颜伟
建湖县新华勘测有限公司
【摘要】本文对GPS的测量应用和结构特点进行了阐述，同时结合GPS在工程测量中的应用，阐述了GPS在工程测量中的优越性和提高GPS的观测精度的方法。
【关键词】GPS；精度提高。
1引言
GPS是全球定位系统的简称，即GlobalPositioningSystem，是一种以卫星为基础的无线电卫星导航定位系统，不单单具有全球性、全天候、全能性、连续性和实时性的精密定位以及三维导航功能，同时具有优良的抗保密性和干扰性。因此，GPS技术在工程测量、大地测量、航空摄影测量等测绘领域中应用广泛。
2GPS系统的概述
1959年人造卫星用于地球上点的定位研究就已经开始了，GPS系统经历三个阶段：1973一1979年为原理可行性验证阶段；1979一1984年为系统的研制与试验阶段；此后的工程发展与完成阶段，由于“挑战者”号航天飞机失事，由1988年推迟到1994年完成。目前GPS系统已经完全投入生产使用，耗资美元数百亿。目前俄罗斯也研制了GLONASS卫星导航系统，而同时兼容美国GSP卫星和俄罗斯GLONASS卫星的接收机也已经创造出来，例如GNSS双星座系列的接收机。由于各个系统之间的相互弥补，卫星的可见性得到了增强，定位精度得到了提高，使得利用卫星导航、利用卫星定位等服务将更便捷。
3GPS系统的组成
空间卫星部分、地面控制部分以及用户部分是GPS定位系统组成的三部分：
3.1空间卫星部分
各轨道平面上分布的21+3颗卫星组成了空间部分，有3至4颗卫星分布在每个轨道上，对赤道面的倾角为55度，两轨道面之间的夹角为60度，轨道高约20000千米，运行周期大概是12小时，这样的卫星的布局是为了保证在任何时间、全球任意位置都能同时收到4颗以上的卫星信号。微型计算机、轻便的原子钟、发射设备和电子存储是每个卫星上必备的，它们均由太阳能电池提供电源。卫星上备有少量燃料，用来调节卫星的轨道姿态，如果某卫星出现故障，备用卫星可随时根据地面控制站的命令飞往指定地点，进入工作状态。
3.2地面监控部分
整个系统的中枢就是地面控制部分。5个监测站、1个主控站、3个注入站组成地面监控部。美国本土Colorad是1主控站的位置。在印度洋、太平洋、大西洋是3个注入站的分布所在，5个监测站除位于主控站和3个注入站处的4个站外，另一个监测站设立在夏威夷。保证整个系统的正常运转是控制部分的主要任务，具体内容分为采集各类观测数据，计算卫星星历、卫星钟的误差和漂移，调整和管理整个系统的工作状态等。各项定位信息和改正数，组成电文输入到卫星存储器，以一组原子钟为基础，建立和维护一个高精度的GSP时间系统.
