面擬合模型，利用已知水準點計算出該測區的待測點的高程異常，從而求出他們的高程。

2. RTK 測量技術的優越性

GPS 動態定位技術（RTK）是否能順利進行測量作業，其關鍵因素是無線電數據鏈電臺的本身性能、環境無線電的干擾情況、設備的架設、參考站的選址、發射天線的類型等等有著直接的關系。用GPS動態定位技術在測量方面的優點主要有以下幾點。

2.1 定位id精度高，數據安全可靠，無誤差積累。跟全站儀等儀器不通，全站儀在經多次搬站后，會存在誤差累積的狀況，搬的次數越多，累積誤差就越大，而RTK就沒有，只要工作條件滿足RTK的基本要求，且在作業半徑范圍內，RTK的精度不會發生變化，平面和高程的精度都能達到厘米級。

2.2 作業高效、方便快捷。在一般作業的地形形勢下，RTK作業半徑為10KM左右，大大的減少了設點需求和測量儀器的搬遷次數，且操作人員少，只需一人，坐標生成速度快，勞動強度低，成本低，效率高。

2.3 操作簡單，容易方便，處理數據能力強。只需進行簡單的參數設置，移動站便可邊走邊測得坐標或進行工程放樣。數據處理、轉換、輸入、輸出和儲存能力強，并能方便、迅速地與全站儀、計算機等進行數據通信。

2.4不受傳統測量通視條件的限制，RTK技術對兩點間的光學通視沒有要求，只要求滿足對天基本通視和電磁波通視，所以，跟傳統的測量比，RTK技術所受的外界條件的影響和限制相對來說要小很多，傳統測量因地形復雜、地物障礙等因素不能正常通視地區，對RTK來說，只要能滿足其基本工作條件，它都能進行作業。

2.5自動化、集成化程度高，測繪功能強大。RTK能使用各種測繪的內、外作業，流動站利用軟件控制系統，不用人工去操作就可自動實現多種測繪功能，大大減少了輔助測量工作，降低人為誤差，確保作業精度。

3. RTK測量技術存在的不足

RTK測量技術目前已經成為測量界最常用的工具。但是它并不是能勝任所有的測量工作，它也有很多的局限性，影響GPS動態測量技術主要有如下幾個方面：

3.1 高程異常問題

RTK作業模式對高程的轉換要求必須精確。但是我國現有的高程異常圖存在誤差，尤其是在山區，誤差更大，甚至在有些地區還沒有。這就加大了GPS大地高程轉換至海拔高程工作的困難，精度也變得不均勻。

3.2 數據鏈傳輸過程中的干擾

數據鏈傳輸過程中會受到障礙物和高頻信號源的干擾，在山區和城市樓房密集區數據鏈傳輸信號常會受到限制，使得信號在傳輸過程中大大衰減，嚴重影響到作業的半徑和作業的精度。

3.3多路徑效應的問題

多路徑效應是RTK定位測量誤差中最嚴重的一種誤差，在一般的情況下，多路徑誤差可達在1～5cm，而且多路徑誤差的大小會發生周期變化，一般以5～20min為周期。同時多路徑效應的問題也是GPS靜態技術所面臨的問題。

3.4檢測環境的影響

在中午電離層的干擾大，共用衛星數較少，GPS常會出現連接不到所需衛星的情況，故導致長時間不能初始化，有時還會直接導致不能進行初始化，進而不能進行動態測量。另外，RTK信號還受其他干擾源的影響，如電視臺、反射物、無線電發射站、微波站、高壓線等。

3.5受衛星狀況限制

在沒有足夠的衛星數的情況下，會影響RTK的初始化完成，在城市高樓密布區、高山峽谷的深處、密集森林區衛星信號會長時間被遮擋，嚴重影響到一天在中可作業時間，且還會導致失鎖現象。RTK測量還與數據鏈的性能及衛星的分布有關，并且測量的結果為獨立觀測值，缺乏兼容性和檢驗。

3.6初始化的時間

初始化是RTK系統能不能進行實時準確定位的最關鍵一步，在林區、山區及城市樓房密集區等地作業時，會有較多的GPS衛星信號被阻擋，故易引起衛星失鎖參考站的數據信號發生中斷，初始化的時間較長，有時還需要重新初始化，使得測量的精度和效率降低。

3.7電臺電量不足問題

RTK測量的精度和穩定性都不如及全站儀，特別是穩定性，這主要是因為RTK比較容易受數據鏈傳輸狀況、衛星狀況、天氣狀況影響的原因。在不同的RTK作業系統中，所測量的精度和穩定性也有較大的差別。

此外，GPS動態測量技術還受電離層誤差，對流層誤差，軌道誤差，和 天線相位中心的變化等的影響。

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關鍵詞：GPS；GPRS；車輛防盜；實時監控；防醉駕

【分類號】：TP317

引言：

隨著我國經濟的快速發展，我國企業也隨之發展壯大，而企業內部的車輛也是越來越多，隨之帶來的問題就是車輛多，車輛調度和使用分配難度大，車輛被盜次數增加，很多公司都沒有高效的車輛調度管理系統和安全有效的防盜報警措施；雖然很多汽車都裝有防盜系統，但僅為簡單聲光報警，一旦人與車距離過遠，報警就失去了作用。因此我們提出了一種可以有效解決以上幾個問題的一種系統，此系統運用當今的GSM/GPRS移動通信網絡作為傳輸媒介，GSM短信報警與傳統報警相比，具有報警距離不限，實時性高等優點，GPRS數據傳輸量大，費用相對低廉，可以節省運營成本，因此使用GPRS網絡傳輸車輛的GPS坐標，一旦系統判斷車輛被盜，還會啟動攝像頭模塊將偷盜者的照片以彩信方式發到監控中心，為警方破案提供有力證據，同時車輛啟動采用先進的指紋識別系統和矩陣密碼系統，進一步提高車輛安全性，如今酒后駕車司機越來越多，給司機本人和公司運營帶來很大風險，因此將此系統運用到車輛的監控防盜以及車輛調度管理中將是一個非常好的選擇。

1 系統主要構成及工作原理

1.1 系統主要組成部分

1.1.1 監控機

為防止一臺電腦發生死機，監控機由2臺電腦組成，監控機主要作用是將用戶的各種命令轉換成指令并發送給車載終端系統，并將終端系統的反饋指令轉換成數據顯示給用戶，同時實時顯示接收的各種數據。

1.1.2車載終端 車載終端主要由以下幾個部分組成

1）C8051F410單片機，它是本系統的核心處理器，負責系統的功能控制和數據處理。

2）GSM/GPRS模塊PT100，此模塊內置TCP/IP協議和MMC（彩信）協議，主要承擔短信發送、GPS坐標傳輸、盜車者圖像的上傳等功能。

3）GPS芯片采用瑞士U-BLOX第4代芯片，此款芯片靈敏度高，抗干擾能力強，定位精度高達2.5m，可以準確的為系統提供車輛的位置、速度、行駛方向等重要參數。

4）C1068攝像頭模塊，此模塊拍攝出的照片質量高達300萬像素，模塊將通過SPI接口與單片機進行通信，主要為系統提高盜車者圖像。

5）ZAZ-010指紋模塊，此模塊通過串口與單片機進行通訊，主要完成車主指紋的識別和車輛的安全啟動等功能。

6）K202酒精檢測模塊，此模塊通過SPI接口與單片機進行通訊，主要實現車主酒精檢測，防止車主酒后駕車。

1.2系統工作原理

系統中霍爾元件一旦檢測到車輛行駛，就會檢查指紋輸入或密碼輸入是否正確，如果正確則啟動GPS模塊，單片機就會接收GPS芯片傳輸的車輛坐標、速度等數據，把數據處理后，將數據通過串口發送給GSM/GPRS模塊，然后該模塊通過GPRS網絡將數據發送到監控中心以實現對車輛的實時監控，并且車載顯示屏可以實時顯示監控機下發的各項調度指令；一旦系統檢查指紋未輸入或者密碼輸入錯誤但車輛已經在行駛，就會判斷車輛被盜，此時會立即啟動攝像頭模塊C1068，然后單片機讀取攝像頭模塊圖像數據并把這些數據通過GSM/GPRS模塊以彩信方式發送給監控中心，同時實時傳遞被盜車輛的GPS坐標信息。如果系統檢測到車主酒后駕車，即使密碼和指紋輸入正確，也會自動閉鎖發動機，防止車主酒后駕駛。

