畢業(yè)論文--gps在公路工程測(cè)量中的應(yīng)用

1、<p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　摘要I</b></p><p>　　AbstractII</p><p><b>　　前 言1</b></p><p>　　1 GPS測(cè)量模式概述2</p><p>　

2、　1.1 靜態(tài)定位3</p><p>　　1.2 動(dòng)態(tài)定位4</p><p>　　2 GPS在平面控制測(cè)量中的應(yīng)用6</p><p>　　2.1 GPS靜態(tài)定位技術(shù)布設(shè)首級(jí)平面控制網(wǎng)7</p><p>　　2.2 GPS測(cè)量的測(cè)前準(zhǔn)備10</p><p>　　2.2.1 GPS測(cè)量的外業(yè)準(zhǔn)備10</p

3、><p>　　2.3 GPS測(cè)量的實(shí)施11</p><p>　　2.3.1 選點(diǎn)埋石12</p><p>　　2.3.2 實(shí)地觀測(cè)13</p><p>　　2.3.3 GPS測(cè)量數(shù)據(jù)處理14</p><p>　　2.3.4 GPS網(wǎng)平差20</p><p>　　2.3.5 GPS定位成果的

4、坐標(biāo)轉(zhuǎn)換22</p><p>　　2.4 采用GPS動(dòng)態(tài)定位技術(shù)加密首級(jí)平面控制網(wǎng)24</p><p>　　2.4.1 建立基準(zhǔn)站25</p><p>　　2.4.2 設(shè)置流動(dòng)站25</p><p>　　2.4.3 內(nèi)業(yè)處理26</p><p>　　2.5 GPS動(dòng)態(tài)測(cè)量技術(shù)可行性分析26</p>

5、;<p>　　2.6 GPS靜態(tài)定位技術(shù)布設(shè)水準(zhǔn)控制網(wǎng)27</p><p><b>　　3 小結(jié)28</b></p><p><b>　　致 謝31</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)32</b></p><p><b>　　前 言

6、</b></p><p>　　科學(xué)技術(shù)的發(fā)展如此之飛速,測(cè)繪技術(shù)的發(fā)展也日新月異，在測(cè)繪領(lǐng)域表現(xiàn)在GPS定位技術(shù)的作業(yè)方法也發(fā)生了很大的變化。GPS以其全天候作業(yè)、自動(dòng)化程度高、定位精度高、高效益、提供三維坐標(biāo)資料、觀測(cè)時(shí)間短等顯著特點(diǎn)贏得了廣大測(cè)繪工作者的信賴，現(xiàn)已成功應(yīng)用于工程測(cè)量、大地測(cè)量、航空攝影測(cè)量、變形監(jiān)測(cè)、資源調(diào)查等諸多領(lǐng)域。</p><p>　　在公路工程建設(shè)過(guò)

7、程中用GPS靜態(tài)或快速靜態(tài)測(cè)量方法進(jìn)行沿路線總體控制測(cè)量，既可以為勘測(cè)階段測(cè)繪帶狀地形圖，也可以為路線的縱面和平面提供測(cè)量依據(jù)；為隧道和橋梁的施工階段建立施工控制網(wǎng)。但以上僅僅是在公路工程測(cè)量中GPS定位技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域的初級(jí)階段。公路工程與其他工程相比有其自身的特點(diǎn)：測(cè)區(qū)范圍狹窄、測(cè)量線路長(zhǎng)。投影變形誤差因沿線各點(diǎn)與中央子午線距離不同而不同。因此，選定中央子午線進(jìn)行高斯投影計(jì)算時(shí)，對(duì)于線路總長(zhǎng)可達(dá)幾十甚至幾百公里的經(jīng)線跨度較大的公路控制網(wǎng)

8、而言，工程各部分的投影變形分布由于沿線長(zhǎng)度的不同而使分布不均勻，這就必須對(duì)引起這種控制點(diǎn)點(diǎn)位投影變形誤差進(jìn)行理論分析和研究后，采取有效補(bǔ)救措施，找出使公路測(cè)量控制網(wǎng)中各部分的點(diǎn)位精度滿足現(xiàn)代公路勘測(cè)與施工要求的有效的方法途徑；對(duì)于一般的公路工程由于經(jīng)線跨度不大，這種變形所引起的誤差可以忽略不計(jì)，因?yàn)橐话愣荚诠こ趟蟮南薏钪畠?nèi)。大地計(jì)算是在參考橢球面上進(jìn)行，而公路測(cè)量是在地面上進(jìn)行的。因此，必需把地面上的觀測(cè)數(shù)據(jù)換算到參考橢球面上后才可

9、以得到有效的測(cè)量數(shù)據(jù)。由于測(cè)量計(jì)算的基準(zhǔn)線與基準(zhǔn)面分別是參考橢球面法線和參考橢球面，而地面觀測(cè)值的基準(zhǔn)線</p><p>　　在公路測(cè)量中,GPS因其應(yīng)用新而有其更好的發(fā)展?jié)摿?，所以又?huì)出現(xiàn)一些新的從來(lái)沒(méi)見(jiàn)過(guò)的問(wèn)題。本論文就是針對(duì)GPS定位技術(shù)在具體公路測(cè)量應(yīng)用中遇到的幾個(gè)問(wèn)題進(jìn)行結(jié)果分析，進(jìn)而進(jìn)行分析論證得出最佳的解決方案。經(jīng)過(guò)理論分析，本文對(duì)影響長(zhǎng)度投影變形誤差給出了改正公式，并給出幾種抵償坐標(biāo)系統(tǒng)對(duì)于投影變

10、形誤差超出規(guī)范要求的情況進(jìn)行選擇。</p><p>　　以上本文所論述的幾個(gè)問(wèn)題，常常出現(xiàn)在公路工程測(cè)量中，因而其對(duì)其它的公路工程測(cè)量具有很大的現(xiàn)實(shí)意義；另外，在理論上，在解算問(wèn)題時(shí)引入最小二乘擬合數(shù)學(xué)模型也是很少見(jiàn)的。</p><p>　　1 GPS測(cè)量模式概述</p><p>　　依據(jù)參考點(diǎn)的不同GPS定位系統(tǒng)分為：相對(duì)定位和絕對(duì)定位兩種測(cè)量模式。</p&

