[摘要]GPS靜態(tài)定位測量技術(shù)在小范圍地區(qū)可以進(jìn)行控制測量、布設(shè)圖根點和進(jìn)行碎部測量等，該文討論了該技術(shù)的原理方法，對GPS靜態(tài)定位測量從控制網(wǎng)的布設(shè)、觀測、數(shù)據(jù)處理進(jìn)行了探討，并結(jié)合實例為今后工作提供一些經(jīng)驗和借鑒。
[關(guān)鍵詞]GPS 測量 工程
1GPS靜態(tài)定位原理
GPS靜態(tài)定位（static GPS positioning）通過在多個測站上進(jìn)行同步觀測，確定測站之間相對位置的GPS定位測量[1]。
2GPS控制網(wǎng)的布設(shè)
2.1基本原則
各級GPS網(wǎng)一般逐級布設(shè)，在保證精度、密度等技術(shù)要求時可跨級布設(shè)；各級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、接收機類型和數(shù)量、測區(qū)已有的資料、測區(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)計原則進(jìn)行；各級GPS網(wǎng)最簡異步觀測環(huán)或復(fù)合線路的邊數(shù)B級應(yīng)不大于6條，C級應(yīng)不大于6條，D級應(yīng)不大于8條，E級應(yīng)不大于10條；各級GPS網(wǎng)點位應(yīng)均勻分布，相鄰點間距離最大不不宜超過該網(wǎng)平均點間距的2倍；新布設(shè)的GPS網(wǎng)應(yīng)與附近已有的國家高等級GPS點進(jìn)行聯(lián)測，聯(lián)測點數(shù)不應(yīng)少于3點。
2.2技術(shù)設(shè)計
GPS控制網(wǎng)布測前應(yīng)進(jìn)行技術(shù)設(shè)計，以得到最優(yōu)的布測方案。根據(jù)任務(wù)的需要，收集測區(qū)范圍既有的國家三角網(wǎng)、導(dǎo)線點、天文重力水準(zhǔn)點、水準(zhǔn)點、甚長基線干涉測量站、衛(wèi)星激光測距站、天文臺和已有的GPS站點資料，包括點之記、網(wǎng)圖、成果表、技術(shù)總結(jié)等。搜集測區(qū)范圍內(nèi)有關(guān)的地形圖、交通圖及測區(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)計前，應(yīng)對上述資料分析研究，必要時進(jìn)行實地勘察，然后進(jìn)行圖上設(shè)計。
2.3選點
選點人員按照技術(shù)設(shè)計在實地選點并應(yīng)充分了解和研究測區(qū)情況，特別是交通、通訊、供電、氣象及大地點等情況。選點時應(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，視場內(nèi)障礙物的高度角不宜超過15°；遠(yuǎn)離大功率無線電發(fā)射源（如電視臺、電臺、微波站等），其距離不小于200m；遠(yuǎn)離高壓輸電線和微波無線電信號傳送通道，其距離不得小于50m；附近不應(yīng)有強烈反射衛(wèi)星信號的物件（如大型建筑物、水面等）；交通方便，盡量選取車輛能夠直達(dá)并有利于其他測量手段擴展和聯(lián)測；地面基礎(chǔ)穩(wěn)定，易于點位的保存；充分利用符合要求的舊有控制點；選站時應(yīng)盡可能使測站附近的小環(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
選點完成后應(yīng)在實地埋設(shè)標(biāo)石，各級GPS點的標(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GPS點混凝土標(biāo)石灌制時，均應(yīng)在標(biāo)石是表面壓印控制點的類級、埋設(shè)年代，B、C級GPS點還應(yīng)在標(biāo)石側(cè)面壓印“國家設(shè)施 請勿碰動”字樣。埋石后按實際情況繪出GPS點之記，著重標(biāo)明去往該標(biāo)石的道路通達(dá)情況。
3工程實例
3.1概況
南疆鐵路位于新疆天山山脈以南，全線總長約為1500公里。是新疆南疆地區(qū)對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)濟又好又快發(fā)展；隨著南疆經(jīng)濟的快速發(fā)展，作為“單線運營”的南疆鐵路日趨飽和，同時鐵路運力緊張與運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)“庫阿二線”，具有十分重要的意義。本實例選取了《改建鐵路南疆線庫爾勒至庫車增建第二線工程D級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)國家控制點稀少加之破壞嚴(yán)重，根據(jù)《全球定位系統(tǒng)（GPS）測量規(guī)范》（GB/T 18314―2009）的要求及為滿足實際工作的需要，特加密GPS控制網(wǎng)，等級為D級，共布設(shè)12個點，其中原有國家控制點5個，參與解算3個，新布設(shè)控制點7個，平均邊長約為5km。原有國家控制點精度良好，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：
