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一、建立和維持全球性的參考框架

目前 GPS 已成為建立、維持全球性參考框架的重要手段。以精度最高、測站數(shù)最多的國際地球參考框架 ITRF 2000 為例, 依據(jù)這些測站所提供的長期的高精度的 GPS 觀測值、VLBI 觀測值、SLR 觀測 值、LLR 觀測值及 DORIS 觀測 值, 經(jīng)綜合數(shù)據(jù)處理而求得 的。ITRF2000 中, 樞紐站的地心坐標(biāo)精度優(yōu)于 ±4mm, 比例尺的精度優(yōu)于 ±0. 5 ppb。在這些測站中,GPS 站的數(shù)量占了相當(dāng)大的部分, 其精度也已經(jīng)與 VLBI、SLR、LLR 等大致相仿, 因而在建立參考框架的過程中起了特別重要的作用。自從 1992 年國際 GPS 服務(wù) IGS 開始工作以來, 就在不斷地增加測站數(shù), 提高定位精度以支持 ITRF 系列( ITRF91, ITRF92, ITRF93, ITRF94, ITRF96,ITRF97, ITRF2000) 的建立和維持工作。

二、建立各級國家平面控制網(wǎng)

由于 GPS 定位技術(shù)具有高精度、全天候、測站間無需保持通視等優(yōu)點, 因而已基本取代傳統(tǒng)方法而成為建立各級平面控制網(wǎng)的主要手段。利用 GPS 定位技術(shù)來建立國家平面控制網(wǎng)時可采用兩種方法。

1、第一種方法是仍然仿照原一、二、三、四等點的布網(wǎng)方式

分別在全國范圍內(nèi)布設(shè) A 級網(wǎng)和 B 級網(wǎng), 然后再由各省或用戶進(jìn)行加密, 布設(shè) C 級網(wǎng)及 D 級、E 級網(wǎng)。

2、第二種方法是建立國家長期連續(xù)運行的衛(wèi)星導(dǎo)航定位服務(wù)系統(tǒng)

并利用這些連續(xù)運行的參考站網(wǎng)來建立和維持全國的坐標(biāo)框架, 在此基礎(chǔ)上再在全國布設(shè)數(shù)千個 GPS 點以組成國家的平面控制網(wǎng)。連續(xù)運行的參考站網(wǎng)的坐標(biāo)可逐年解算( 或每半年解算一次) , 以便給出最新的站點坐標(biāo)值以及這些站點坐標(biāo)的年變化率。顯然, 采用這種方法建立的坐標(biāo)系可以與時俱進(jìn), 反映站點坐標(biāo)的最新數(shù)值及其隨時間變化的規(guī)律。

三、布設(shè)城市控制網(wǎng)、工程測量控制網(wǎng), 進(jìn)行各種工程測量

國內(nèi)外資料表明, 利用 GPS 來布設(shè)國家控制網(wǎng)、城市控制網(wǎng)、工程測量控制網(wǎng)時, 所需的工天數(shù)大約為常規(guī)方法的 1 /6, 所需費用在國外為常規(guī)方法的 1 /3 左右, 在國內(nèi)為常規(guī)方法的1 /6左右( 主要是由于國內(nèi)的勞動力相對較為廉價) , 而且精度也比常規(guī)方法好, 因而已得到了廣泛的應(yīng)用。

此外, GPS 定位技術(shù)在變形監(jiān)測、水利建設(shè)、輸電線路施測、道路( 如鐵路、公路)測量、水下地形測量( 如航道測量、水庫容量測量) 等方面也都得到了廣泛應(yīng)用。利用 GPS 進(jìn)行大壩等建筑物的變形監(jiān)測時, 若采用連續(xù)監(jiān)測的模式, 則可以通過平滑濾波等方式來濾除噪聲, 提取變形信息, 由此所求得的平面位移精度和垂直位移精度均可優(yōu)于 ±1mm。

四、在航空攝影測量、地籍測量、海洋測量中的應(yīng)用

航空攝影測量是制作各種比例尺地形圖的重要手段。在傳統(tǒng)的航空攝影測量作業(yè)模式中, 需在測區(qū)中布設(shè)一定數(shù)量的大地控制點, 在困難地區(qū)這是一項十分艱巨的任務(wù)。此外, 利用遙感衛(wèi)星對他國進(jìn)行航天遙感時, 我們更不可能到他國去布測大地控制點。利用安置在航測飛機(jī)上的 GPS 接收機(jī)來測定航空攝影儀的光學(xué)中心在曝光瞬間的三維坐標(biāo), 并將其作為附加觀測值來參加空中三角測量的聯(lián)合平差的話, 就可大量減少甚至不需要地面的大地控制點,從而引發(fā)了航空攝影測量的一場重大技術(shù)革命。下表 列出了空中三角測量對 GPS 定位的要求。

地籍測量是調(diào)查和測定土地( 宗地或地塊) 及其附著物的界線、位置、面積、權(quán)屬和利用現(xiàn)狀等基本情況及其幾何形狀的測繪工作。我們不但可以利用靜態(tài) GPS 測量的模式來進(jìn)行高等級的地籍控制測量, 還可以利用 RTK等模式來進(jìn)行低等級的控制測量( 如圖根控制測量) 以及界址點坐標(biāo)的測定工作。

GPS 定位技術(shù)還被用于海洋大地測量和海底地形測量。海洋大地控制網(wǎng)是由分布在海邊、島嶼、暗礁以及海底的控制點組成的。

海底地形測量通常由配備了 GPS 接收機(jī)和聲吶測深儀的測量船來完成。海底地形點的平面位置由差分 GPS 測量來確定, 高程則根據(jù)測深儀的讀數(shù)計算而得。根據(jù)對海底地形點的密度要求不難確定出測量船航行時兩條航線間的距離, 根據(jù)船的航速還可以確定合適的采樣率。