2系統硬件設計

系統電源由充電電池和電源控制器組成，平時充電電池與汽車電瓶相連，系統由汽車電瓶經穩壓芯片穩壓后供電，充電電池處于浮充狀態，一旦汽車電瓶線被盜車者剪斷，則由電池供電，因此盜車者即使剪斷電瓶上的電源線系統依然可以正常工作。

3 系統軟件部分

軟件設計主要包括單片機與GSM/GPRS模塊、指紋模塊、GPS模塊、攝像頭模塊、酒精模塊之間進行數據通信，以下將主要介紹GSM/GPRS模塊、GPS模塊、指紋模塊的程序設計。

3.1主要程序流程圖

3.2 GSM/GPRS模塊程序設計

3.2.1 短信發送和接收程序設計

GSM/GPRS模塊啟動后，單片機發送AT初始化指令，一旦模塊收到短信指令，則觸發C8051F410中斷，C8051F410發送指令讀取短信，然后執行相應短信指令。

3.2.2 GPRS數據發送程序設計

GPRS數據發送只需要發送AT指令進入IP服務器，然后向GSM/GPRS模塊寫入數據內容，模塊就會自動發送。

3.2.3彩信數據發送程序設計

彩信發送程序需要將圖像數據每個字節拆成2個字符，然后向GSM/GPRS模塊發送建立圖片指令，將這些字符數據發送給模塊，然后發送“傳輸彩信”指令，并確認彩信發送成功。

3.2.4 GPS程序設計

GPS程序任務是從接收的GPS數據中提取經緯度坐標、車輛實行速度，數據格式是NMEA0183。

3.2.5 指紋模塊程序設計

指紋錄入模式時單片機發送指紋錄入指令，模塊錄入指紋，存入指紋庫，平時啟動汽車使用指紋搜索模式，系統將輸入的指紋與指紋庫中指紋比對，比對正確才能啟動汽車。

4 結束語

本系統通過指紋或密碼輸入來啟動汽車，安全方便靈活，并且內置酒精檢測模塊防止車主醉駕；如果汽車被盜，系統會把汽車的GPS坐標和盜車者圖像發送到監控中心。系統具有數據傳輸距離不限和抗干擾能力強和可靠性高以及實時性強和成本低廉等優點，因此具有很好的推廣應用價值。

【1】 周 嶸，潘曉斌，鄭 堤，TC35與微處理器的短消息接口方法【J】微計算機信息，2004，20（9）：69―70.

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關鍵詞：大地測量；GPS技術；RTK技術；工程測量

中圖分類號：TB22 文獻標識碼:A

前言：近幾年來，全球定位系統（GPS）技術、RTK、CORS測量技術的不斷發展并且逐步應用到各行各業中。GPS技術在大地測量中的應用和推廣開啟了大地測量工作的新紀元，并發揮了巨大的作用。隨著GPS技術在大地測量工作中的應用推動了我國的城鎮化發展，使得大地測量工作逐步趨于自動化發揮在那，大幅度提高了大地測量以及大地管理工作的水平。

一、GPS 技術基本原理及特點

1.1、GPS 技術基本原理

GPS技術的工作原理是三角測量，使用的是距離交會法，是在全球范圍內進行的實時的定位、導航系統，是通過GPS定位衛星實現的。GPS使用的體制是多星高軌測距，基本觀測量去的是接收機與GPS衛星的距離。用戶站上的GPS接收機需要接受基準站上觀測到的數據，這就需要使用無線電接收設備，接收到數據之后就需對數據進行計算，計算過程應根據相對定位園林，計算結果應將用戶站的精度及三維坐標顯示出來。進行測算的前提是地面的GPS接收機能夠在同一時刻接收到三顆以上的衛星信號，此時就可以使用載波相位測量或者是位距測量的方法進行測算。進而測算出接收機接受衛星信號所需要使用的時間和距離，然后根據這些位置信息，把衛星到用戶的多個等距離球面相交后，就能夠獲得用戶的三維( 經度、緯度、高度) 數據坐標、速度以及時間等相關參數。

1.2、GPS 技術的特點

第一，使用GPS進行工程測量時測站之間不需要通視，這就為GPS技術在工程測量中的靈活性和方便性奠定了基礎。但在測量過程中應保證測站上空的廣闊，使得GPS可以不受干擾的接收衛星信號[1]。

第二，GPS技術具有高精度的定位。其測量精度可以和紅外儀的定位精度相媲美，這一優點更加突出了GPS在測量過程中的優勢。

第三，使用GPS技術進行工程測量時只需要很短的測量時間，如果是通過布置控制網進行測量時，只需要30-40分鐘就可以完成每隔測站的觀測；如果采用的是快速靜態的定位方法，在更短的時間就可以完成觀測。

第四，GPS技術在進行工程測量時可以提供三維坐標，這樣一來在進行測站的平面位置的觀察時就可以更加精確的確定觀測站的大地高程。

第五，GPS技術在進行工程測量時的具有很高的自動化水平，因此操作簡便。GPS技術已經發展成傻瓜式操作和小型機，在進行測量時觀測人員只需要進行簡單的操作就可以進行測量，GPS會自動處理數據并計算三維坐標[2]。

第六，GPS可以實現全天候的測量。該技術可以在任何時間、任何地點持續作業，并且不會受到天氣的影響。

二、 GPS 技術在大地測量中的應用

使用GPS測量技術在界定土地使用范圍的同時還可以進行土地位置、土地使用面的管理、土地的利用情況以及土地的審批等多種工作的量化管理。這樣一來就大大縮減了土地管理工作人員的工作量，并且有效的提高了工作效率，使得測量精度大幅度提高。大地測量工作應本著先整體后局部，先控制后碎部的原則進行。有效保證土地開發的統一性、整體性以及規模性是進行土地測量工作的目的。

大地測量作業模式包括以下幾種類型：第一種，常規靜態相對定位模式，這種模式在進行測量過程中便于網形的外業檢核，之后進行評差，來提高定位的精度使得大地控制網的建立更加簡單。第二種模式是 快速靜態定位模式，該模式具有較高的精度以及高效的工作速度，但也有其局限性，這是由于快速靜態定位模式不能將兩臺接收機的工作構成閉合模型，導致測量的可靠性大幅度下降，考慮到該模式的特點建議在建立大地平面控制網以及加密控制的和測量界址點等時采用；第三種模式是GPS―RTK 實時動態定位，GPS-RTK技術是一種實時動態的定位系統，是基于載波相位觀測值的基礎上進行的，采用RTK技術進行定位時，流動站需要及時的接收到已知數據和觀測數據，這就要求基準站接收機實時的傳輸數據。流動站接受到數據之后應及時進行整周模糊度的求解工作，在觀測到四顆衛星以后，就要實時的進行厘米級的流動站動態位置的求解過程[3]。由于GPS-RTK技術在進行測量時具有較高的精度因此在大地測量工作中得到了廣泛的應用和好評，為大地圖的繪制做好了基礎。

三 、GPS 在大地測量中的控制過程

3.1、GPS 大地控制網點的精度和密度

大地測量工作過程中，進行數據采集以及大地圖件的測繪工作的基礎是進行全測區的控制測量，同時，控制測量也是進行大地測量工作的首要任務。大地控制測量的范圍是大地區一級大地子區，測量的基礎應嚴格按照國家的等級點在進行大地控制網點工作時，強調其密度和精度的原因是為了服務于界址點，為土地權屬范圍內的特征點的測量工作做準備。