11、gt;<p>　　按照用戶GPS信號(hào)接收機(jī)在作業(yè)中的不同狀態(tài)可分為：靜態(tài)定位和動(dòng)態(tài)定位。</p><p>　　靜態(tài)定位是GPS系統(tǒng)在進(jìn)行定位觀測(cè)的過(guò)程中，待測(cè)點(diǎn)（GPS信號(hào)接收機(jī)）的位置是固定不變的，處于相對(duì)的靜止?fàn)顟B(tài)。</p><p>　　動(dòng)態(tài)定位是GPS系統(tǒng)在進(jìn)行定位觀測(cè)的過(guò)程中，用戶GPS信號(hào)接收機(jī)處于相對(duì)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。</p><p>　　我們常

12、說(shuō)的絕對(duì)定位就是確定所要確定的未知點(diǎn)離地球質(zhì)心的位置，并在在WGS-84坐標(biāo)系統(tǒng)中表示出來(lái)。</p><p>　　靜態(tài)絕對(duì)定位技術(shù)是在接收機(jī)天線處于靜止?fàn)顟B(tài)下，確定觀測(cè)站坐標(biāo)的方法。這種測(cè)量方法可以測(cè)定衛(wèi)星至觀測(cè)站之間的偽距，在不同歷元連續(xù)地同步觀測(cè)不同的衛(wèi)星，從而獲得充分的多余觀測(cè)數(shù)據(jù)。測(cè)后通過(guò)數(shù)據(jù)處理求得觀測(cè)站的絕對(duì)坐標(biāo)。</p><p>　　相對(duì)定位就是在WGS-84坐標(biāo)系統(tǒng)中確定待

13、測(cè)點(diǎn)相對(duì)于某一已知參考點(diǎn)的相對(duì)位置。即要求同步觀測(cè)相同GPS衛(wèi)星的GPS信號(hào)接收機(jī)至少有2臺(tái)，以便確定兩臺(tái)GPS信號(hào)接收機(jī)天線之間的相對(duì)位置（坐標(biāo)差）。相對(duì)定位的類(lèi)型又可分為：靜態(tài)定位和動(dòng)態(tài)定位。</p><p><b>　　相對(duì)定位的優(yōu)缺點(diǎn)：</b></p><p><b>　　優(yōu)點(diǎn)：定位精度高</b></p><p>

14、　　缺點(diǎn)：多臺(tái)接收共同作業(yè)，</p><p><b>　　作業(yè)復(fù)雜</b></p><p><b>　　數(shù)據(jù)處理復(fù)雜</b></p><p>　　不能直接獲取絕對(duì)坐標(biāo)</p><p><b>　　1.1 靜態(tài)定位</b></p><p><b>

15、;　　普通靜態(tài)定位</b></p><p><b>　　快速靜態(tài)定位</b></p><p>　　Go and Stop</p><p><b>　　快速確定整周未知數(shù)</b></p><p><b>　　動(dòng)態(tài)定位</b></p><p>　

16、　動(dòng)態(tài)定位中整周未知數(shù)的確定</p><p><b>　　靜態(tài)初始化</b></p><p>　　動(dòng)態(tài)初始化（OTF）</p><p>　　實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)定位（RTK – Real Time Kinematic）</p><p><b>　　單基準(zhǔn)站RTK</b></p><p>

17、　　多基準(zhǔn)站RTK（網(wǎng)絡(luò)RTK）</p><p>　　依據(jù)GPS在作業(yè)中的不同狀態(tài)分為：靜態(tài)定位和動(dòng)態(tài)定位。</p><p>　　我們常說(shuō)的靜態(tài)定位就是GPS定位系統(tǒng)在正進(jìn)行定位觀測(cè)時(shí)，其位置始終在一個(gè)地點(diǎn)不動(dòng)的觀測(cè)方式。</p><p>　　由于GPS定位系統(tǒng)中的待測(cè)點(diǎn)的位置在進(jìn)行靜態(tài)測(cè)量時(shí)是視為固定不變的。因此預(yù)提高定位精度就應(yīng)該通過(guò)增加多余觀測(cè)來(lái)達(dá)到測(cè)量精度。

18、GPS靜態(tài)定位的基本模式主要有三種，它們分別是載波相位測(cè)量法，偽距法定位測(cè)量和射電干涉測(cè)量法。在GPS定位系統(tǒng)中GPS靜態(tài)定位是精度最高的一種定位模式。而載波相位觀測(cè)法在靜態(tài)定位測(cè)量中是最常用的一種定位方法。</p><p>　　載波相位測(cè)量方法是將接收機(jī)本振參考信號(hào)的相位差與GPS接收機(jī)所接收到的衛(wèi)星載波信號(hào)作為測(cè)量的觀測(cè)量。定位精度由于測(cè)距碼的碼元長(zhǎng)度較長(zhǎng)而不是很高。雖然相對(duì)測(cè)距碼的碼元長(zhǎng)度，GPS信號(hào)的載波

19、波會(huì)稍微短一些，但如果測(cè)量載波的相位值，就可以大大提高定位精度。</p><p>　　偽距法是在某一時(shí)刻由GPS信號(hào)接收機(jī)測(cè)出四顆以上的GPS衛(wèi)星的偽距以及已知的衛(wèi)星位置，求定天線所在點(diǎn)的三維坐標(biāo)，三維坐標(biāo)的求定可以通過(guò)采用空間距離后方交會(huì)的方法。其定位精度低，P碼的測(cè)距精度30cm，C/A碼的測(cè)距精度3m左右 。因此，對(duì)于一般的用戶，因?yàn)槠湟蟮亩ㄎ痪炔桓撸云涠ㄎ痪仁强梢缘?。偽距法定位技術(shù)的基本原理是衛(wèi)

20、星根據(jù)自身的時(shí)鐘發(fā)出某一結(jié)構(gòu)的測(cè)距碼，其傳播Δt時(shí)間后到達(dá)GPS信號(hào)接收機(jī)，GPS信號(hào)接收機(jī)在自己的時(shí)鐘控制下并通過(guò)時(shí)延器記下延遲時(shí)間T后，會(huì)產(chǎn)生一組與衛(wèi)星自身的時(shí)鐘發(fā)出的測(cè)距碼結(jié)構(gòu)完全相同的測(cè)距碼即復(fù)制碼。將這兩組測(cè)距碼進(jìn)行相關(guān)處理，調(diào)整延遲時(shí)間下，使自相關(guān)系數(shù)、復(fù)制碼和接收到的來(lái)自GPS衛(wèi)星的測(cè)距碼對(duì)齊，GPS衛(wèi)星信號(hào)的發(fā)送時(shí)間Δt與復(fù)制碼的延遲時(shí)間T是相等的，將光速c和時(shí)間Δt相乘，就可以求出GPS信號(hào)接收機(jī)到衛(wèi)星的偽距。通過(guò)觀察

