GPS准动态测量及精度分析

李志军

摘要：随着时代的进步，我国测绘事业也开拓了更大的发展空间，其中以空间大地测量技术为推动其进步的主要主力。在进行空间大地测量中，人们大多数采用GPS准动态测量技术，因为GPS准动态测量技术不但能够满足与空间大地测量相关的规范和要求，而且与其它测量技术相比，更加节约时间、节约资源、效率高。本文就GPS准动态测量技术的测量方式、精度分析及其优缺点进行探讨。

1.GPS准动态测量技术的特点和测量方法

1.1 GPS准动态测量技术的特点

与GPS RTK测量技术相比，GPS准动态测量技术有以下特点：在利用GPS准动态测量技术进行野外数据采集时，它可以和GPS RTK测量技术一样在待测点上只需要对几个历元进行观察就可以得出结论，可是GPS RTK测量技术在观察时需要进行数据链通讯，然而GPS准动态测量技术却不需要。因此，GPS准动态测量技术被广泛用于路线测量、图根测量、剖面测量、大比例地形碎部测量等一些没有通信数据链测区域而且对于精确定位结果不太着急的工程测量中。

1.2 GPS准动态测量技术的测量方法

在进行测量之前，测量者可以通过利用所掌握的测区附近的资料的方法来求取测量对象准确的转换参数。而后把GPS基准站架设在测区内的已知控制点中，然后对每一个流动站的GPS准动态测量器进行静态初始化。在进行完初始化后，各个流动站就可以采集测区的碎部点，而且只需要五到十秒就可以采集完成一个碎部点。测量人员在移动测量仪器时要保证仪器的初始化不丢失，因为只有这样才可以对测区进行持续的数据采集，只要在某一个点初始化丢失，测量人员就要再次对仪器进行初始化。不管是测量之前还是测量完成抑或测量过程中，只要得出测区某一碎部的测量结果，就要对其进行坐标检核。在完成测区的数据采集后，测量人员还要进行基线解算、网平差等方式对数据进行处理，然后把求取的数据和事先在测区测取的转换参数相结合，进行坐标转换，最后各个测量点的三维坐标值就可以被求出。

2.GPS准动态的测量精度分析

从理论上讲，GPS准动态测量技术可以达到厘米级别的定位精度。静态初始化是保证GPS准动态测量在不断运动中取得厘米级测量误差的主要因素。利用GPS准动态测量技术只需八到十分钟就可以完成20千米以内测区的测量结果。完成了静态初始化以后，测量人员就可以适当的移动GPS天线来进行GPS准动态测量。在移动的过程中，想要保证测量结果有很高的精确度，就要在移动GPS时保证卫星定位不中断。可是在移动的过程中，一旦卫星中断，那么定位的精准度就会大大减弱，这时，检测人员就要对GPS再次进行初始化。只有保证在测量时有五颗以上的卫星且流动点与基准线之间有20千米以内的距离才可以利用这种检测方式。为了对测验的数据进行可靠性和精准度的分析，大多数工程部门在进行工程作业之前都会用GPS准动态测量技术来对测区附近已知的GPS点进行三维坐标测量，监测点精度等级为GPS D级，其高程精度达到四等水准点精度。

3.影响GPS准动态测量技术测量精度的因素

3.1 测区坐标转换参数求解

基准点的精度、密度和分布状况都在很大程度上影响着坐标转换参数的求解。所以，在测量时要选取在测区周围均匀分布着的且精度高的控制点。从GPS准动态测量技术现在的的发展水平来看，一般规定每一个测区最好选取3个到6个基准点。在取点结束后，工作人员应该选取多个不同的基准点的匹配方案，并且应用多种坐标转换参数的求解方法来计算，最后把计算出的坐标转换参数进行比较，从中选取残差最小、精度最高并且能够把整个测区都能够检测起来的参数。因为已知点两套坐标的精度和测区内点位的分布状况都关系着坐标转换参数求解后的结果，因此，可以说坐标转换参数具有一定的区域性，所以它只能够对圈定的区域和与其相近的外侧区域进行监测。