3.3用户部分
所有使用接收机完成授时、定位等服务的整体是GPS系统用户部分。由主机、天线和电源组成用户接收机部分。石英振荡器与微电脑组成了主机的核心，同时具备相应的输入、输出设备和对应的接口。在专用软件控制下主机进行对整个设备系统状态进行检查、对作业卫星选择、数据采集、加工、传输、处理和存储、报警和部分非致命故障的排除，承担整个系统的自动管理。天线通常采用全方位的，以做到对视场中来自各个方位的卫星信号进行有效的采集。因为卫星信号相对较弱，一个放大器将安装在天线基座中，将信号放大后，再由同轴电缆输入回主机。电源部分为天线和主机供电，可使用蓄电池经整流、也可以使用稳压处理的市电。
根据用户接收机的用途，可将接收机分为三种类型：授时型接收机、测量型、导航型。
4GPS在工程测量中的应用
通常情况下，GPS技术在工程测量中的应用，需要结合着工程周边的实际交通状况和工程的实际要求的决定，在考虑工程建设与该地的实际发展状况相结合的同时，还需要将该地工程测量规模考虑进去，这样工程测量的精度才能从根本上确保，在避免成本浪费的同时，还能缩短测量时间。
根据现阶段GPS在工程测量应用中的实际状况，GPS系统的构建，有几个条件必须满足：
第一，布网等级在GPS网构建时应该考虑在内，应对整个GPS网的实际密度和精度进行确定，使得在测量活动开始后，避免因密度或精度或不准确而对整个工程测量的结果造成影响。
第二，不同于其他测量方式的，在整个GPS网的布置中，技术人员需要将标石的实际应用状况和已有的控制点考虑在内，确保其在GPS网中得到充分的应用。尤其是反应不好的GPS的校核点和约束点，其网内位置与自身能否得到利用，GPS的测量精度有着直接的联系，同时对工程四周的精度控制有着密切影响。
第三，在GPS技术应用前，GPS布网活动应从算点着手，以边连、点连等混合方式连续构成整体网。连接后应便于组成较长的异步环、同步环和复测基线，使GPS网具有较强的几何强度，同时具有多余观测及尽量做到重复设站，让GPS网的可靠性得到保证，确保GPS网的整体精度。
6GPS应用的观测精度提高的措施
（1）观测时机要良好的掌握，根据施工经验观测时间应选择在上午，卫星信号质量相对较好，阴雨天气应尽量避免作业。
（2）如果工程面积范围较广，GPS网拥有较多的点数，网的规模也相对较大，然而参加观测的接收机却数量有限，遇到通讯及交通不便时，应进行分区观测。为了使GPS网的整体性得到增强，GPS网的精度得到提高，公共观测点应在相邻分区设置，同时保证不得少于3个观测点数量，重复观测次数不小于0.6。
（3）接收机在开始记录观测数据后，应对关观测卫星数量、导航定位结果及其变化、存储介质记录、卫星号等情况及时观察。
（4）随机软件负责处理GPS测量的数据传输和处理，只要接收卫星已知数据的数量、精度和信号的质量和得到保证，符合精度要求的控制点三维坐标即可准确地求出。由于卫星信号质量的原因，需反复进行基线解算，理想的控制点平差结果才能求得。
（5）放置于建筑施工操作层上的接收机，架设点除了要满足GPS定位的基本要求外，还应保证施测时施工作业层的其它工作干扰最小，避免其它工种作业对GPS观测产生影响。
（6）在进行工程施工GPS定位外业测量工作之前，必须做好施测前的在建工程周边情况及资料收集、器材筹备及人员准备、观测计划拟定、GPS仪器检校及技术设计书编写等工作。
（7）在使用GPS进行外业测量定位前，要做好事前调研，特别是需要掌握建设工程周边情况、收集相关资料、准备好工程测量所需要的器材、调配使用专业技术人员、制定好观测计划、检查GPS设施、编写好技术设计书等，只有各个方面准备好以后，才能进行测量与定位。在操作中，人员的问题是关键，只有充分保证操作人员技术能力强、熟练程度高，才能正确使用仪器设备，熟悉应用各部分测量技术，按标准和规范执行测量步骤。观测时机也是一个决定因素，时机的把握与选择一定要准确，通过实践，我们认为晴天的上午是测量的最佳时间，这时候卫星信号是最强大的，GPS网能够有效搜索并进行灵活多样的选点、布网，不受天空与地面任何限制，特别是通视和网形的影响能够减少到最低点，一定要避开短边，保证观测时间够用，数值观测充足。
7结语
在工程测量中GPS系统的应用，在工程测量精度提高的同时，工程施工活动的顺利进行也必须得到保证。针对GPS工程测量精度的提高，在需要优质测量仪器的同时，也要培训测量人员的规范操作。只有如此，才能使得GPS的测量精度从根本上提高，才能即满足工程测量需求，又对工程测量的发展起到推进作用。
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