3.2、合理選擇基準站的位置

為了提高觀測的精度，并且不影響到流動站和基準站之間的數據通信，就必須選擇出合理、科學的基準站的位置[4]。比如說在沒有遮擋的開闊的高處以及較為明顯的平頂樓房的屋頂等滿足基準站設置其他要求的地方作為基準站的設置場所。

3.3、隨著基準站與流動站之間距離的不斷擴大差分定位的精度在不斷的降低，為了有效的解決這一問題，應均勻分布用來進行求解轉換的參數的已知點的位置。為了滿足高程測量的需求，應保證整個測區在已知點的覆蓋下。

3.4、大地測量技術

3.4.1、GPS RTK 技術

GPS RTK 技術是一種實時差分測量技術，該項技術的根據是載波相位觀測量。RTK技術的工作原理是在基準站上安裝一臺GPS接收機，用來連續觀測所有可觀測到的衛星，之后無線電傳輸設備為傳輸介質向流動站傳送實時觀測信息。與此同時，用戶站上的GPS接收機需要接受基準站上觀測到的數據，這就需要使用無線電接收設備，接收到數據之后就需對數據進行計算，計算過程應根據相對定位園林，計算結果應將用戶站的精度及三維坐標顯示出來。為了有效提高測量精度，準確定位，可以通過差分定位，將GPS定位中的信號傳播誤差、多臺接收機共有誤差和接收機有關的誤差進行虛弱和消除。

3.4.2、動態定位技術CORS及應用

隨著GPS技術的不斷發展，CORS技術使得GPS技術得以突破，CORS技術分為設備控制網、數據采集網、數據處理中心、定位測量等四大部分，通過四大部分來是實現數據終端的互相鏈接，使得數據專用通道得以形成。通過基站方式來實現CORS系統的連接。相對于GPS技術CORS技術可以方便用戶的觀測，大幅度提高工作效率；除此之外，CORS技術打破了動態的GPS技術，實現了動態觀測，使得數據監控系統更加完善，實現了動態事物的準確性，提高了作業的可靠性。除了使用方便之外，CORS技術還具備經濟型，測量過程中降低了成本，這是因測量過程中不需要設置物體參考點和數據鏈通訊方式。

3.4.3、VRSRTK技術

隨著GPS技術在測量領域的廣泛應用，在建立和加密測量控制網工程中GPS技術憑借其經濟可靠性收到了大力推崇和青睞。在大區域高精度實時定位過程中，VRS RTK技術作為虛擬參考站GPS定位技術得以廣泛應用。除了進行經濟實時定位職位，VRS RTK技術還可以作為基礎控制工程中的測量技術，用以更改GPS數據，同時可以直接聯測VRS RTK基準站的坐標。

4、結語

科學技術的不斷發展對于工程測量技術的發展既是挑戰又是機遇，科學技術的不斷創新帶來了現代測量技術的不斷推陳出新，在大地測量以及工程測量領域廣泛應用GPS、RTK、CORS等現代的數字化測繪技術，推動了測量技術的科學化以及自動化的發展進程。

參考文獻：

[1]張友銀. 淺談GPS測量技術及其在工程測量運用中的特點[J]. 中華民居(下旬刊),2013,09:307-308.

[2]蔡正凱,于海鋒. GPS RTK大地測量技術在公路中的應用[J]. 科技風,2013,22:139.

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關鍵詞：GPS技術；定位測量；地形測繪；應用

引言

近年來，我國的經濟水平和綜合實力得到顯著的提高，伴隨著經濟的快速發展，地形測繪和地籍測量工作得到了國家的高度重視。要想得到精確的地形地理信息，就必須要保障地形測繪工作的順利發展，以便得到更加精確的數據，這給地形測繪工作帶來了嚴峻的挑戰。GPS技術的開發應用有效地解決了這一難題，憑借其工作時間長、造價低、準確率高的特點得到了大部分研究人員和專家的認可，一時間成為了地形測繪工作中最主要的測量方式。

1、GPS概述

GPS技術最早是由美國研發成功的一種全球定位系統，并且發展成為全球范圍內使用量最大的一種方法手段。簡單來說，GPS的衛星星座一共由二十四顆星座構成，其中的二十一顆屬于常用的工作衛星，其余三顆用于準備時使用。在使用時，GPS系統主要由外空、地面掌控雷達和用戶安裝三大部分構成，并且分別代表著GPS系統機構、檢測系統以及信號傳收器。之所以GPS系統能夠得到世界范圍內的廣泛認可，是因為其具備著精密度高、效果好的優勢，能夠為授權用戶提供更加高效、精確、及時的空間、地理信息，大量應用于農業發展、地形測繪、軍事戰略部署、交通指揮等方面。在我們的現實生活中，GPS技術也得到了普遍的運用，在地形測量以及地籍測繪等方面發揮著不可逾越的作用。同樣，在水域環境的工程測量、海洋的開發、礦產資源的勘探等方面也不同程度的應用到了GPS技術，由此可見GPS技術的重要地位。

2、GPS技術在地形測繪中的應用原理

GPS技術之所以能夠在地形測量中得到大量的運用，完全是以其測量度非常精確的緣故，能夠實現對空間地理位置的長時間、全面的實際測量，在經過信息處理機構的全面分析，進而對所測量的范圍進行精確的網絡定位。其次，GPS定位技術最大的優點就是能夠進行全天候的工作，即便是遇到山地、水域環境等特殊的地段，也能夠進行實時、全面的測繪，極大的減少了容乃公測繪的危險與繁瑣工作量，實現遠距離的勘測。歸結其工作的原理，我們可以認為其是衛星定位網絡、GPS傳送系統和地面連接設備構成，在進行實際的勘測過程中，GPS運用定位系統對所需要測繪的地域進行經緯度的三位測繪定位，在得到準確的位置信息和數據以后，通過衛星系統對其地表形態以及間距差進行分析，然后將這一系列數據傳送給接收器，最后進行數據的分析、處理、計算，得出所測區域的形態、海拔、距離差等信息。相對來說，這種通過GPS技術進行地形測繪的方式，不僅僅具備了較高的精度，實施起來也比較方便。

3、在地形測繪中GPS技術的重要性

近些年來隨著經濟的快速發展，城市的規劃以及建設用地不斷加劇，在城市化快速發展的背景下我國逐步對地籍地形的測量給予高度重視。由此，GPS技術在地形的測量以及城市規劃中得到了大量的應用，并且發揮著越來越重要的作用。說道GPS技術在測量測繪工作中的重要性，我們可以從以下三個方面進行論述：①GPS技術不僅僅是一種勘測手段，還能夠對世界范圍內的版塊活動動態進行掌控，以便能夠及時的對自然災害進行預測和報警；②傳統的地形測繪方式需要使用大量的測量人員進行實地的勘測，而GPS技術能夠更加方便獲取相關地形信息和數據，不僅僅減少工作量，工作效率也得到了大幅的提升；③在地形勘測中應用GPS技術，能夠減少野外復雜環境的實地勘測，使測量工作變得更加容易的同時有效地避免危險環境的勘測，提高勘測效率和精度。

4、GPS技術在地形測繪研究工作中的實際應用

4.1GPS控制網的建立

在進行新地形的測量時，技術人員必須對所要測量的區域進行控制網的建立。在建立的過程中，為了避免不必要的測量誤差，可以根據工作項目對相關的技術測量人員進行級別劃分，然后技術人員再通過分級別的方式運用GPS技術，最后綜合建立測量范圍的控制網。其次，在選取設置方式時還可以采取分段的方式進行跟蹤測量和技術調整，將得到的大量相關數據進行分段式的檢驗核對，使具體操作更加簡便。

4.2野外實地地質測繪

GPS技術在野外的實際地形勘測中同樣具備著很大的優勢，能夠進行快速有效的進行測繪選址，能夠大幅減少技術人員深入戶外的勘測工作量，其次在那些地勢比較復雜的地段環境以及水域環境發揮著更加重要的作用。但是值得注意的是，GPS技術雖然具備一定程度的自動選址功能，但是出于選址結果更加精確方面的考慮，在進行智能選址時需要技術人員進行大量的分析考證以后方可確定，確保測量工作的順利完成。

