GPS在实际测量应用中若干问题探析

前言

随着科学技术和信息化不断进步，社会上逐渐出现一种全新的技术，即GPS技术。这项技术主要是采用精密的全球卫星导航系统进行实时定位。相比于传统方式定位技术，这种全新定位系统有着诸多优势。例如，GPS技术拥有较高的精确性，在测定目标时所需时间较短，并且每个观测站间无需应用通视，可以更立体化的显示统一地理三维坐标，这些优势都将使煤矿勘测平面控制测量效率得到提升，GPS技术现已在多个领域实现了重要价值。以下笔者将结合自身多年工作经验，从GPS在实际测量应用中的若干问题进行阐述。

伴随着改革开放，我国在经济、技术领域实现快速发展。经济、技术等方面的发展同时又极大地促进我国测量事业的发展以及测量的现代化。测量工作是一项相对繁琐的任务，这就急需一项切实可行技术，保证正常工作以及管理的有序进行。随着科技的进步，一项新的技术-GPS系统应运而生，它以其强大性能优势迅速跻身为我国测量工作中必备的技术系统。通过应用GPS系统，一方面提高工作效率，另一方面也极大地促进了该项事业的长足发展。

一、关于GPS技术的概述

GPS工作系统中包含了24颗时钟操控测距信号广播定时的卫星，处于星座中的每一颗卫星操控时钟都会和标有GPS的内部系统保持时间上的同步性。当用户的接收机接收到来自卫星发出含有定时信息的测距信号时，系统将会自动计算出测距信号到达接受地点所消耗的时间，再根据S=v·t，用到达时间乘以光的速度即可得到卫星与用户间的距离。在这一测量过程中，用户始终处于以卫星为球心的球面某一点上。假如用第二颗卫星同时发出信号确定用户的位置，则会将用户看作为以第二颗卫星为球心的球面某点上，这样同一时间内用户就会被定为在不同的两个球面的同一点上。此后使用三颗卫星，按照上面叙述进行，这时可将用户定位到第三个球面上，并且第三个球形将会与前两个球形出现相交的两点，其中有一点一定是用户的真正位置。RTK是当前GPS最新的动态技术，有人估计它将会从根本上改变传统测量方法，进而走向轻松、便捷的测绘时代。

RTK中心问题便是：精度、速度以及作用距离。然而这三个方面并不是彼此独立的，而是互相制约、互相影响的。抛开精度谈距离，或是撇开距离谈速度等均是毫无任何意义的。

二、RTK的精度问题

RTK精度一般也是RTK主板标称精度，实际上精度出现损失最大也最不可避免的便是坐标间的转换，当前应用最为广泛的是国家80以及北京54坐标系统。但这两个坐标系和WGS-84并无确定的转换关系，若想用RTK测量便一定要应用四参数或者七参数来求解。而所得出的参数往往不能够准确描述出它们之间的关系，也就是说，转换过程会出现误差。所求得的参数也有自身的适用范围，某个区域不可能完全或是完全不可能适用到另一个区域当中，不同区域应计算出具体的参数。在实际工作中应用小范围参数去做大范围的工作，或是使用条形区域参数来测量方形其余的办法一定行不通。如果想得到理想的RTK测量结果，相對更好的办法是应用静态GPS平方差结果求出大面积的参数，且在测量前做出必要的验证。若是无静态GPS测量结果，便只能使用RTK测量保证精度且分布均匀的已知点，现场求出四参数或者七参数，然后按照参数结果判断出参数的准确性，而且还要做出必要的检核。

三、RTK的距离问题

RTK作用距离是其移动站能接收基准站差分数据链信号的最大距离，这一距离由于使用的数据链方式存在差异，其大小也不同。例如，使用数传电台，起作用通常大于在10公里，然而这并不是说数据链作用范围内均可获得同样精准度。一些GPS-RTK虽然自称可达到30公里，然而实际上却从未超出20公里。暂不说距离的远近，由于RTK公用卫星减少致使丧失了空间数据的关联性，对初始化速度造成影响，甚至是无法初始化，即便是移动站可以算出RTK的固定解，但还是不能逃脱参数转换这一关。如果要使RTK作用距离增加，需要网络GPS，并且使用传统测量平差处理软件。因而对于数据传输电台RTK来说，小范围中能够得到理想的测量结果集满意的速度。但一旦站距大于10公里，测量结果可靠性及其速度均会大打折扣。

四、RTK的速度问题

在分析距离和精度的关系时，并没有充分考虑速度，而它是RTK较为诱人的特色，绝大多数RTK接收机均对自身初始化速度进行吹捧，通常都会宣称自己能在1分钟之内完成初始化过程，1秒钟完成一次观测。速度是一个受到多方面因素影响的要素，而其中重点还是距离。诚然，精度和速度之间也有很大的关联，标称仪器速度的基础就是在一定作用距离及一定精度的范围内，若站距在15公里时，30分钟便可以求出固定解。

实际上，单基站RTK作业时，GPS误差空间关联性伴随参考站及移动站距离的加大而开始丧失线性关系，所以在距离较大时，经差分处理之后的数据依然存在较大的观测误差，进而致使定位精准度降低或者根本无法算出载波相位初始整周模糊度，或是解算时间过长。如此一来，便会使RTK丧失其实效性、及时性和精准性等特点。

结语

总而言之，RTK为GPS新一代的定位测量技术，其应用拥有自身的特殊条件，在运用时一定要明确其距离、精度以及速度间的具体关系。在实际工作中唯有充分认清以上问题，才能够按照实际情况进行妥善处理。

（作者单位：贵州省毕节市勘测设计研究院）

作者简介

张奇：1971年4月，男，贵州省毕节市，工程师，本科，工程测绘。