21、得到的衛(wèi)星與GPS信號(hào)接收機(jī)的偽距和通過(guò)對(duì)已知GPS衛(wèi)星的運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行處理，即可以計(jì)算得到在WGS-84坐標(biāo)系下待測(cè)點(diǎn)的坐標(biāo)。</p><p>　　我們常說(shuō)的射線干涉測(cè)量法就是用地面上的接收機(jī)跟蹤一定視場(chǎng)內(nèi)可以跟蹤觀測(cè)的GPS衛(wèi)星，然后將接收機(jī)觀測(cè)到的衛(wèi)星信號(hào)進(jìn)行特定的處理后得到數(shù)據(jù)流的觀測(cè)方法。</p><p>　　靜態(tài)定位按定位速度的快慢分為：快速靜態(tài)測(cè)量和常規(guī)靜態(tài)測(cè)量?jī)煞N測(cè)量模式。&

22、lt;/p><p>　　快速靜態(tài)測(cè)量這種模式將載波相位觀測(cè)值作為觀測(cè)量，它的基準(zhǔn)站是安置有GPS信號(hào)接收機(jī)的已知測(cè)站，并對(duì)所有可見(jiàn)衛(wèi)星連續(xù)跟蹤觀測(cè)。移動(dòng)站接收機(jī)按照事先標(biāo)定好的觀測(cè)站的順序，對(duì)每個(gè)測(cè)站依次觀測(cè)數(shù)分鐘。在測(cè)量地籍、測(cè)量工程、建立及其加密控制網(wǎng)等中這種測(cè)量模式被常常用到。 值得我們注意的是這種方法必須滿足流動(dòng)站與基準(zhǔn)站相距不應(yīng)超過(guò)20km的要求；確保在觀測(cè)時(shí)段內(nèi)可供觀測(cè)的衛(wèi)星數(shù)有5顆以上。</p&g

23、t;<p>　　我們常說(shuō)的常規(guī)靜態(tài)測(cè)量就是要用到兩臺(tái)或兩臺(tái)以上GPS信號(hào)接收機(jī)，同時(shí)對(duì)4顆以上衛(wèi)星進(jìn)行同步觀測(cè)。也就是將一臺(tái)GPS信號(hào)接收機(jī)分別在一條或數(shù)條基線的兩端安置，根據(jù)基線長(zhǎng)度和測(cè)量等級(jí)的不同，根據(jù)規(guī)范的要求，各個(gè)時(shí)段必須滿足觀測(cè)時(shí)間達(dá)到3刻鐘以上。這樣其其相對(duì)定位精度就一般可達(dá)5mm1ppm。</p><p><b>　　1.2 動(dòng)態(tài)定位</b></p>

24、<p>　　我們常說(shuō)的動(dòng)態(tài)定位就是在GPS定位系統(tǒng)定位觀測(cè)的整個(gè)過(guò)程中，用戶GPS信號(hào)接收機(jī)處于相對(duì)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。</p><p>　　在GPS定位系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)定位系統(tǒng)和靜態(tài)定位系統(tǒng)中，根據(jù)其定位時(shí)的基準(zhǔn)點(diǎn)選取的不同又可以分為絕對(duì)定位和相對(duì)定位兩種定位方式。</p><p>　　我們常說(shuō)的GPS動(dòng)態(tài)定位技術(shù)就是通過(guò)天上的GPS衛(wèi)星發(fā)射的信號(hào)發(fā)送到地面上的接收機(jī)，實(shí)時(shí)地解算得到地面上

25、的待定點(diǎn)的位置。GPS動(dòng)態(tài)定位精度將隨著GPS信號(hào)接收機(jī)和數(shù)據(jù)處理模型的不斷改進(jìn)而不斷提高。就目前GPS衛(wèi)星定位技術(shù)的發(fā)展來(lái)看，GPS動(dòng)態(tài)定位技術(shù)由于具有多種多樣的速度、可以為各種各樣不同要求的用戶服務(wù)、短時(shí)性的數(shù)據(jù)、可以實(shí)時(shí)地進(jìn)行定位、多變性的精度要求等特點(diǎn)將比靜態(tài)定位技術(shù)有著更廣泛的應(yīng)用前景。</p><p>　　我們常說(shuō)的單點(diǎn)動(dòng)態(tài)定位是將GPS信號(hào)接收機(jī)固定在一個(gè)不斷運(yùn)動(dòng)著的物體上，從而不斷地接收衛(wèi)星發(fā)來(lái)的

26、定位信息，通過(guò)接收機(jī)內(nèi)部的解算處理軟件，實(shí)時(shí)地得到運(yùn)動(dòng)軌跡的位置在信息，我們又稱為絕對(duì)動(dòng)態(tài)定位。</p><p>　　我們常說(shuō)的準(zhǔn)動(dòng)態(tài)測(cè)量就把是一臺(tái)GPS信號(hào)接收機(jī)安置在一個(gè)已知測(cè)站上，將該測(cè)站作為基準(zhǔn)站，然后跟蹤觀測(cè)所有的能被觀測(cè)到的衛(wèi)星的位置，通過(guò)特定的接收機(jī)內(nèi)部的數(shù)據(jù)處理軟件，得到待定點(diǎn)的定位信息的方法。移動(dòng)站上的接收機(jī)數(shù)據(jù)初始化處理后，依次跟蹤觀測(cè)各待測(cè)測(cè)站點(diǎn)的數(shù)個(gè)歷元數(shù)據(jù)。與快速靜態(tài)測(cè)量方法相比，其不同

27、點(diǎn)具體表現(xiàn)在：移動(dòng)站在遷站過(guò)程中要求對(duì)接收的衛(wèi)星信號(hào)不能失鎖；觀測(cè)時(shí)間不一樣；采用特定軟件進(jìn)行已知點(diǎn)的初始化處理。在工程的定位及測(cè)量碎部點(diǎn)、加密開(kāi)闊地區(qū)的控制網(wǎng)、測(cè)量線路及測(cè)量剖面圖等我們常常采用準(zhǔn)動(dòng)態(tài)測(cè)量這種模式。另外的一種連續(xù)動(dòng)態(tài)測(cè)量模式是將一臺(tái)GPS信號(hào)接收機(jī)安置在一個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)上，對(duì)所有可以被觀測(cè)到的衛(wèi)星連續(xù)進(jìn)行跟蹤觀測(cè)也是屬于這種模式。流動(dòng)站上的GPS信號(hào)接收機(jī)連續(xù)運(yùn)動(dòng)前必須初始化處理，以實(shí)現(xiàn)對(duì)所有可見(jiàn)衛(wèi)星進(jìn)行連續(xù)的跟蹤觀測(cè)，并按