4.3數據處理

在通過GPS定位系統采集到大量的相關數據以后，還需要GPS技術對數據信息進行有效地處理，其中最主要的就是對GPS網平差和求解基線向量坐標差兩方面進行計算。如果不能求解坐標差來分析詳細的數據信息，有效地處理好數據的產生差值，就無法實現周密準確的數據信息報告，最終導致測繪信息的誤差較大。簡單來說，這一系列的數據都必須通過GPS技術來獲得，然后再應用GPS技術對獲得的信息進行全面、細致的分析，最后通過多種方式的分析、計算才能得出較為精確的地形地理信息。應用技術進行上述工作在提高工作效率的同時，保障了分析計算的準確性。

4.4RTK定位技術

RTK技術又稱為實時動態定位技術，這是在GPS測量技術的基礎之上研發出的一種新型測量方式，被廣泛的應用于公路工程。我們知道，在進行靜態定位或者準動態定位等方式的定位時，往往會受到數據處理滯后的限制，導致不能實現實時解算定位結果，也就無法進行觀測數據的實際校驗，導致觀測數據準確度難以保障，必要時還需進行重復的數據觀測，造成較大的工作量。要想解決這一難題，就必須要有效地延長觀測時間，保障觀測數據的有效性、可靠性，提高工作效率。而RTK系統正是由基準站和流動站組成，能夠建立實時的無線數據通訊，利用無線電傳輸設備來接受來自基準站上的實時觀測數據，再由流動站進行實時計算，顯示三維坐標和測量精度，這樣就能得到實時的結算定位結果。應用RTK動態定位技術，能夠在大范圍的工程項目中進行前端數據的實時采集、處理，徹底擺脫由于粗差所造成的返工現象，不僅僅提高了GPS技術的作業效率，還能夠將數據可靠性定位到厘米級。

5、結語

現如今，GPS技術正是由于其準確度高、效率高、成本低、實時性好、操作簡便等優點而在地形測繪工作中得到大量的運用。但是，隨著科技的進步和城市化的發展，無論是城市建設以及國防建設等方面都對地形測繪研究提出了更高的要求，我們需要在GPS技術的基礎之上不斷地進行創新，研發出更加先進的技術和方式，有效地促進地質測量的精確度和效率，實現自動化或者半自動化的地質測量手段，確保國家地形測繪工作順利發展。

參考文獻

[1]蔣恒.淺談GPS技術在地形測繪中的應用.《地球 》.2013年9期

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關鍵詞：測繪技術 地籍測量

中圖分類號：P2 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2012）10（c）-0015-02

隨著GPS定位技術的出現和不斷發展完善，使測繪定位技術發生革命性的變化，為測繪工程提供新的技術手段和方法。長期以來用測角、測距、測水準為主體的常規測量方法，正在被一次性確定3維坐標的、高速度的、高效率的、高精度的GPS定位儀器所代替。進入21世紀，GPS定位技術發展較快，GPS RTK測繪儀器的出現，GPS從靜態發展到動態，精度不斷提高，儀器越來越小，攜帶較方便。這就使測量工作從繁重的野外工作中解脫出來。儀器精度的提高。使得GPS定位儀器應用范圍越來越廣泛。GPS定位儀器已廣泛應用于公路工程測量、地籍測量、地質工程測量等測繪工作中。

1 GPS RTK技術簡介

（1）GPS RTK（Real Time Kinematic）技術是載波相位實時動態差分GPS定位技術，GPS RTK技術是以載波相位測量與數據傳輸技術相結合的載波相位測量為依據的時實動態差分測量技術。

（2）GPS RTK測量系統主要有GPS接收設備（分為基站和流動站設備）、無線電數據傳輸系統（數據鏈）及支持實時動態差分的軟件3部分組成。

（3）具體測量過程為：在合適的參考點上設置好基準站，基準站連續接收GPS衛星信號，并將基準站坐標、觀測數據通過電臺實時發送到設置好的流動站用戶，一臺或多臺流動站接收機在接收GPS衛星信號的同時，接收基準站傳來的數據，由軟件系統根據GPS相對定位的原理進行差分及平差處理，適時解算并顯示出流動站的三維坐標及精度。

（4）誤差來源：多路徑誤差、信號干擾誤差、天線相位中心的誤差、接收機位置誤差等是影響GPS RTK技術觀測質量的重要因素。注意選擇地形開闊、無反射面的控制點，遠離大面積的水面。選擇控制點遠離無線電發射源、雷達裝置、高壓電線等的干擾，可以減少信號干擾誤差。減少天線相位中心的變化誤差需及時進行天線檢驗校正。仔細地進行儀器操作，可以減少接收機的對中位置誤差。

2 RTK技術的優點

（1）操作簡便，數據處理能力強。常規的水準儀測量、經緯儀測量，要用筆現場記錄，并進行現場的限差計算。通常測站一人觀測，一人記錄。GPS RTK儀器只需一人操作儀器，測量只要設置限差就可以對數據自動地進行取舍和記錄。測量結果可以直接導入計算機，操作方便。

（2）作業效率高，作業人員少。常規的經緯儀、全站儀等儀器，測量時要經常搬站，完成任務通常需要3、4人一起工作。GPS RTK測量在一般情況下，需一人操作幾秒鐘就可測的坐標值。在平坦地區，一次可測完半徑為3.5～7 km的測區范圍。在山區可設中轉站，降低搬站次數，提高工作效率。

（3）與傳統測量比較，作業條件要求減少。傳統測量要求測站點需要相互通視，要求觀測條件比較苛刻。GPS RTK受通視條件、能見度、氣候、季節等因素影響小，適于全天候作業。

（4）作業自動化、集成化程度高、使用范圍廣。GPS RTK因其獨有特點，在控制測量、公路工程測量、地籍測量、礦山測量、地形圖測量施工放線測量均可獨立完成。

（5）定位精度高，數據可靠，沒有誤差積累。常規測量工作中，作業往往都是連續的，誤差一站一站的積125累下去。GPS RTK測量是獨立設點的，不會有誤差積累。測量過程是自動進行，沒有人為因素造成的錯誤，測量數據比較可靠穩定。

3 地籍測繪的精度要求

3.1 地籍控制測量精度要求

地籍控制測量必須遵循從整體到局部，由高級到低級分級控制（分級布網，但也可越級布網）的原則。地籍控制測量分為基本控制測量和地籍控制測量兩種?；究刂茰y量分一、二、三、四等，可布設相應等級的三角網（鎖）、測邊網、導線網和GPS網等。在基本控制測量的基礎上進行地籍控制測量工作，分為一、二級，可布設為相應級別的三角網、測邊網、導線網和GPS網。

地籍平面控制測量坐標系統盡量采用國家統一坐標系統，條件不具備的地區，可采用地方坐標系或任意坐標系。精度指標是GPS網技術設計的一個重要的量化指標，它的大小將直接影響GPS網的布設方案、觀測計劃以及觀測數據的處理方法。地籍控制測量的精度是以界址點的精度和地籍圖的精度為依據而指定的。根據《地籍測量規范》規定，地籍控制點相對起算點中誤差不超過±0.05 m。

3.2 地籍碎部測量精度要求

地籍碎部測量即界址點和地物點坐標、地類要素的獲取，包括定境界線，土地權屬界址線和界址點，房屋及其他構筑物的實地輪廓，鐵路、公路、街道等交通線路，海岸、灘涂等主要水工設施的測繪。界址點是界址線或邊界線的空間或屬性的轉折點，而界址點坐標是在某一特定的坐標系中利用測量手段獲取的一組數據，即界址點地理位置的數學表達。界址點坐標的精度，可根據測區土地經濟價值和界址點的重要程度來加以選擇。在我國?？紤]到地域之廣大和經濟發展不平衡，對界址點精度的要求也應有不同的等級。