同步圖形擴展式布網(wǎng)擴展速度快，圖形強度較高，且作業(yè)方法簡單，加之本次勘測定界項目為線性工程故采用同步圖形擴展式布網(wǎng)。本次共投入Trimble R4雙頻GPS接收機2臺套、Trimble R8 GNSS雙頻GPS接收機2臺套，采用邊連式的作業(yè)方式施測。
3.3觀測
作業(yè)調(diào)度者根據(jù)測區(qū)地形和交通狀況、并對基線的最短觀測時間、衛(wèi)星可見性等因素綜合考慮，編制觀測計劃表，按該表對作業(yè)組下達(dá)相應(yīng)階段的作業(yè)調(diào)度命令；選擇最佳時間段觀測，同時依照實際作業(yè)的進(jìn)展情況及時做出必要的調(diào)整。
外業(yè)觀測要求：①GPS接收機在開始觀測前，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，其對中誤差不應(yīng)大于3mm ；測前、測后分別量取腳架三邊儀器高，取平均值計入觀測手簿。②每時段觀測時間為≥60min，數(shù)據(jù)采樣間隔為15s。觀測過程中隨時注意GPS接收機工作狀況；每30min記錄一次測站信息、接收衛(wèi)星數(shù)、衛(wèi)星號、衛(wèi)星健康狀況、各通道信噪比、相位測量殘差、實時定位的結(jié)果及其變化、PDOP值、存儲介質(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)記錄在測量手簿的備注欄內(nèi)，并及時報告調(diào)度組織者并相應(yīng)延長觀測時間。③采集的數(shù)據(jù)要及時轉(zhuǎn)存至計算機中備份，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)平差兩個階段，網(wǎng)平差又分為三維無約束平差和約束平差。本次數(shù)據(jù)處理采用美國天寶公司的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坐標(biāo)成果。
4結(jié)語
GPS作為一種全新、快捷可靠的高精度測量手段，正對測量的暢通技術(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)一般點位選擇靈活性較差，活動范圍較小，觀測時間較短。測量網(wǎng)的設(shè)計無需像常規(guī)測量網(wǎng)設(shè)計那樣考慮點的通視、邊的相似、觀測角的大小等因素，非常適合地形條件困難地區(qū)、局部重點工程。同傳統(tǒng)測量方式相比，可極大地降低了勞動作業(yè)強度，減少工作量，提高作業(yè)效率。正常觀測條件下，GPS作業(yè)方式可以得到很高的平面觀測精度。
參考文獻(xiàn)
[1]中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T18314-2009 《全球定位系統(tǒng)（GPS）測量規(guī)范》。北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社2009.
[關(guān)鍵詞]GPS 測量 工程
1GPS靜態(tài)定位原理
GPS靜態(tài)定位（static GPS positioning）通過在多個測站上進(jìn)行同步觀測，確定測站之間相對位置的GPS定位測量[1]。
2GPS控制網(wǎng)的布設(shè)
2.1基本原則
各級GPS網(wǎng)一般逐級布設(shè)，在保證精度、密度等技術(shù)要求時可跨級布設(shè)；各級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、接收機類型和數(shù)量、測區(qū)已有的資料、測區(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)計原則進(jìn)行；各級GPS網(wǎng)最簡異步觀測環(huán)或復(fù)合線路的邊數(shù)B級應(yīng)不大于6條，C級應(yīng)不大于6條，D級應(yīng)不大于8條，E級應(yīng)不大于10條；各級GPS網(wǎng)點位應(yīng)均勻分布，相鄰點間距離最大不不宜超過該網(wǎng)平均點間距的2倍；新布設(shè)的GPS網(wǎng)應(yīng)與附近已有的國家高等級GPS點進(jìn)行聯(lián)測，聯(lián)測點數(shù)不應(yīng)少于3點。
2.2技術(shù)設(shè)計
GPS控制網(wǎng)布測前應(yīng)進(jìn)行技術(shù)設(shè)計，以得到最優(yōu)的布測方案。根據(jù)任務(wù)的需要，收集測區(qū)范圍既有的國家三角網(wǎng)、導(dǎo)線點、天文重力水準(zhǔn)點、水準(zhǔn)點、甚長基線干涉測量站、衛(wèi)星激光測距站、天文臺和已有的GPS站點資料，包括點之記、網(wǎng)圖、成果表、技術(shù)總結(jié)等。搜集測區(qū)范圍內(nèi)有關(guān)的地形圖、交通圖及測區(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)計前，應(yīng)對上述資料分析研究，必要時進(jìn)行實地勘察，然后進(jìn)行圖上設(shè)計。
2.3選點
