gps在工程測(cè)量中的應(yīng)用及前景討論

1、<p>　　GPS在工程測(cè)量中的應(yīng)用及前景討論</p><p>　　摘要：簡(jiǎn)述了全球定位系統(tǒng)（GPS）的基本結(jié)構(gòu)和測(cè)量原理，總結(jié)了GPS用于工程測(cè)量所具有的特點(diǎn)，介紹了GPS在工程測(cè)量中的應(yīng)用實(shí)例。 </p><p>　　關(guān)鍵詞：GPS；工程測(cè)量；應(yīng)用實(shí)例 </p><p>　　Abstract: This paper described the glob

2、al positioning system (GPS) of the basic structure and the measurement principle, summarizes the characteristics of GPS used in engineering measurement is introduced, application of GPS in engineering survey. </p>

3、<p>　　Keywords: GPS; engineering measurement; application </p><p>　　中圖分類(lèi)號(hào)：TV87文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼A 文章編號(hào) </p><p>　　引言：近年來(lái)，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)以及時(shí)代的發(fā)展，世界的各項(xiàng)科學(xué)技術(shù)也開(kāi)始有了決定性的提高。其中有位應(yīng)用廣泛的是美國(guó)與20世紀(jì)70年代研制的衛(wèi)星導(dǎo)航與定位系統(tǒng)，也就是如今俗稱的全球定位

4、系統(tǒng)（Global Positioning System，簡(jiǎn)稱GPS）。而GPS簡(jiǎn)單而言，其就是以衛(wèi)星最為基礎(chǔ)的無(wú)線電衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)，其特點(diǎn)是具有全能性以及全球性、全天候以及連續(xù)性和實(shí)時(shí)性的精密三維衛(wèi)星導(dǎo)航以及定位的功能。不僅如此，其還具有極好的抗干擾性以及保密性，因而，使得其在如今國(guó)家的大地測(cè)量以及工程測(cè)量，航空攝影測(cè)量、海洋測(cè)量、城市測(cè)量等測(cè)繪領(lǐng)域得到了極大的應(yīng)用［1］。本文就簡(jiǎn)單的介紹和分析了GPS在山區(qū)工程測(cè)量中的應(yīng)用，并提出

5、幾點(diǎn)體會(huì)。1GPS簡(jiǎn)介1．1GPS構(gòu)成GPS主要由空間衛(wèi)星星座、地面監(jiān)控站及用戶設(shè)備三部分構(gòu)成。（1）GPS空間衛(wèi)星星座由21顆工作衛(wèi)星和3顆在軌備用衛(wèi)星組成。24顆衛(wèi)星均勻分布在6個(gè)軌道平面內(nèi)，軌道平面的傾角為55°，衛(wèi)星的平均高度為20 200 km，運(yùn)行周期為11 h 58 min。衛(wèi)星用L波段的兩個(gè)無(wú)線電載波向廣大用戶連續(xù)不斷地發(fā)送導(dǎo)航定位信號(hào)，導(dǎo)航定位信號(hào)中含有衛(wèi)星的位置</p><p>　　

6、（3）GPS用戶設(shè)備由GPS接收機(jī)、數(shù)據(jù)處理軟件及其終端設(shè)備（如計(jì)算機(jī)）等組成。GPS接收機(jī)可捕獲到按一定衛(wèi)星高度截止角所選擇的待測(cè)衛(wèi)星的信號(hào)，跟蹤衛(wèi)星的運(yùn)行，并對(duì)信號(hào)進(jìn)行交換、放大和處理，再通過(guò)計(jì)算機(jī)和相應(yīng)軟件，經(jīng)基線解算、網(wǎng)平差，求出GPS接收機(jī)中心（測(cè)站點(diǎn)）的三維坐標(biāo)。1．2GPS定位原理GPS定位是根據(jù)測(cè)量中的距離交會(huì)定點(diǎn)原理實(shí)現(xiàn)的［2］。如圖1所示，在待 測(cè)點(diǎn)Q設(shè)置GPS接收機(jī)，在某一時(shí)刻tk同時(shí)接收到3顆（或3顆以上）衛(wèi)星S