3.2 选择适合的坐标转换方式

近些年来，被广泛应用的坐标转换方法有两种（两种的种类名称）：赫尔墨忒转换法是其中一种，它的工作原理是：坐标从WGS84基准到地方椭球基准之间的转换，它是利用地图投影的原理，从而得到想要的网格坐标；把WGS84坐标直接转换成地方网格坐标是坐标转换最直接的方式。测区已知点的分布状况和需要监测结果的精准度是决定测量人员选择哪一种坐标转换方法的重要因素。一般来说，当监测人员并没有得到精确的椭球和地图投影信息，最常见的是选取将WGS84坐标转换成地方网格坐标的转换方式。

3.3 选择适合的野外作业方法

如果是由于控制点精度较低或者是分布不均匀的原因造成测区求解后的转换参数精度低，可以得出结果后在测区架设两台基准站来弥补因控制点精度低而导致转换参数精度较低的问题。其中具体做法如下：在基准站的选取上，在测区内选取两个相距2千米到5千米左右的测量区域而且是测量结果中精度最高的控制点，然后在这两个控制点上分别架设一台GPS准动态基准站，其它的流动站GPS和上一次测量一样进行准动态数据采集。最后进行采集的数据处理，架设的两个基准站采集的所有基线都要进行求解，并且对这两个点进行网平差计算，如此一来，求解出的结果精准度就会有所提高，而且比之前的数据更加具有代表性，最终对这两个基准站测量出的结果进行参数转换。

3.4 后续数据处理方式

在后续的数据处理中求解基线时要保证整周未知数都能够被准确的解出，以此来保证GPS准动态测量具有较高的精准度。如果整周未知数解出的结果与与实际不符或者根本解不出来，该点的检测数据就应该被舍弃或者被重新测量。在数据的后续处理中，剔除基线解粗差是其必要解算环节，它是保证测区点位拥有较高精准度和可靠性的主要前提。

4.造成GPS准动态测量误差的因素及其预防措施

在对GPS准动态测量进行精度分析时，笔者认为有以下四个影响测量结果的主要因素：

（1）進行参数转换时产生的误差

在进行数据的参数转换时，转换参数产生的误差在很大程度上对监测结果会产生影响。如果在转换参数时，计算出的结果是错误的或者有很大的误差，不管测区中每个测点检测得出的结果多么的精确，其最终的结果都会是错误的。因此，在进行参数转换时，所选择的转换点必须要均匀的分布于测区的周围，而且在进行参数转换时要选择多组数据，而后进行分析，以此来减少甚至避免粗差和错误的产生。

（2）基准站位置选取不合理

监测时，基准站没有架设在测区的中心区域，或者基准站的周围存在一些干扰卫星信号和无线电波发射物体等，都会对观测的数据造成影响。因为基准站架设位置的准确与否直接影响着观测的结果。

（3）作业人员操作器械产生的误差

当作业人员对接收机进行对中、整平等操作时，或多或少会产生一些数据误差。通过提高作业人员的观测水平、一个点进行多次观测等方法都可以降低操作产生的误差。

5. GPS准动态测量技术的观测建议

5.1尽量缩短测区中参考站与流动站之间的距离。

随着观测距离的拉长，观测误差也会随之增加，然而增加的多少则由转换参数能够控制的范围和精度决定的。所以，在观测时应该尽可能的缩短参考站与流动站之间的距离，以如今的技术来看，两站的距离在3千米到五千米之间为宜。

5.2 谨慎的选取坐标转换参数控制点

在进行测区坐标转换参数求解时，要选取精度高的控制点而且尽可能的避免“外推”点的选取，以此来保证最终得出的结果最为精确。

5.3 选取开阔的测区

在测区的选择上，要尽可能的选择宽广的地方，而且测点的选取应该尽量的避免障碍物，要保证至少有五颗卫星的前提下进行测量，否则测量的精度将会大大减弱。

结语：总而言之，GPS准动态测量技术虽然有一些缺陷，可是经过以后的精化和操作人员的细致操作，测量的结果一定会更加精确。而且GPS准动态测量技术在今后很长一段时间内都会有非常广泛的应用，而且发展前景也是相当的广阔。