28、指定的時(shí)間間隔自動(dòng)記錄數(shù)據(jù)。必須注意的是，這種方法要求確保有5顆以上衛(wèi)星在觀測(cè)時(shí)間段內(nèi)可供觀測(cè)；基準(zhǔn)點(diǎn)與流動(dòng)點(diǎn)之間的距離必須小于20km的范圍內(nèi)。在精確測(cè)定道路的中心線、精密地測(cè)定運(yùn)動(dòng)著的目標(biāo)的軌跡、測(cè)量航道、剖面等時(shí)也常常采用這種測(cè)量方法。</p><p>　　所謂的后處理差分動(dòng)態(tài)定位是用戶對(duì)接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行事后的處理分析得到定位結(jié)果。而實(shí)時(shí)差分動(dòng)態(tài)定位技術(shù)是對(duì)實(shí)時(shí)得到的數(shù)據(jù)通過(guò)數(shù)據(jù)鏈實(shí)時(shí)結(jié)算得到要得到的定位數(shù)

29、據(jù)。其觀測(cè)原理與實(shí)時(shí)差分動(dòng)態(tài)定位相同。但它們還是有區(qū)別的，主要表現(xiàn)在：后處理差分技術(shù)在聯(lián)機(jī)處理流動(dòng)站和基準(zhǔn)站GPS信號(hào)接收機(jī)所采集的定位數(shù)據(jù)之前要進(jìn)行定位觀測(cè)，才可以確定流動(dòng)站的實(shí)時(shí)位置。而實(shí)時(shí)差分需要建立無(wú)線電數(shù)據(jù)傳輸裝置在流動(dòng)站和基準(zhǔn)站之間，這樣要得到流動(dòng)站的實(shí)時(shí)位置就需要利用數(shù)據(jù)鏈將基準(zhǔn)站和流動(dòng)站的觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)聯(lián)機(jī)處理。</p><p>　　實(shí)時(shí)差分動(dòng)態(tài)定位技術(shù)是假定已知測(cè)區(qū)的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換參數(shù)和基準(zhǔn)站的位置

30、，通過(guò)在基準(zhǔn)站和流動(dòng)站建立數(shù)據(jù)鏈，聯(lián)合觀測(cè)流動(dòng)站和基準(zhǔn)站，通過(guò)結(jié)算實(shí)時(shí)得到流動(dòng)站的位置數(shù)據(jù)。一般我們將動(dòng)態(tài)載波相位測(cè)量技術(shù)和偽距差分動(dòng)態(tài)定位技術(shù)作為實(shí)時(shí)差分動(dòng)態(tài)定位技術(shù)的兩種主要測(cè)量方法。另外，普遍采用的載波相位觀測(cè)方法不僅在靜態(tài)測(cè)量中可以用，也可以在動(dòng)態(tài)定位中用，但它們的原理是相同的，但必須要求GPS信號(hào)接收機(jī)在初始化后且必須確保連續(xù)跟蹤至少四顆以上的衛(wèi)星，才能確定流動(dòng)站的實(shí)時(shí)位置，并且才可以使定位精度滿足要求。</p>

31、<p>　　RTK（Real Time Kinematic）就是通過(guò)實(shí)時(shí)地對(duì)載波相位進(jìn)行觀測(cè)得到實(shí)時(shí)的相位觀測(cè)值，并以此為數(shù)據(jù)處理的依據(jù)來(lái)達(dá)到實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)相對(duì)定位的，它實(shí)質(zhì)上就是實(shí)時(shí)差分GPS測(cè)量技術(shù)。進(jìn)行TTK測(cè)量時(shí)，位于基準(zhǔn)站（GPS觀測(cè)條件良好的已知站）上的GPS信號(hào)接收機(jī)通過(guò)數(shù)據(jù)通訊鏈實(shí)時(shí)地將已知站點(diǎn)的坐標(biāo)數(shù)據(jù)和載波相位觀測(cè)值等信息實(shí)時(shí)地發(fā)送到附近工作的流動(dòng)站。它是在GPS測(cè)量技術(shù)的發(fā)展成果中又一嶄新的一頁(yè)，具有很大的發(fā)

32、展?jié)摿Α?lt;/p><p>　　就現(xiàn)在的發(fā)展?fàn)顩r而言，實(shí)時(shí)差分動(dòng)態(tài)定位方法是GPS動(dòng)態(tài)測(cè)量技術(shù)應(yīng)用較多的測(cè)量方法。</p><p>　　2 GPS在平面控制測(cè)量中的應(yīng)用</p><p>　　我們?cè)诮⒐菲矫婵刂凭W(wǎng)時(shí)，可以采用傳統(tǒng)的測(cè)量方法，當(dāng)然，也可以采用先進(jìn)的測(cè)量技術(shù)，例如全球定位系統(tǒng)測(cè)量方法。公路平面控制網(wǎng)的主控網(wǎng)是路線平面控制網(wǎng)，而主控網(wǎng)必須統(tǒng)一平差且需要全線

33、貫通，所以沿線各種工程平面控制網(wǎng)必須聯(lián)系到路線主控網(wǎng)上。用傳統(tǒng)方法進(jìn)行控制測(cè)量時(shí)，必須滿足相鄰控制點(diǎn)之間的通視，逐級(jí)傳遞起始邊長(zhǎng)和方位角的已知數(shù)據(jù)是通過(guò)角度，邊長(zhǎng)和方位角的觀測(cè)量進(jìn)行傳遞的。GPS定位技術(shù)與傳統(tǒng)的測(cè)量方法不同點(diǎn)在于相鄰測(cè)站之間無(wú)需通視，在滿足一定的精度范圍內(nèi)，任意待定點(diǎn)的WGS-84坐標(biāo)可以直接確定，并且由于各觀測(cè)點(diǎn)之間是不相關(guān)的，即不相關(guān)性滿足，所以就不需要逐級(jí)傳遞其坐標(biāo)。這樣，在測(cè)量中應(yīng)用GPS進(jìn)行定位測(cè)量時(shí)就不會(huì)出