7、1、S2、S3所發(fā)出的信號(hào)。通過(guò)數(shù)據(jù)處理和計(jì)算，可求得該時(shí)刻接收機(jī)天線中心（測(cè)站點(diǎn)）至衛(wèi)星的距離ρ1、ρ2、ρ3。根據(jù)衛(wèi)星星歷可查到該時(shí)刻3顆衛(wèi)星的三維坐標(biāo)（Xj，Yj，Zj），j＝1，2，3，從而由下式解算出Q點(diǎn)的三維坐標(biāo)（X，Y，Z）： </p><p>　　1．3GPS測(cè)量的特點(diǎn)相對(duì)于常規(guī)測(cè)量來(lái)說(shuō)，GPS測(cè)量主要有以下特點(diǎn)：①測(cè)量精度高。GPS觀測(cè)的精度明顯高于一般常規(guī)測(cè)量，在小于50 km的基線上，其相對(duì)

8、定位精度可達(dá)1×10－6，在大于1 000 km的基線上可達(dá)1×10－8。②測(cè)站間無(wú)需通視。GPS測(cè)量不需要測(cè)站間相互通視，可根據(jù)實(shí)際需要確定點(diǎn)位，使得選點(diǎn)工作更加靈活方便。③觀測(cè)時(shí)間短。隨著GPS測(cè)量技術(shù)的不斷完善，軟件的不斷更新，在進(jìn)行GPS測(cè)量時(shí)，靜態(tài)相對(duì)定位每站僅需20 min左右，動(dòng)態(tài)相對(duì)定位僅需幾秒鐘。④儀器操作簡(jiǎn)便。目前GPS接收機(jī)自動(dòng)化程度越來(lái)越高，操作智能化，觀測(cè)人員只需對(duì)中、整平、量取天線高及開(kāi)機(jī)

9、后設(shè)定參數(shù)，接收機(jī)即可進(jìn)行自動(dòng)觀測(cè)和記錄。⑤全天候作業(yè)。GPS衛(wèi)星數(shù)目多，且分布均勻，可保證在任何時(shí)間、任何地點(diǎn)連續(xù)進(jìn)行觀測(cè)，一般不受天氣狀況的影響。⑥提供三維坐標(biāo)。GPS測(cè)量可同時(shí)精確測(cè)定測(cè)站點(diǎn)的三維坐標(biāo)，其高程精度已可滿足四等水準(zhǔn)測(cè)量的要求。 </p><p>　　2應(yīng)用實(shí)例2．1工程概況本文涉及的工程由某集團(tuán)公司投資建造，是一個(gè)集休閑、娛樂(lè)、旅游、渡假等功能于一體的綜合項(xiàng)目。工程位于城郊，占地66．7 hm

10、2多，屬兩山夾一溝地形，山地面積約占三分之二。最高處約90 m。山上樹(shù)木茂盛，地形復(fù)雜，通視困難，行走不便。為了該工程的設(shè)計(jì)和施工，需建立首級(jí)控制網(wǎng)?？紤]到工程復(fù)雜，工期較緊，測(cè)區(qū)通視困難，地形起伏大等因素，決定采用GPS測(cè)量。2．2GPS測(cè)量的技術(shù)設(shè)計(jì)（1）設(shè)計(jì)依據(jù)GPS測(cè)量的技術(shù)設(shè)計(jì)主要依據(jù)1999年建設(shè)部發(fā)布的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《城市測(cè)量規(guī)范》、1997年建設(shè)部發(fā)布的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《全球定位系統(tǒng)城市測(cè)量技術(shù)規(guī)程》［3］及工程測(cè)量合同有關(guān)要求制定的

11、。（2）設(shè)計(jì)精度根據(jù)工程需要和測(cè)區(qū)情況，選擇城市或工程二級(jí)GPS網(wǎng)作為測(cè)區(qū)首級(jí)控制網(wǎng)。要求平均邊長(zhǎng)小于1 km，最弱邊相對(duì)中誤差小于1／10 000，GPS接收機(jī)標(biāo)稱精度的固定誤差a≤15 mm，比例誤差系 數(shù)b≤20×10－6。 </p><p>　?。?）設(shè)計(jì)基準(zhǔn)和網(wǎng)形如圖2所示，控制網(wǎng)共12個(gè)點(diǎn)，其中聯(lián)測(cè)已知平面控制點(diǎn)2個(gè)（I12，I13），高程控制點(diǎn)5個(gè)（I12，I13，105，109，110，

