GPS測量步驟

GPS測量是利用兩臺(tái)GPS接收機(jī)接受空間軌道上4顆以上GPS衛(wèi)星發(fā)射的載波信號(hào)，通過一定的計(jì)算方法，求出兩臺(tái)GPS接受機(jī)天線相位中心的距離。本節(jié)試介紹GPS全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)在工程測量中的應(yīng)用，包括衛(wèi)星定位測量控制網(wǎng)的布設(shè)、衛(wèi)星定位控制點(diǎn)位的選定及GPS外業(yè)觀測步驟。

一、衛(wèi)星定位測量控制網(wǎng)的布設(shè)

衛(wèi)星定位測量控制網(wǎng)的布設(shè)，應(yīng)符合下列要求:

(1)應(yīng)根據(jù)測區(qū)的實(shí)際情況、精度要求、衛(wèi)星狀況、接收機(jī)的類型和數(shù)量以及測區(qū)已有的測量資料進(jìn)行綜合設(shè)計(jì)。

(2)首級(jí)網(wǎng)布設(shè)時(shí)，宜聯(lián)測2個(gè)以上高等級(jí)國家控制點(diǎn)或地方坐標(biāo)系的高等級(jí)控制點(diǎn);對控制網(wǎng)內(nèi)的長邊，宜構(gòu)成大地四邊形或中點(diǎn)多邊形。

(3)控制網(wǎng)應(yīng)由獨(dú)立觀測邊構(gòu)成一個(gè)或若干個(gè)閉合環(huán)或附合路線:各等級(jí)控制網(wǎng)中構(gòu)成閉合環(huán)或附合路線的邊數(shù)不宜多于6條。

(4)各等級(jí)控制網(wǎng)中獨(dú)立基線的觀測總數(shù)，不宜少于必要觀測基線數(shù)的1.5倍。

(5)加密網(wǎng)應(yīng)根據(jù)工程需要，在滿足精度要求的前提下可采用比較靈活的布網(wǎng)方式。

(6)對于采用GSP-RTK測圖的測區(qū)，在控制網(wǎng)的布設(shè)中應(yīng)顧及參考站點(diǎn)的分布及位置。

二、衛(wèi)星定位控制點(diǎn)位的選定

(1)點(diǎn)位應(yīng)選在土質(zhì)堅(jiān)實(shí)、穩(wěn)固可靠的地方，同時(shí)要有利于加密和擴(kuò)展，每個(gè)控制點(diǎn)至少應(yīng)有一個(gè)通視方向。

(2)點(diǎn)位應(yīng)選在視野開闊，高度角在15°以上的范圍內(nèi)，應(yīng)無障礙物;點(diǎn)位附近不應(yīng)有強(qiáng)烈干擾接收衛(wèi)星信號(hào)的干擾源或強(qiáng)烈反射衛(wèi)星信號(hào)的物體。

(3)充分利用符合要求的舊有控制點(diǎn)。

三、GPS外業(yè)觀測

1.GPS觀測準(zhǔn)備工作

(1)GPS接收儀的一般性檢視

主要檢查接收機(jī)各部件是否齊全、完好，緊固部件是否松動(dòng)與脫落，設(shè)備的使用手冊及資料是否齊全等。

(2)通電檢驗(yàn)

通電檢驗(yàn)的主要項(xiàng)目包括:設(shè)備通電后有關(guān)信號(hào)燈、按鍵、顯示系統(tǒng)和儀表工作情況，以及自測試系統(tǒng)工作情況。當(dāng)自測試正常后，按操作步驟進(jìn)行衛(wèi)星捕獲與跟蹤，以檢驗(yàn)其工作情況。

(3)試測檢驗(yàn)

試測檢驗(yàn)主要是檢驗(yàn)接收機(jī)精度及其穩(wěn)定性。試測檢驗(yàn)是在不同長度的基線上進(jìn)行，兩臺(tái)GPS接收機(jī)所測的基線長與標(biāo)準(zhǔn)值比較，以確定接收機(jī)的精度和穩(wěn)定性。通常至少應(yīng)在每年使用接收機(jī)前進(jìn)行一次檢驗(yàn)。

(4)編制GPS衛(wèi)星可見性預(yù)報(bào)及觀測時(shí)段的選擇

GPS定位精度與觀測衛(wèi)星的幾何圖形有密切關(guān)系，衛(wèi)星幾何圖形的強(qiáng)度越好，定位精度越高，從觀測站觀測衛(wèi)星的高度角越小，衛(wèi)星分布范圍越大，則幾何精度因子GDOP值越小，定位精度越高，通常要求GDOP值小于6。

通常GPS接收機(jī)的商用數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)都帶有衛(wèi)星可見預(yù)報(bào)軟件。使用軟件時(shí)，需在當(dāng)前子目錄下存有前觀測時(shí)衛(wèi)星星歷文件;調(diào)入預(yù)報(bào)軟件后，輸入預(yù)計(jì)觀測站的概略坐標(biāo)、預(yù)計(jì)觀測日期和觀測衛(wèi)星的高度的截止角。軟件首先讀取前期衛(wèi)星星歷文件的衛(wèi)星日程表，軟件按預(yù)計(jì)觀測日期計(jì)算衛(wèi)星位置，再利用測站坐標(biāo)計(jì)算衛(wèi)星高度角，選取高度角大于高度的截止角的所有衛(wèi)星進(jìn)行預(yù)報(bào)，按時(shí)間順序列出所有可見衛(wèi)星信息。

2.觀測工作

觀測工作包括天線安置，GPS接收儀安置與操作，氣象參數(shù)測定及測站記錄等。

(1)天線安置

天線的精確安置是實(shí)現(xiàn)精密定位的前提條件之一。通常情況下，天線應(yīng)盡量利用三腳架安置在標(biāo)志中心的垂線方向上，直接對中;天線的圓水準(zhǔn)泡必須居中;天線定向標(biāo)志線應(yīng)指向正北，并顧及當(dāng)?shù)卮牌堑挠绊懀詼p弱相位中心偏差的影響，定向誤差一般不應(yīng)大于土5°。

天線安置后，應(yīng)在各觀測時(shí)段的前后各量取天線高一次。兩次量高之差不應(yīng)大于3mm。取平均值作為最后天線高。如果互差超限，應(yīng)查明原因，提出處理意見，記入觀測記錄。

(2)安置GPS接收儀

在離天線的適當(dāng)位置的地面上安放接收儀，用電纜把接收儀與電源、天線及控制器連接好，確認(rèn)無誤后，打開電源開關(guān)，進(jìn)行預(yù)熱和靜置。

(3)開機(jī)觀測

觀測的主要任務(wù)是捕獲GPS衛(wèi)星信號(hào)并對其進(jìn)行跟蹤、接收和處理信號(hào)，以獲取所需的定位觀測數(shù)據(jù)。