34、現(xiàn)傳遞誤差。</p><p>　　通常，GPS定位技術(shù)與傳統(tǒng)的測(cè)量方法在進(jìn)行平面控制測(cè)量時(shí)的不同點(diǎn)有很多，主要表現(xiàn)在傳統(tǒng)的平面控制網(wǎng)多以大地坐標(biāo)（B，L，H）的形式表示控制點(diǎn)，控制網(wǎng)的坐標(biāo)系采用參心坐標(biāo)系。而用GPS定位技術(shù)進(jìn)行平面控制測(cè)量時(shí)，控制網(wǎng)點(diǎn)采用大地坐標(biāo)在WGS-84坐標(biāo)系中的坐標(biāo)表示即或以空間直角坐標(biāo)在WGS-84坐標(biāo)系中的坐標(biāo)表示控制點(diǎn)點(diǎn)位即，并建立在協(xié)議地球坐標(biāo)系統(tǒng)中平面控制網(wǎng)。因此，我們必須先計(jì)

35、算傳統(tǒng)地面控制網(wǎng)和GPS地面控制網(wǎng)之間的轉(zhuǎn)換參數(shù)后，這樣接下來(lái)以此才可以建立GPS平面控制網(wǎng)，其轉(zhuǎn)換主要是確定網(wǎng)的配合參數(shù)和基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換參數(shù)。通常轉(zhuǎn)換參數(shù)的計(jì)算是在空間直角坐標(biāo)系統(tǒng)下進(jìn)行的。基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換參數(shù)包括3個(gè)旋轉(zhuǎn)變量因子（Wx，Wy，Wz）和3個(gè)平移變量因子（Δx，Δy，Δz）和1個(gè)尺度縮放變量因子m。在實(shí)際公路測(cè)量中，一般僅考慮基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換參數(shù)，考慮到地面控制網(wǎng)可能存在的系統(tǒng)誤差時(shí)，控制網(wǎng)的配合參數(shù)才用計(jì)算。</p><

36、p>　　我們知道絕對(duì)定位的GPS定位技術(shù)在定位精度方面是較低的。因此，GPS相對(duì)定位技術(shù)在公路控制測(cè)量中主要采用。首先，建立測(cè)區(qū)的首級(jí)平面控制網(wǎng)需要選用滿足精度要求的GPS控制點(diǎn)、滿足精度要求的地面控制點(diǎn)、及滿足精度要求的已知坐標(biāo)，聯(lián)合觀測(cè)時(shí)采用GPS靜態(tài)定位方法；再者，如果想加密首級(jí)平面控制網(wǎng)可以應(yīng)用GPS動(dòng)態(tài)定位技術(shù)來(lái)達(dá)到。下面是詳細(xì)闡述如何應(yīng)用GPS定位技術(shù)布設(shè)公路平面控制網(wǎng)，我是通過(guò)結(jié)合具體的工程實(shí)例來(lái)表明觀點(diǎn)的。<

37、/p><p>　　2.1 GPS靜態(tài)定位技術(shù)布設(shè)首級(jí)平面控制網(wǎng)</p><p>　　就目前來(lái)說(shuō)，采用GPS定位技術(shù)建立線路首級(jí)高精度控制網(wǎng)在國(guó)內(nèi)的應(yīng)用實(shí)例是越來(lái)越多，例如目前在河南省修建高速公路的應(yīng)喲平內(nèi)閣實(shí)例中，其很多的首級(jí)控制網(wǎng)就是利用GPS定位技術(shù)來(lái)進(jìn)行布設(shè)的，然后在首級(jí)控制網(wǎng)的基礎(chǔ)上，采用常規(guī)的測(cè)量方法進(jìn)行導(dǎo)線加密控制網(wǎng)的布設(shè)。以往的實(shí)踐證明，GPS定位技術(shù)可以達(dá)到常規(guī)測(cè)量方法難以實(shí)現(xiàn)

38、的精度要求，點(diǎn)位誤差在幾十千米范圍內(nèi)也只有2cm左右，同時(shí)由于其觀測(cè)速度快，也使工期大大提前了。在隧道測(cè)量和特大橋梁中GPS技術(shù)也具有廣泛的應(yīng)用前景，由于采用GPS技術(shù)進(jìn)行測(cè)量時(shí)，在方面通視沒(méi)有特別的要求，這樣很多的中間環(huán)節(jié)就可以大大的減少了，并且在控制網(wǎng)的布設(shè)時(shí)也很容易構(gòu)成具有較強(qiáng)強(qiáng)度等級(jí)的網(wǎng)形了。又因其測(cè)量速度快、定位精度高，而具有明顯的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。同樣可以應(yīng)用GPS定位技術(shù)對(duì)進(jìn)行控制測(cè)量。由于其構(gòu)成的網(wǎng)形可以達(dá)到很高的強(qiáng)度

39、等級(jí)而大大提高了點(diǎn)位精度，不需要通視的要求，并且對(duì)應(yīng)用常規(guī)測(cè)量得到的支點(diǎn)也具有有效的檢測(cè)作用。如現(xiàn)實(shí)中的意境建成的廣州大橋，就是先用常規(guī)方法布設(shè)高精度的邊角網(wǎng)，然后用GPS定位技術(shù)進(jìn)行點(diǎn)位的檢測(cè)。其次，檢測(cè)該網(wǎng)利用GPS定位技術(shù)，檢測(cè)網(wǎng)利用GPS技</p><p>　　在實(shí)地進(jìn)行測(cè)量時(shí)，我們可以依據(jù)不同的標(biāo)準(zhǔn)將GPS的作業(yè)模式主要分為4種，即快速靜態(tài)相對(duì)定位、靜態(tài)相對(duì)定位、準(zhǔn)動(dòng)動(dòng)態(tài)相對(duì)定位和動(dòng)態(tài)相對(duì)定位。<

40、/p><p>　　我們常說(shuō)的動(dòng)態(tài)相對(duì)定位中的實(shí)測(cè)動(dòng)態(tài)測(cè)量技術(shù)，在公路路線測(cè)量中它是我們常常用到的方法。我們常說(shuō)的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)（Real Time Kinematic, RTK）則是通過(guò)實(shí)時(shí)地對(duì)載波相位進(jìn)行觀測(cè)得到實(shí)時(shí)的相位觀測(cè)值，并以此為數(shù)據(jù)處理的依據(jù)來(lái)達(dá)到實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)相對(duì)定位的，它實(shí)質(zhì)上就是實(shí)時(shí)差分GPS測(cè)量技術(shù)。它揭開(kāi)了在GPS測(cè)量技術(shù)的發(fā)展成果中又一嶄新的一頁(yè)，具有很大的發(fā)展?jié)摿?。在工作原理上它與DGPS有非常多的相似