選點人員按照技術(shù)設(shè)計在實地選點并應(yīng)充分了解和研究測區(qū)情況，特別是交通、通訊、供電、氣象及大地點等情況。選點時應(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，視場內(nèi)障礙物的高度角不宜超過15°；遠(yuǎn)離大功率無線電發(fā)射源（如電視臺、電臺、微波站等），其距離不小于200m；遠(yuǎn)離高壓輸電線和微波無線電信號傳送通道，其距離不得小于50m；附近不應(yīng)有強烈反射衛(wèi)星信號的物件（如大型建筑物、水面等）；交通方便，盡量選取車輛能夠直達(dá)并有利于其他測量手段擴展和聯(lián)測；地面基礎(chǔ)穩(wěn)定，易于點位的保存；充分利用符合要求的舊有控制點；選站時應(yīng)盡可能使測站附近的小環(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
選點完成后應(yīng)在實地埋設(shè)標(biāo)石，各級GPS點的標(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GPS點混凝土標(biāo)石灌制時，均應(yīng)在標(biāo)石是表面壓印控制點的類級、埋設(shè)年代，B、C級GPS點還應(yīng)在標(biāo)石側(cè)面壓印“國家設(shè)施 請勿碰動”字樣。埋石后按實際情況繪出GPS點之記，著重標(biāo)明去往該標(biāo)石的道路通達(dá)情況。
3工程實例
3.1概況
南疆鐵路位于新疆天山山脈以南，全線總長約為1500公里。是新疆南疆地區(qū)對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)濟又好又快發(fā)展；隨著南疆經(jīng)濟的快速發(fā)展，作為“單線運營”的南疆鐵路日趨飽和，同時鐵路運力緊張與運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)“庫阿二線”，具有十分重要的意義。本實例選取了《改建鐵路南疆線庫爾勒至庫車增建第二線工程D級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)國家控制點稀少加之破壞嚴(yán)重，根據(jù)《全球定位系統(tǒng)（GPS）測量規(guī)范》（GB/T 18314―2009）的要求及為滿足實際工作的需要，特加密GPS控制網(wǎng)，等級為D級，共布設(shè)12個點，其中原有國家控制點5個，參與解算3個，新布設(shè)控制點7個，平均邊長約為5km。原有國家控制點精度良好，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：
同步圖形擴展式布網(wǎng)擴展速度快，圖形強度較高，且作業(yè)方法簡單，加之本次勘測定界項目為線性工程故采用同步圖形擴展式布網(wǎng)。本次共投入Trimble R4雙頻GPS接收機2臺套、Trimble R8 GNSS雙頻GPS接收機2臺套，采用邊連式的作業(yè)方式施測。
3.3觀測
作業(yè)調(diào)度者根據(jù)測區(qū)地形和交通狀況、并對基線的最短觀測時間、衛(wèi)星可見性等因素綜合考慮，編制觀測計劃表，按該表對作業(yè)組下達(dá)相應(yīng)階段的作業(yè)調(diào)度命令；選擇最佳時間段觀測，同時依照實際作業(yè)的進(jìn)展情況及時做出必要的調(diào)整。
外業(yè)觀測要求：①GPS接收機在開始觀測前，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，其對中誤差不應(yīng)大于3mm ；測前、測后分別量取腳架三邊儀器高，取平均值計入觀測手簿。②每時段觀測時間為≥60min，數(shù)據(jù)采樣間隔為15s。觀測過程中隨時注意GPS接收機工作狀況；每30min記錄一次測站信息、接收衛(wèi)星數(shù)、衛(wèi)星號、衛(wèi)星健康狀況、各通道信噪比、相位測量殘差、實時定位的結(jié)果及其變化、PDOP值、存儲介質(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)記錄在測量手簿的備注欄內(nèi)，并及時報告調(diào)度組織者并相應(yīng)延長觀測時間。③采集的數(shù)據(jù)要及時轉(zhuǎn)存至計算機中備份，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)平差兩個階段，網(wǎng)平差又分為三維無約束平差和約束平差。本次數(shù)據(jù)處理采用美國天寶公司的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坐標(biāo)成果。
4結(jié)語
GPS作為一種全新、快捷可靠的高精度測量手段，正對測量的暢通技術(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)一般點位選擇靈活性較差，活動范圍較小，觀測時間較短。測量網(wǎng)的設(shè)計無需像常規(guī)測量網(wǎng)設(shè)計那樣考慮點的通視、邊的相似、觀測角的大小等因素，非常適合地形條件困難地區(qū)、局部重點工程。同傳統(tǒng)測量方式相比，可極大地降低了勞動作業(yè)強度，減少工作量，提高作業(yè)效率。正常觀測條件下，GPS作業(yè)方式可以得到很高的平面觀測精度。
參考文獻(xiàn)
[1]中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T18314-2009 《全球定位系統(tǒng)（GPS）測量規(guī)范》。北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社2009.