4 GPS地籍控制網的建立

4.1 布網原則與觀測方案的擬定

地籍控制測量就是測設地籍基本控制點和地籍圖根控制點，是為開展初始土地登記、建立基礎地籍資料、以及日常地籍的動態管理而布設的平面測量控制。根據國家土地局頒布的《城鎮地籍調查規程》要求，地籍平面控制網可布設為二、三、四等三角網、三邊網及邊角網，一、二級小三角網（鎖），一、二級導線網及相應等級的GPS網，并且各等級地籍平面控制網點，根據城鎮規模均可作為首級控制。利用GPS技術進行地籍控制，沒有常規三角網（鎖）布設時要求近似等邊。

4.1.1 基準設計

GPS網的基準包括網的位置基準、方向基準和尺度基準。而網的基準的確定是通過網的整體平差計算來實現。GPS網的基準設計，一般主要是指確定網的位置基準問題。確定網的位置基準，可選網中一點的坐標值并加以固定或給以適當的權，或者網中的點均不固定，通過自由網偽逆平差或穩擬平差，來確定網的位置基準。這種以最小約束法進行GPS網的平差，對網的定向與尺度沒有影響，平差后網的方向和尺度以及網的相對精度都是相同的，但網的位置及點位精度卻不相同。在網中選若干點的坐標值并加以固定，或者選網中若干點的坐標值并加以固定，或者選網中若干點的坐標值并給以適當的權，在確定網的位置基準的同時，將對GPS網的方向和尺度產生影響，其影響程度與約束條件的多少及所取觀測值的精度有關。

4.1.2 選點與觀測方案的擬定

由于GPS測量觀測站之間不要求相互通視，而且網的圖形結構也比較靈活，所以，選點工作遠較經典控制測量的選點工作簡便。但由于點位的選擇對于保證測量結果具有重要意義，所以，在選點工作開始之前，應充分收集和了解有關測區的地理情況以及原有側t標志點的分布及保持情況，以便確定適宜的觀測站的位置。所選之點應對空通視，遠離大功率電視塔、微波站、高頻大功率雷達和發射天線等，遠離大面積水域，玻璃幕墻，點位盡量不選在斜坡上，并且要便于觀測和加密發展，交通方便的地方。

用GPS建立地籍測量控制網，點間不必都通視，每個點有兩個方向通視就可，少數點一個方向通視也可以。點間距離可長可短，不必顧及圖形結構，一個GPS網，其最短邊可為600～1000 m，長邊可達20～30 km。點位應從實際出發，以使用方便為原則。

4.2 觀測數據的處理方法

4.2.1 觀測數據的預處理

GPS數據預處理是對原始觀測數據進行編輯、加工與整理，分流出各種專用的信息文件，為進一步的平差計算做準備。從原始記錄中，通過解碼將各項數據分類整理，剔除無效觀測值和信息，形成各種數據文件，如星歷文件、觀測文件和測站信息文件等，然后進行觀測數據的平滑、濾波、周跳探測、載波相位觀測值的修復以及對觀測值進行各項必要的改正。觀測成果的外業檢核是確保外業觀測質量，實現預期定位精度的重要環節，所以當觀測任務結束后，必須在測區及時對外業的觀測數據質量進行檢核和評價，以便及時發現不合格的成果，并根據情況采取淘汰或重測、補測措施。同步邊觀測數據的檢核，主要指觀測數據的剔除和觀值的殘差之差。主要是由觀測值的偶然誤差和系統誤差殘余部分的影響與數據處理中所采用的模型密切相關。殘差分析，主要是試圖將觀測值中的偶然差分離出來。

應用GPS技術進行地籍控制測量，首先對原始觀測數據進行預處理，解算出各基線向量，然后對同步邊觀測數據檢核、重復觀測邊的檢核以及環閉合差的檢核，并且三種檢核均應滿足設計書和現行GPS測量規范的精度指標要求。

4.2.2 測量數據的后處理

預處理完畢，根據預處理所獲得的標準化數據文件，便可進行觀測數據的平差計算。以所有獨立基線組成閉合圖形，以三維基線向量及其相應方差協方差作為觀測信息，以一個點的WGS-84系三維坐標作為起算依據，進行GPS網的三維無約束平差。在無約束平差確定的有效觀測量基礎上，在國家坐標系或城市坐標系下進行二維約束平差。當只有一個國家點作為起算點時，可建立地方坐標系。在建立獨立的地方坐標系時，若測區的平均高程超過一定數量，則以這個平均高程面作為坐標的投影面，測區離3'帶中央子午線較遠時，應選取通過測區中心的子午線作為坐標系的中央子午線。

4.2.3 觀測數據的誤差分析

在建立GPS地籍控制網時，影響控制網精度的主要因素是觀測數據的精度，而影響觀測數據精度的主要誤差來源可分為：（1）與信號傳播有關的誤差。（2）與信號傳播有關的誤差。（3）與接收設備有關的誤差以及地球自轉、相對論效應等影響所造成的其它誤差。

篇7

關鍵詞：GPS技術；地籍測繪；GPS 技術應用探討

全球定位系統，把衛星作為控制點，并掌握瞬時坐標，對GPS衛星和接收天線之間的距離進行觀測，確定使用者接收機相對及絕對的位置。GPS在觀測站之間不用進行通視的工作，且具有觀測時間短、精準度高的特點，進行靜態定位的實踐被縮減到幾十分鐘，動態的定位僅需要1-2分鐘。因此，GPS定位所使用的儀器與傳統儀器進行比較，GPS定位系統具有更高的自動化程度，可以全天候作業。

一、GPS技術在地籍測繪中應用的優勢

（一）運行的效率較高

在地形不復雜的環境下，測量半徑小于五千米的地區，只需要在地籍測繪中使用一次GPS技術便可以順利的完成測量工作。傳統測繪的方式與GPS技術相比，GPS技術在地籍測繪中減少了一定的勞動力，提高了工作效率，降低了工作中勞動的強度，并且也節省了地籍測繪工作的費用。

GPS技術可以精準的定位，在數據的測量時更加可靠準確，沒有誤差的累計。其中，在一定條件下，RTK技術的應用，可以把誤差降到厘米內。GPS技術在應用時，沒有過多的要求，只需要電磁波通視便可以進行，受外界干擾因素較少。GPS定位系統具有更高的自動化程度。

（二）廣泛的應用

使用GPS技術進行測量時，因為與控制點不需要進行通視，所以可以降低控制點的選取要求。在地籍測繪中，GPS技術由于其速度較快、布點靈活及可以全天候的工作模式，被廣泛應用。

（三）測量誤差小

進行地籍調查的工作時，也需要進行地籍細部的測量，是為了減少調查地區數據的誤差。在地籍調查時，對界址點的誤差進行了明確的規定，這樣，GPS技術又有的高精準度便滿足了誤差規定的要求。

二、GPS技術在地籍測繪的主要應用

GPS技術由于其具有速度快、精準度高及全天候工作的特點，不僅被廣泛的應用到地籍測繪中，同時也使測繪工作中產生了巨大的改變。

（一）GPS技術在地籍控制測繪工作中的應用

在地籍控制測繪的工作中，應用了GPS技術，這種技術選取出的控制點需要與GPS點相符，不需要兩點之間的同時，所以也不需要增設和測量常規的三角網的對角線。

1、地質控制網的測量

在進行地籍測繪時，需要測量全測區的工作，為地籍圖和數據的采集打好基礎。進行地籍控制的精度測量時需要根據視界址點及地籍圖進行，不超過測量規范所規定的誤差。在地籍測繪的控制測量工作中，主要包括基本控制的測量及地籍控制的測量。地籍控制的測量需要根據基本控制測量為基礎。每種測量都需要設置相應的等級側邊及GPS網。