41、之處。所不同的是RTK測(cè)量技術(shù)的觀測(cè)數(shù)據(jù)是通過(guò)基準(zhǔn)站發(fā)送到移動(dòng)站的，然后移動(dòng)站上的接收機(jī)通過(guò)其內(nèi)部配備的先進(jìn)的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)對(duì)傳送來(lái)的數(shù)據(jù)進(jìn)行復(fù)雜的處理后，這樣就可以得到實(shí)時(shí)測(cè)量結(jié)果的測(cè)量精度比 DGPS高得多的測(cè)量結(jié)果，其一般可以達(dá)到2mm左右的測(cè)量精度。GPS在山嶺重丘區(qū)的橋梁測(cè)量中也有廣泛的應(yīng)用前景。由于在計(jì)算機(jī)中可以事先算好橋梁中心線的坐標(biāo)，并且測(cè)點(diǎn)在測(cè)量時(shí)并不需要通視的要求，并且只需要一次測(cè)量就可以完成采集地面高程和標(biāo)定的橋梁中

42、心線在地面的位置兩項(xiàng)工作，這就可以大大提高測(cè)量橋軸斷面時(shí)的測(cè)量精度和縮短測(cè)量工期，并且也減少了工作人員，減少了工程費(fèi)用，提高了社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益。GPS在施工放線</p><p>　　GPS測(cè)量技術(shù)由于其可以提供三維信息、可用于放樣中線、采集數(shù)字地面模型數(shù)據(jù)以及測(cè)量縱斷面而在公路工程測(cè)量中越來(lái)越得到廣泛的普及與應(yīng)用。在中線放樣中要得到移動(dòng)站的實(shí)時(shí)位置，需要實(shí)時(shí)地通過(guò)數(shù)據(jù)鏈把基準(zhǔn)站的數(shù)據(jù)傳到移動(dòng)站?？v斷面可在放樣中線平

43、面位置時(shí)得到。不像經(jīng)緯儀那樣GPS儀器無(wú)需指示方向。因此要在計(jì)算機(jī)屏幕上看到設(shè)計(jì)坐標(biāo)與目前位置的差異需結(jié)合計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)。</p><p>　　首級(jí)控制網(wǎng)布設(shè)成GPS控制網(wǎng)在公路工程項(xiàng)目中按《公路全球定位系統(tǒng)（GPS）測(cè)量規(guī)范》規(guī)定要求：通常采用邊連式的布網(wǎng)方式不舍控制網(wǎng)，即布網(wǎng)時(shí)相鄰三角網(wǎng)之間僅有兩個(gè)公共點(diǎn)相連的，布設(shè)一對(duì)相互通視的GPS控制點(diǎn)需每隔5km左右。</p><p>　　

44、采用GPS定位技術(shù)進(jìn)行控制測(cè)量得到的定位數(shù)據(jù)是在WGS-84坐標(biāo)系下的定位數(shù)據(jù)，而公路工程測(cè)量通常采用北京-54坐標(biāo)系，這樣就要求計(jì)算WGS-84坐標(biāo)系與北京-54坐標(biāo)系之間的轉(zhuǎn)換參數(shù)。而GPS控制網(wǎng)的精度主要受控制網(wǎng)之間的轉(zhuǎn)換模型和國(guó)家聯(lián)測(cè)點(diǎn)坐標(biāo)的精度影響。因此，需要具有一定的數(shù)量和一定的密度的高的精度的國(guó)家聯(lián)測(cè)點(diǎn)的坐標(biāo)。因此，將國(guó)家控制點(diǎn)坐標(biāo)作為GPS控制網(wǎng)成果轉(zhuǎn)換的起始數(shù)據(jù)，需將測(cè)區(qū)內(nèi)平面控制點(diǎn)同國(guó)家GPS控制網(wǎng)進(jìn)行聯(lián)測(cè)。同時(shí)，為

45、了保證地面控制點(diǎn)具有足夠高的可靠性和高度的準(zhǔn)確性，這樣就需要聯(lián)測(cè)不少于一個(gè)坐標(biāo)點(diǎn)作為檢核點(diǎn)。另外，《公路全球定位系統(tǒng)（GPS）測(cè)量規(guī)范》規(guī)定：聯(lián)測(cè)需要至少3個(gè)國(guó)家平面控制點(diǎn)進(jìn)行坐標(biāo)聯(lián)測(cè)，并且為了確?？刂凭W(wǎng)的坐標(biāo)精度，坐標(biāo)聯(lián)測(cè)點(diǎn)的數(shù)量應(yīng)隨著測(cè)區(qū)范圍的擴(kuò)大應(yīng)適當(dāng)?shù)卦黾?。根?jù)以前的布網(wǎng)經(jīng)驗(yàn)，一般應(yīng)聯(lián)測(cè)3-5個(gè)高精度且分布均勻的平面控制點(diǎn)。而坐標(biāo)轉(zhuǎn)換時(shí)需要至少2個(gè)以上的聯(lián)測(cè)點(diǎn)，這樣方便將已聯(lián)測(cè)的高精度的2點(diǎn)以上的方位角和邊長(zhǎng)作為起算數(shù)據(jù)進(jìn)行后續(xù)

46、點(diǎn)坐標(biāo)的計(jì)算，并且在地面坐標(biāo)系內(nèi)這些已聯(lián)測(cè)的起算點(diǎn)是GPS控制網(wǎng)的長(zhǎng)度和定向的起算數(shù)據(jù)，在平面坐標(biāo)中GPS控制網(wǎng)的定位起</p><p>　　廣東-惠州的快速軌道工程路線全長(zhǎng)46km是廣東省的重點(diǎn)工程項(xiàng)目，由于此工程項(xiàng)目線路平面控制網(wǎng)要求的精度高，且工期時(shí)間較短，因此，為了提高工作效率，縮短勘測(cè)時(shí)間，我們團(tuán)隊(duì)與兄弟設(shè)計(jì)院共同承擔(dān)了勘測(cè)任務(wù)。根據(jù)項(xiàng)目建設(shè)指揮部的要求，此項(xiàng)工程外業(yè)勘測(cè)依據(jù)《公路全球定位系統(tǒng)（GPS）

