GPS測量是利用兩臺GPS接收機接受空間軌道上4顆以上GPS衛(wèi)星發(fā)射的載波信號，通過一定的計算方法，求出兩臺GPS接受機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)在工程測量中的應用，包括衛(wèi)星定位測量控制網(wǎng)的布設、衛(wèi)星定位控制點位的選定及GPS外業(yè)觀測步驟。

一、衛(wèi)星定位測量控制網(wǎng)的布設

衛(wèi)星定位測量控制網(wǎng)的布設，應符合下列要求:

(1)應根據(jù)測區(qū)的實際情況、精度要求、衛(wèi)星狀況、接收機的類型和數(shù)量以及測區(qū)已有的測量資料進行綜合設計。

(2)首級網(wǎng)布設時，宜聯(lián)測2個以上高等級國家控制點或地方坐標系的高等級控制點;對控制網(wǎng)內(nèi)的長邊，宜構(gòu)成大地四邊形或中點多邊形。

(3)控制網(wǎng)應由獨立觀測邊構(gòu)成一個或若干個閉合環(huán)或附合路線:各等級控制網(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)各等級控制網(wǎng)中獨立基線的觀測總數(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)的布設中應顧及參考站點的分布及位置。

二、衛(wèi)星定位控制點位的選定

(1)點位應選在土質(zhì)堅實、穩(wěn)固可靠的地方，同時要有利于加密和擴展，每個控制點至少應有一個通視方向。

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

(3)充分利用符合要求的舊有控制點。

三、GPS外業(yè)觀測

1.GPS觀測準備工作

(1)GPS接收儀的一般性檢視

主要檢查接收機各部件是否齊全、完好，緊固部件是否松動與脫落，設備的使用手冊及資料是否齊全等。

(2)通電檢驗

通電檢驗的主要項目包括:設備通電后有關(guān)信號燈、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。當自測試正常后，按操作步驟進行衛(wèi)星捕獲與跟蹤，以檢驗其工作情況。

(3)試測檢驗

試測檢驗主要是檢驗接收機精度及其穩(wěn)定性。試測檢驗是在不同長度的基線上進行，兩臺GPS接收機所測的基線長與標準值比較，以確定接收機的精度和穩(wěn)定性。通常至少應在每年使用接收機前進行一次檢驗。

(4)編制GPS衛(wèi)星可見性預報及觀測時段的選擇

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接收機的商用數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)都帶有衛(wèi)星可見預報軟件。使用軟件時，需在當前子目錄下存有前觀測時衛(wèi)星星歷文件;調(diào)入預報軟件后，輸入預計觀測站的概略坐標、預計觀測日期和觀測衛(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，軟件按預計觀測日期計算衛(wèi)星位置，再利用測站坐標計算衛(wèi)星高度角，選取高度角大于高度的截止角的所有衛(wèi)星進行預報，按時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現(xiàn)精密定位的前提條件之一。通常情況下，天線應盡量利用三腳架安置在標志中心的垂線方向上，直接對中;天線的圓水準泡必須居中;天線定向標志線應指向正北，并顧及當?shù)卮牌堑挠绊懀詼p弱相位中心偏差的影響，定向誤差一般不應大于土5°。

天線安置后，應在各觀測時段的前后各量取天線高一次。兩次量高之差不應大于3mm。取平均值作為最后天線高。如果互差超限，應查明原因，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，確認無誤后，打開電源開關(guān)，進行預熱和靜置。

(3)開機觀測

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