2、地籍控制的建立

地籍測繪控制測量的過程是基地地籍圖的基本控制點和根控制點設定的過程。GPS網在設計時需要注意方向、位置和尺度。GPS網在選點時對空需要通視，可以不受電磁波傳遞的影響。對空通視不要求任意兩點通視，只需要一點或者兩個方向的點同時即可。在設點時需要遠離雷達、電視塔等具有信號干擾的地點。

3、觀測數據的處理

在進行數據的預處理后，可以在進行觀測數據平差的計算時，把獲得數據的標準值作為計算的基礎。

（二）GPS技術在土地測量工作中的應用

由于GPS測量具有不同通視的特點，所以在控制點選取范圍更加的廣泛，GPS網狀結構在精度影響上也比較小。所以GPS技術便滿足了在城鎮地籍調查的規范中，要求誤差在五厘米范圍的規定。

（三）GPS技術在土地勘測定界工作中的應用

在勘測定節點審核合格后，會被作為地籍調查和土地登記證辦理的依據。在進行勘測定界的工作時，規定了征用精度及土地整理等內容。例如臨界線和界址線與相鄰的地物在距離誤差上小于十厘米。在勘測定界處期，常規的測量儀器精準度不高且觀測的范圍小易受到外界因素的影響，不具有自動化的特點，工作勞動強度高。但隨著GPS技術的應用，便很好的解決了這些問題，提高了測量的精準度及效率，并保證勘測定界成果的準確性。

總結：隨著GPS技術逐漸的應用，給測繪行業帶來了一定的技術改革。GPS技術具有一定的優勢，并且這些優勢都可以運用到地籍測繪的工作中。隨著GPS技術不斷的成熟，在數據傳輸的功能上也在不斷的進步，并且在數據傳輸中在可靠性、穩定性及抗干擾性上也有了巨大的改進。數據傳輸的范圍不斷的擴大，也使軟件系統在解算能力上有了一定的提高，所以，在地籍測繪工作中，GPS技術的發展空間會更加廣闊。

參考文獻：

[1]張華平，孫立恒，熊艷華.CORS 技術在農村地籍測量中的應用[J].江西煤炭科技，2011（4）.

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關鍵詞：GPS技術建筑變形 監測

中圖分類號：P228.4文獻標識碼： A 文章編號：

前言

隨著科學技術的進步和對變形監測的要求的不斷提高，變形監測技術也在不斷地向前發展。GPS技術由于具有定位速度快、全天候、自動化、測站之間無需通視、可同時測定點的三維坐標及精度高等特點，對經典大地測量以及地球動力學研究的諸多方面產生了極其深刻的影響，在工程及災害監測中的應用也越來越廣泛。

一、GPS 在變形監測中的應用現狀

經過近十年的迅速發展,GPS觀測邊長相對精度已經能夠達到10-9,比傳統大地測量精度提高了3個量級。GPS 技術在變形監測方面主要應用于以下領域:

1利用GPS 技術解決了常規觀測中需要多種觀測的問題,觀測結果能充分反映滑坡的全方位活動性,是監測滑坡變形、掌握滑坡發育規律的切實可行的技術;2利用GPS 技術可對大型建筑物位移實時監測,具有受外界影響小、自動化程度高、速度快、精度較高等優點,可以全天候測量被測物體各測點的三維位移變化情況,找出被測物體三維位移的特性規律,為大型建筑物的安全營運、維修養護提供重要的參數和指導;

3利用GPS 精密定位技術不僅可以滿足水庫大壩外觀變形監測工作的精度要求,而且有助于實現監測工作的自動化。

4 GPS 技術還應用于地面、海上勘探平臺及高層建筑物等的沉陷觀測中。

二、GPS技術應用的優點

1自動化程度高

用GPS接收機進行測量時,僅需一人將天線準確地安置在測站上,兩側天線高,接通電源,啟動接收單元,儀器即自動開始工作。在結束測量時,只需關閉電源,受接收機便完成野外數據采集。若在一個測站上需要作長時間的連續測量,還可實行無人值守的數據采集,通過數據傳輸,將所采集的定位數據傳輸到數據處理中心,實現自動化的GPS測量和計算。

2定位精度高

短距離(15公里以內)精度可達毫米級,中、長距離(十幾公里甚至幾百公里)相對精度可達到10.7～10.8?，F在大型建筑物、構筑物變形監測,在采用特殊的觀測措施、精密星歷和適當的數據處理模型和軟件后,平面精度可達亞毫米級,高程精度可穩定在1mm左右。

3可以實現全天候的實時動態觀測

實時動態(Real Time Kinematic,簡稱RTK)測量技術,是以載波相位觀測量為根據的實時差分GPS(RTD GPS)測量技術,它是GPS測量技術發展中的一個新突破。該技術可通過實時計算定位結果,便可監測基準站與用戶站觀測成果的質量和解算結果的收斂情況,從而可實時地判定解算結果是否成功。應用GPS定位、導航,不受天氣的影響,可以全天候地工作。這一特點保證了變形監測的連續性和自動化。對于巨型水庫大壩、重要精密的構筑物等,需要實時掌握其穩定狀態,采用GPS技術進行實時動態監測,是非常有效的。

4可消除或削弱系統誤差的影響

在變形監測中我們關注的是兩期的變形量,而不是變形監測點本身的坐標。兩期變形監測中所含的共同的系統誤差雖然會分別影響兩期的坐標值,但卻不會影響所求得的變形量。即在變形監測中,接收機天線的對中誤差、正平誤差、定向誤差、量取天線高的誤差等并不會影響變形監測的結果,只要天線在監測過程中能保持固定不動即可。

5可直接用大地高進行垂直變形測量

由于GPS定位系統測定的是大地高,而在垂直位移監測中我們關注的只是高程變化因而完全可以在大地高系統中進行監測。目前IGS提供的精密星歷足以保證大地高系統的穩定性,從而避免在高程系統的轉換過程中精度的損失。

6應用前景廣闊

由于GPS技術不僅具有以上優點,而且具有全球、無誤差積累等優點。使觀測工作效率大大提高,同時也節省了大量的人力和物力。因此,GPS定位技術在變形監測中迅速得到了推廣,成為一種新的很有前途的變形監測方法。

三、GPS變形監測技術的發展趨勢

全球定位系統GPS經過近十年的迅速發展成熟,它可以用比較低的投入就能達到比較滿意的觀測精度。目前GPS觀測邊長相對精度已經能夠達到10 - 9的相對精度,比傳統大地測量精度提高了三個量級,短邊和點位精度也達到毫米級。 GPS技術在變形監測方面主要是應用于以下幾個領域:

1滑坡變形監測,利用GPS技術解決了常規觀測中需要多種觀測的問題,觀測結果能充分反應滑坡的全方位活動性,對監測滑坡變形、掌握滑坡發育的規律切實可行;

2大型構筑物位移實時監測,該技術具有受外界影響小、自動化程度高、速度快、精度較高等優點,可以全天候測量被測物體各測點的三維位移變化情況,找出被測物體三維位移的特性規律,為大型建筑物的安全營運、維修養護提供重要的參數和指導作用。

3水庫大壩外觀變形監測,GPS精密定位技術不僅可以滿足大壩變形監測工作的精度要求,而且更有助于實現監測工作的自動化。另外,GPS技術還用于地面沉陷、海上勘探平臺沉陷及高層建筑物等的沉陷觀測。因此,可以說GPS技術在工程變形監測系統、工程施工的自動控制系統是未來應用研究的重要方向之一。

另外GPS與INSAR集成組合產生了GPS/ INS系統,實現了兩者的優勢互補,從離散點位測定進入到四維形變場( x,y,z,t)的整體動態精確測定,不僅使GPS變形監測技術范圍更加廣闊,還使大地測量學又派生了一個新的分支——“影像大地測量學(Imageodesy) ”?，F在GPS監測技術不僅可以應用于水庫大壩、各種滑坡的外觀形變監測等精密形變監測中,而且現在GPS等空間測地技術已經開始研究板塊運動、亞板塊運動等問題,這在過去是不敢想象的。GPS等空間測地技術的應用大范圍、整體性地進行地殼運動觀測,將使地殼形變觀測在空間域的控制能力和分辨能力極大地提高,這給GPS等大型工程的變形監測發展帶來了新的機遇,也為推進高精度變形監測的研究注入了新的活力。