47、測(cè)量規(guī)范》和《公路勘測(cè)規(guī)范》的要求進(jìn)行測(cè)量。我們負(fù)責(zé)勘測(cè)廣東開(kāi)發(fā)區(qū)為平原微丘區(qū)的惠州路段，勘測(cè)路線全長(zhǎng)25km。根據(jù)公路測(cè)量的特點(diǎn)以及要求的不同，我們將該GPS平面控制網(wǎng)可以分為四個(gè)不同的等級(jí)。</p><p>　　我們接的廣東-惠州的快速軌道這個(gè)工程的平面控制測(cè)量的等級(jí)定的是四等的三角測(cè)量，它要求在整個(gè)測(cè)區(qū)的范圍內(nèi)，其投影長(zhǎng)度變形值必須滿足在2.5cm/km的范圍內(nèi)的變形限差。在整個(gè)測(cè)區(qū)內(nèi)，路線兩側(cè)的國(guó)家平面控

48、制點(diǎn)的最大高差為160.931m，它們都分布大地坐標(biāo)緯度在121°52′00″的兩側(cè)。結(jié)合國(guó)家平面控制點(diǎn)已有的高斯投影分布情況，我們可以計(jì)算知道該測(cè)區(qū)正好位于3°帶的邊緣，因?yàn)殡x中央子午線越遠(yuǎn)其投影變形誤差就越大，因此經(jīng)計(jì)算知其投影長(zhǎng)度變形超過(guò)了測(cè)量規(guī)范的允許范圍，這就要求我們必須選擇合適的抵償坐標(biāo)面或?qū)y(cè)區(qū)內(nèi)平均緯度作為中央子午線進(jìn)行高斯平面投影，通過(guò)一定的改正計(jì)算，可以使該測(cè)區(qū)的投影長(zhǎng)度變形在允許的精度誤差要求范

49、圍內(nèi)。</p><p>　　2.2 GPS測(cè)量的測(cè)前準(zhǔn)備</p><p>　　2.2.1 GPS測(cè)量的外業(yè)準(zhǔn)備</p><p>　　GPS在進(jìn)行外業(yè)實(shí)測(cè)的工作之前，必須將準(zhǔn)備工作做好做到位。這些準(zhǔn)備工作主要包括測(cè)區(qū)資料收集、測(cè)區(qū)實(shí)地踏勘、觀測(cè)計(jì)劃的擬定、儀器設(shè)備的籌備和人員組織、GPS信號(hào)接收機(jī)的檢驗(yàn)等主要內(nèi)容。</p><p>　　2.2.

50、1.1 測(cè)區(qū)資料收集及測(cè)區(qū)實(shí)地踏勘</p><p><b>　　1. 測(cè)區(qū)資料收集</b></p><p>　　已有測(cè)區(qū)控制點(diǎn)成果，如測(cè)區(qū)內(nèi)的水準(zhǔn)點(diǎn)、三角點(diǎn)、導(dǎo)線點(diǎn)和GPS控制點(diǎn)等各類(lèi)控制點(diǎn)的坐標(biāo)系統(tǒng)和水準(zhǔn)點(diǎn)的高程系統(tǒng)，點(diǎn)位的數(shù)量及分布情況，變?yōu)闃?biāo)志的可用性等。已有圖件資料，如測(cè)區(qū)內(nèi)的1:10000--1:50000地形圖，大地水準(zhǔn)面起伏圖和測(cè)區(qū)現(xiàn)有交通圖等。測(cè)區(qū)內(nèi)的

51、地質(zhì)、氣象、地形、地貌、交通和通信方面的情況等。測(cè)區(qū)內(nèi)的城市區(qū)劃表和發(fā)展方面的資料等。</p><p><b>　　2. 測(cè)區(qū)實(shí)地踏勘</b></p><p>　　根據(jù)下達(dá)的測(cè)量任務(wù)和簽訂的GPS測(cè)量合同，依據(jù)測(cè)區(qū)的施工設(shè)計(jì)圖和已收集的資料進(jìn)行測(cè)區(qū)踏勘，為后續(xù)的技術(shù)設(shè)計(jì)、施工設(shè)計(jì)和成本預(yù)算提供依據(jù)。測(cè)區(qū)踏勘工作主要包括：測(cè)區(qū)已有控制點(diǎn)的分布情況，測(cè)區(qū)的現(xiàn)有水系分布情況

52、，測(cè)區(qū)的植被分布情況，測(cè)區(qū)最近居民點(diǎn)、公共設(shè)施及服務(wù)區(qū)的分布情況，當(dāng)?shù)氐娘L(fēng)俗民情和交通情況等。</p><p>　　3. 外業(yè)觀測(cè)計(jì)劃的擬定</p><p>　　為確保外業(yè)GPS測(cè)量工作保質(zhì)保量地按期完成，在觀測(cè)之前必須擬定嚴(yán)密周全的外業(yè)觀測(cè)技術(shù)書(shū)，以便于測(cè)量工作能按部就班地完成。對(duì)保證完成數(shù)據(jù)采集的任務(wù)，保證測(cè)量的精度和提高工作效益是極為重要的。</p><p>

53、　　擬定GPS外業(yè)觀測(cè)測(cè)量的依據(jù)是測(cè)區(qū)內(nèi)GPS控制網(wǎng)的規(guī)模大小，測(cè)區(qū)內(nèi)GPS點(diǎn)位的精度和密度，測(cè)區(qū)內(nèi)GPS衛(wèi)星星座分布的幾何圖形強(qiáng)度情況，GPS測(cè)量工作所用的GPS信號(hào)接收機(jī)的型號(hào)和數(shù)量，測(cè)區(qū)交通運(yùn)輸、聯(lián)系通信及后勤保障情況等。</p><p>　　外業(yè)觀測(cè)計(jì)劃的主要內(nèi)容包括：GPS衛(wèi)星的可見(jiàn)性預(yù)報(bào)圖的編制，選擇合適的GPS衛(wèi)星的幾何圖形強(qiáng)度，觀測(cè)區(qū)域的設(shè)計(jì)與劃分，選擇最佳的觀測(cè)時(shí)間段及編排外業(yè)測(cè)量的調(diào)度表。&l

54、t;/p><p>　　4. 儀器設(shè)備的籌備和人員組織</p><p>　　完成測(cè)量工作的關(guān)鍵設(shè)備是GPS信號(hào)接收機(jī)，其性能的優(yōu)劣直接影響整個(gè)工程的質(zhì)量。其性能、型號(hào)、數(shù)量、精度和測(cè)量的精度有關(guān)。選用GPS信號(hào)接收機(jī)時(shí)可以參照表2-1。</p><p>　　表2-1 GGPS信號(hào)接收機(jī)與GPS信號(hào)接收機(jī)的選用</p><p>　　信號(hào)接收機(jī)的性能