12、其高程由四等水準(zhǔn)測(cè)得）。采用3臺(tái)GPS接收機(jī)觀測(cè)，網(wǎng)形布設(shè)成邊連式。 專業(yè)的3S站 3s8.cn（4）觀測(cè)計(jì)劃根據(jù)GPS衛(wèi)星的可見(jiàn)預(yù)報(bào)圖和幾何圖形強(qiáng)度（空間位置因子PDOP），選擇最佳觀測(cè)時(shí)段（衛(wèi)星多于4顆，且分布均勻，PDOP值小于6），并編排作業(yè)調(diào)度表。2．3GPS測(cè)量的外業(yè)實(shí)施（1）選點(diǎn)GPS測(cè)量測(cè)站點(diǎn)之間不要求一定通視，圖形結(jié)構(gòu)也比較靈活，因此，點(diǎn)位選擇比較方便。但考慮GPS測(cè)量的特殊性，并顧及后續(xù)測(cè)量，選點(diǎn)時(shí)應(yīng)著重考慮：①每點(diǎn)

13、最好與某一點(diǎn)通視，以便后續(xù)測(cè)量工作的使用；②點(diǎn)周?chē)叨冉?5°以上不要有障礙物，以免信號(hào)被遮擋或吸收；③點(diǎn)位要遠(yuǎn)離大功率無(wú)線電發(fā)射源、高壓電線等，以免電磁場(chǎng)對(duì)信號(hào)的干擾；④點(diǎn)位應(yīng)選在視野開(kāi)闊、交通方便、有利擴(kuò)展、易于保存的地方，以便觀測(cè)和日后使用；⑤選點(diǎn)結(jié)束后，按要求埋設(shè)標(biāo)石，并填寫(xiě)點(diǎn)之記。（2）觀測(cè)根據(jù)GPS作業(yè)調(diào)度表的安排進(jìn)行觀測(cè)，采取靜態(tài)相對(duì)定位，衛(wèi)星高度角15°，時(shí)段長(zhǎng)度45min，采樣間隔10 </p

14、><p>　　3結(jié)束語(yǔ)通過(guò)上文對(duì)GPS在工程測(cè)量中的應(yīng)用，得到如下體會(huì)。（1）GPS控制網(wǎng)的特點(diǎn)。其主要特點(diǎn)是選點(diǎn)靈活和布網(wǎng)方便，而且基本能夠不受通視、網(wǎng)形的限制，這對(duì)于在地形復(fù)雜以及通視困難的測(cè)區(qū)，具有無(wú)可擬比的優(yōu)越性。（2）GPS接收機(jī)觀測(cè)。就其觀測(cè)而言，其基本實(shí)現(xiàn)自動(dòng)智能化，而且隨著技術(shù)的提高其觀測(cè)時(shí)間也在不斷減少，這樣使得作業(yè)強(qiáng)度降低了。另外值得注意的是其觀測(cè)的質(zhì)量問(wèn)題，其主要是受觀測(cè)時(shí)衛(wèi)星的空間分布以及衛(wèi)星

15、信號(hào)的質(zhì)量影響。（3）GPS測(cè)量的數(shù)據(jù)傳輸和處理。對(duì)于其數(shù)據(jù)的傳輸和處理基本是采用隨機(jī)軟件完成，這也即是只要保證接收衛(wèi)星信號(hào)的質(zhì)量以及已知數(shù)據(jù)的數(shù)量、精度，即可方便地求出符合精度要求的控制點(diǎn)三維坐標(biāo)。 </p><p><b>　　參考文獻(xiàn) </b></p><p>　?。?］管?chē)?guó)斌．對(duì)中小城鎮(zhèn)GPS控制網(wǎng)中幾個(gè)問(wèn)題的探討［J］．浙江測(cè)繪，2003，（2）：45－46