在1993年Rock Santerre和Gerhard Beutler還提出了一機多天線概念,但是這種想法只是改進接收機內部結構,是不能降低硬件設備的費用,而且天線的數量非常有限。所謂一機多天線就是一個GPS接收機與多個簡單的GPS天線連接,只用一個接收機處理各天線接收傳送下來的GPS觀測信號。1999年DingXL提出了另一種完全不同的一機多天線的思想并成功研制了一機多天線GPS變形監測系統，既不改變目前已有的GPS接收機結構,而通過一個附加的GPS信號分時器來實現一機多天線。這一思想在設計上是多天線陣列與接收機的連接使用一個時分單通連接開關即GPS多天線轉換開關GMS(GPSMulti antenna Switch)能與任意多個GPS天線相連,由于GMS從一天線轉換置下一天線在返回到該天線時,接收機記錄數據表現為失鎖,同時這種轉換是瞬時完成的當監測區域不大時,重捕獲的時間只需數秒,所以在兩根天線之間轉換時,應作為一個采樣歷元的間隔停留,以便處理軟件識別和區分來自不同天線的數據。當實踐證明,采用一機多天線GPS系統,不僅大大節省硬件設備費用的投入,而且能夠有效地應用于局部變形監測之中。

結束語

GPS 技術應用于變形監測領域,已經有了廣闊的空間,但是目前的高精度的GPS 數據處理軟件的專業化太強,需要很高的專業技術,在普通的應用中有很大的限制。因此,GPS 定位技術作為一種新的很有前途的變形監測方法,它的發展空間還很大,將會越來越趨向于自動化、智能化、經濟化等。

參考文獻

[1] 薛永安. GPS變形監測數據處理方法研究與軟件研制[D]. 太原理工大學 2006

[2] 吳江淮. 建筑物靜態變形監測數據分析與處理[D]. 同濟大學 2007

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關鍵詞：低信噪比；GPS；室內環境；高靈敏度

Abstract: The essence of the indoor environment GPS positioning technology is low SNR signal processing problems, this paper introduces the weak GPS signal acquisition, weak GPS signal code tracking, indoor environment position solution and auxiliary GPS positioning these GPS positioning technology in the indoor environment, and does some main the acquisition algorithm for GPS signal by computer simulation, puts forward some key technical improvement methods, and finally gives a high sensitivity GPS software receiver design scheme.

Key words : low signal to noise ratio; GPS; indoor environment; high sensitivity

中圖分類號: P228.4文獻標識碼:A文章編號：2095-2104（2012）

1．引言

室內環境GPS 定位與導航技術的研究實質上是圍繞室內環境下微弱GPS信號捕獲、跟蹤、處理及其應用展開的，室內環境GPS 應用技術與接收機的弱信號捕獲和跟蹤能力、定位速度、定位精度、信號處理等方面的技術創新密切相關。室內環境GPS 應用技術的豐富內涵與巨大的實用價值吸引了許多科研機構及相關單位的關注，室內環境的導航和定位技術已經成為GPS研究界的一個研究熱點。因此，開展高精度GPS室內定位技術對于實現室內環境下的高精度GPS導航定位，擴展GPS技術的應用領域具有重要意義。

2．微弱GPS 信號捕獲技術

室內環境弱GPS信號捕獲技術是指通過算法來提高接收機的處理增益，使其能夠捕獲一般GPS 接收機所不能捕獲的弱GPS信號，是高靈敏度GPS技術的核心。有兩個因素限制積分累積時間，其一是GPS 信號存在相位反轉情況，一般捕獲方法其積分累積時間不能超過20ms；其二是本地接收機時鐘頻率和收到的GPS信號頻率不匹配，并且積分時間的增加將大大增加需要搜索的多普勒頻點數，這也限制了積分時間。

2.1 相關累積和非相關累計

GPS 信號的捕獲過程就是一個在多普勒頻點和偽碼相位延遲上的二維搜索過程，當累積結果大于設定的門限就表示捕獲成功，反之表明捕獲失敗。常用的改善檢測統計量信噪比的方法有相干積分和非相干積分。由于C/A 碼的周期是1ms，把每個C/A 碼周期的處理結果直接進行累加稱為非相關累計，通過這種方法其檢測統計量信噪比可以得到提升。但是，非相關累計存在所謂的“平方損失”，使信噪比的改善效果大打折扣。相關累積的方法是對輸入的信號按C/A 碼長度進行分段并對應疊加，形成1 個C/A 碼周期長度的疊加信號，再做相關卷積。相關累積能夠顯著提高信噪比，但是，相關累積時間不能太長，原因有二：第一，由于GPS 的導航電文每20ms可能發生比特翻轉，在尚未確定比特起始位置時，相干累積時間不能超過20ms；第二，相關累積的結果乘有系數因子為：sin(πfT)/( πfT)，其中f 是接收信號載波與本地載波的頻率差值。在f 一定的情況下，增大T 會導致函數值變小，相關值衰減會更嚴重。為了能檢測到相關峰，必須將相關峰的衰減限制在可容忍的范圍內，在滿足這個前提下增大相關累積時間T，就意味著要將實際頻差f 控制在更小的范圍內，這樣就必須縮小頻域搜索的步長，在頻域搜索范圍不變的情況下，就必須增加頻域搜索次數，最終會大大延長搜索時間。在相關累積時間T 的選擇上，處理增益的提高與搜索時間很難兼顧。通常情況下我們可以采用相關累積結合非相關累計的方法來對GPS 信號進行捕獲。通過相關累積結合非相關累計的方法可以使GPS 信號的信噪比得到一定的改善同時也可以在一定程度上克服相關累積和非相關累計的缺點。

2.2 估計導航數據最佳組合的圓周相關法

圓周相關算法很適合軟件接收機，基本過程為：對1ms輸入數據尋找C/A 碼的起始點，采樣頻率為5MHz，輸出信號的中心頻率為1.25MHz，獲取方法必須保證在10KHz頻率范圍內實現信號搜索，以覆蓋多普勒頻率，因此搜索的頻率范圍為1250±10KHz，分辨率是1 KHz，產生21 個頻率分量。用Matlab 對圓周相關算法進行仿真，得到GPS 信號捕獲結果如圖1 和圖2 所示，從圖1 中我們可以判斷出，最大相關峰值出現在3169 點處，該點為C/A 碼的起始點。從圖2 可以看出，最高的峰值出現在第15 個頻率點上。從仿真圖可以看出，圓周相關算法能夠很好的完成GPS 信號C/A 碼的捕獲工作。但圓周相關算法對弱信號的捕獲效果不是很明顯，通常情況下可以增加數據長度，在圓周相關算法基礎上，采用相關累積和非相關累積的方法來提高信噪比。

2.3 差分相關捕獲算法

相干累加方法的累加時間選擇問題和非相干累加方法的“平方損失”問題，導致它們在低信噪比應用中存在比較大的局限性。而差分相關捕獲算法則能較好地解決上述兩個問題，既能明顯改善檢測統計量的信噪比，又不會顯著增長捕獲時間。與相干累加相比，差分相關捕獲算法中“差分”的處理使得算法對導航電文的比特翻轉不敏感，差分后的“累加”使算法對相干累加時間長度的要求降低，從而對頻差容忍度較高，捕獲時間不會顯著增長。另外，差分相關捕獲算法中相鄰樣點的噪聲共軛相乘，對噪聲的放大相對較小。因此，差分相關捕獲算法對GPS 弱信號有較好的捕獲效果。用Matlab對差分相關算法的捕獲率進行了仿真，在仿真過程中設定恒虛警率為10-4。圖3 為捕獲率隨載噪比變化曲線，圖4 為捕獲率隨累加次數變化曲線。

從圖3 中可以看到：隨著載噪比的增高，捕獲率迅速提高，并且差分相關捕獲設置門限方式在低噪比30dBHz 就有90%的捕獲率，在32dBHz 就有接近1 的捕獲率。從圖4 可以看到：捕獲率隨累加次數增加而單調上升，在累加次數在28 次時，捕獲率達到99%以上，此時性能已經比較令人滿意了。

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關鍵詞: GPS測繪工程測量；應用

中圖分類號：K826.16 文獻標識碼：A 文章編號：

GPS 技術的出現，對測繪界來說無疑是一場技術革命。隨著全球定位系統（GPS）技術的快速發展，RTK（Real Time Kinematic）測量技術也日益成熟，RTK 測量技術逐步在測繪中得到應用。RTK 測量技術因其精度高、實時性和高效性，使得其在測繪中的應用越來越廣。GPS RTK 技術在測量中的應用，使測量方法發生了質的變化，真正實現了測量的單兵作業，經濟效益是相當可觀的。

1、RTK 技術概述

實時動態（RTK） 測量系統，是GPS 測量技術與數據傳輸技術的結合，是GPS測量技術中的一個新突破。RTK 測量技術是以載波相位觀測量為根據的實時差分GPS 測量技術，其基本思想是： 在基準站上設置1 臺GPS 接收機，對所有可見GPS 衛星進行連續地觀測，并將其觀測數據通過無線電傳輸設備，實時地發送給用戶觀測站。在用戶站上，GPS 接收機在接收GP S 衛星信號的同時，通過無線電接收設備，接收基準站傳輸的觀測數據，然后根據相對定位原理，實時地解算整周模糊度未知數并計算顯示用戶站的三維坐標及其精度。

2、RTK 技術的應用

（1）控制測量為滿足城市建成區和規劃區測繪的需要，城市控制網具有控制面積大、精度高、使用頻繁等特點，城市Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ級導線大多位于地面，隨著城市建設的飛速發展，這些點常被破壞，影響了工程測量的進度，如何快速精確地提供控制點，直接影響工作的效率。常規控制測量如導線測量，要求點間通視，費工費時，且精度不均勻。GPS 靜態測量，點間不需通視且精度高，但需事后進行數據處理，不能實時知道定位結果，如內業發現精度不符合要求則必須返工。應用RTK 技術將無論是在作業精度，還是作業效率上都具有明顯的優勢。

（2）線路中線定線RTK 測量技術用于市政道路中線或電力線中線放樣，放樣工作一人也可完成。將線路參數如線路起終點坐標、曲線轉角、半徑等輸入RTK 的外業控制器，即可放樣。放樣方法靈活，即能按樁號也可按坐標放樣，并可以隨時互換。放樣時屏幕上有箭頭指示偏移量和偏移方位，便于前后左右移動，直到誤差小于設定的為止。

（3）建筑物規劃放線，放線點既要滿足城市規劃條件的要求，又要滿足建筑物本身的幾何關系，放樣精度要求較高。使用RTK 進行建筑物放樣時需要注意檢查建筑物本身的幾何關系，對于短邊，其相對關系較難滿足。在放樣的同時，需要注意的是測量點位的收斂精度，如果點位收斂精度不高的情況下，強制測量則有可能帶來較大的點位誤差。在點位精度收斂高的情況下，用RTK 進行規劃放線一般能滿足要求。

（4）用地測量在建設用地勘測定界測量中，RTK 技術可實時地測定界址點坐標，確定土地使用界限范圍，計算用地面積，在土地分類及權屬調查時，應用RTK 技術可實時測量權屬界限、土地分類修測，提高了測量速度和精度。

（5）大比例尺地形圖測繪中，RTK 技術的應用，使得測圖更加的方便。用RTK測圖，可不用布設圖根控制點，僅依據少量的基準點，即可直接測定地形地物點坐標和高程數據，使用起來非常的方便和快捷，精度也高。比傳統的測量方法更加省時，省力，即提高了效率，又節約了人力，物力。

3、GPS在工程測繪應用中的幾種作業方法

（1）利用GPS靜態定位技術進行首級控制測量， 用動態GPSRTK進行圖根控制加密，采用全站儀進行全數字化野外數據采集，成圖軟件電腦繪制電子圖的方法。

（2）利用GPS RTK直接進行全野外數據采集。內業用數字化成圖軟件繪制電子圖的方法。①無需進行各級控制點和圖根點的加密，僅僅依據一定數量的基準點通過坐標轉換，便可高精度、快速測定地物點的三維坐標數據，通過編碼還可以記錄其屬性數據。②操作簡單、快捷方便效率高。在基準站設置完成開通后，整個系統只需一人持流動站接收機作業，另一人現場繪制草圖和記錄即可完成作業。

（3）利用GPS RTK放樣功能，配合圖板，現場繪制不同比例尺白紙圖。

這種方法僅適用于地面構筑物比較簡單，測量范圍較小的小型市政工程測繪。這種方法和用經緯儀配合小平板測圖的道理一樣。其具體做法是：外業時安置并設置好基準站和流動站，將規劃坐標通過RTK電子手薄編輯輸入到所建文件目錄中，開始測量時，用線放樣功能輸入測段起止點號，此時，電子手薄上會顯示所測量的地物點是在放樣起止點的連線上、還是在連線的左邊或右邊，以及該點到起點的距離及到起止點連線的垂距信息。

4、GPS RTK在測量作業中遇到的具體問題和解決辦法

任何一種先進的儀器設備都有其弊端，GPS RTK也不例外。其主要缺點是對測量環境要求苛刻。由于影響GPS信號傳播和接收的因素較多．實地測繪時又不能像控制布網一樣．可以對控制點周邊環境進行選擇，所以。用GPS RTK進行碎步點采集時，很難暢快淋漓的發揮其作用。

（1）測繪地物點處無接收信號時的測量方法

GPS RTK在測量中經常會遇到這樣的情況：測量地物時，流動站手持桿置于所測地物點上．RTK難以初始化，接收機接受不到信號或信號很弱．無法直接測量出其坐標位置。若等待接受信號。會耗時較多并影響作業效率。遇到這種情況，我們總結出了幾種方法可以有效的測算出其平面坐標。①平移法(或稱借距法)主要是針對矩形地物和線性地物。如樓房、圍墻等。以圍墻為例，要測出圍墻的位置．沿直圍墻兩端并垂直圍墻分別向同側平移出一段距離L，用RTK測出平移后兩端點的平面坐標，繪出草圖、做好標注即可。內業制圖時，再依據草圖平移回L米恢復原位，就可繪出該圍墻。②延伸法主要是針對點狀地物。要測出地物點A點的坐標，任選一點A1，量出A、A1兩點之間的距離L，并在A、Al的延長線上定出一點A2，然后．可用RTK測量出A1、A2兩點的坐標。有了A1、A2兩點的坐標和A、A1兩點之間的距離L(A、A1、A2三點在一條直線上，就可獲得A點的坐標。這兩種方法都是將被測地物點借出一距離，在GPS RTK能夠接收到信號的地方，觀測其點位坐標，然后通過恢復和計算獲得待定點坐標的方法。

（2）測繪地物點不能到達時的測量方法

作業者無法到達要測量的地物點上，或者無法在所測地物點放置RTK接收機。如淹沒在水中的電線桿或煙囪等。遇到這類問題，采用交會法測量其坐標位置非常容易。其做法是：用RTK分別在兩個對準地物點方向連線上各采集兩個坐標點，每兩個坐標點連線交于地物點，有了這四個坐標就可獲得地物點的坐標，繪出其平面位置。

5、結束語

與以往傳統的工程測繪方法對比，GPS 測繪更具時代性意義，同時其定位精準、成本較低、點間無需通視，更重要的是不受自然天氣因素影響，另外設備本身輕巧方便，操作科學簡單，經過二十多年的努力實踐證明，GPS 定位系統是一個準確精度高、全球全天候的智能無線電導航，在工程測量中得到了廣泛的應用。

參考文獻：