55、、精度和可靠性進(jìn)行檢驗(yàn)，經(jīng)檢驗(yàn)合格后才可以投入使用。檢驗(yàn)內(nèi)容主要包括一般性檢驗(yàn)、通電檢驗(yàn)和實(shí)測(cè)檢驗(yàn)。</p><p>　　除了對(duì)所選接收機(jī)進(jìn)行檢驗(yàn)外，還必須做好儀器設(shè)備的籌備和人員組織工作。主要包括搜集必須得儀器、計(jì)算機(jī)及其配套設(shè)備，搜集必須的機(jī)動(dòng)設(shè)備及通信設(shè)備，搜集必須的施工器材及油料、材料的消耗，組建實(shí)測(cè)隊(duì)伍，初定實(shí)測(cè)人員名單及其崗位，對(duì)整個(gè)工程進(jìn)行詳細(xì)的經(jīng)費(fèi)預(yù)算。</p><p>　

56、　2.3 GPS測(cè)量的實(shí)施</p><p>　　GPS測(cè)量的實(shí)施包括GPS點(diǎn)的選點(diǎn)埋石、實(shí)地觀測(cè)、GPS測(cè)量數(shù)據(jù)處理等工作。</p><p>　　2.3.1 選點(diǎn)埋石</p><p>　　與常規(guī)控制測(cè)量的選點(diǎn)不同的是選點(diǎn)工作由于GPS測(cè)量不一定要求測(cè)站間相互通視，并且控制網(wǎng)的圖形結(jié)構(gòu)較靈活，從而在選點(diǎn)時(shí)的工作就很簡(jiǎn)單快捷多了。我們先在測(cè)區(qū)已有的1:50000地形圖圖

57、紙上擬選定了幾個(gè)合適的國(guó)家平面控制點(diǎn)位置，同時(shí)對(duì)國(guó)家三角點(diǎn)我們又聯(lián)測(cè)了3個(gè)，這3個(gè)三角點(diǎn)的具體情況分別是二級(jí)三角點(diǎn)董山、耗山和三級(jí)三角點(diǎn)羊山。上面三個(gè)點(diǎn)在北京-54坐標(biāo)系下的大地坐標(biāo)和高斯投影坐標(biāo)見(jiàn)表2-2。</p><p>　　表2-2 大地坐標(biāo)及高斯投影坐標(biāo)</p><p>　　我們又沿著快軌的路線方向選擇6個(gè)水準(zhǔn)點(diǎn)，并將其布設(shè)成四等精度的水準(zhǔn)點(diǎn)，高程系統(tǒng)我們采用的是1985國(guó)家高程

58、基準(zhǔn)。為了使勘測(cè)時(shí)更加方便，我們重新對(duì)上面各個(gè)國(guó)家三角點(diǎn)和水準(zhǔn)點(diǎn)作了新的定義。見(jiàn)表2-3。</p><p>　　表2-3 三角點(diǎn)和水準(zhǔn)點(diǎn)重命名</p><p>　　首先確定GPS平面控制點(diǎn)（包括6個(gè)水準(zhǔn)點(diǎn)和3個(gè)國(guó)家三角點(diǎn)）后，我們選擇了9個(gè)GPS控制點(diǎn)，然后對(duì)它們進(jìn)行了實(shí)地踏勘測(cè)量，這是以便進(jìn)一步地對(duì)控制點(diǎn)周?chē)挠^測(cè)環(huán)境做深入的調(diào)查研究，避免出現(xiàn)在觀測(cè)過(guò)程中觀測(cè)信號(hào)被干擾的現(xiàn)象。在廣東開(kāi)

59、發(fā)區(qū)的惠州5號(hào)路的兩側(cè)均勻地分布著6個(gè)水準(zhǔn)點(diǎn)，根據(jù)表2-4中的數(shù)據(jù)可以看出，6個(gè)水準(zhǔn)點(diǎn)的地勢(shì)都比較的低。在高山頂上均勻地分布著3個(gè)國(guó)家三角點(diǎn)，控制點(diǎn)的上方及周?chē)鶡o(wú)樹(shù)木或建筑物遮擋，具有開(kāi)闊的視野，較理想的條件下進(jìn)行觀測(cè)。在進(jìn)行觀測(cè)的過(guò)程中，受周?chē)牡匚锏挠绊?，GPS信號(hào)接收機(jī)跟蹤GPS衛(wèi)星的數(shù)目很可能有較大的變化。因此，我們就對(duì)衛(wèi)星的不同觀測(cè)角度和觀測(cè)時(shí)段進(jìn)行觀測(cè)結(jié)果的比較，以便于在大量的觀測(cè)時(shí)段中選擇出最佳的觀測(cè)時(shí)段。我們對(duì)下載的G

60、PS衛(wèi)星廣播星歷進(jìn)行專業(yè)處理，即應(yīng)用隨機(jī)配置的GPS信號(hào)接收機(jī)星歷分析軟件進(jìn)行分析，得出觀測(cè)時(shí)段的最佳觀測(cè)時(shí)段。見(jiàn)表2-4。 </p><p>　　表2-4 最佳觀測(cè)時(shí)段表</p><p>　　根據(jù)符合《公路全球定位系統(tǒng)（GPS）測(cè)量規(guī)范》的規(guī)定要求，我們將一個(gè)半小時(shí)作為觀測(cè)時(shí)段的觀測(cè)時(shí)間。表2-5是進(jìn)行平面控制網(wǎng)的定位觀測(cè)時(shí)采用GPS靜態(tài)定位技術(shù)應(yīng)滿足的

61、觀測(cè)指標(biāo)。</p><p>　　表2-5 GPS控制網(wǎng)的觀測(cè)指標(biāo)</p><p>　　GPS控制網(wǎng)點(diǎn)均應(yīng)埋設(shè)具有中心標(biāo)志的標(biāo)石，用于精確確定GPS點(diǎn)位，GPS點(diǎn)位的標(biāo)石和中心標(biāo)志必須穩(wěn)定、堅(jiān)固以便于長(zhǎng)久保存和利用。每個(gè)GPS點(diǎn)位標(biāo)石埋設(shè)結(jié)束后，必須及時(shí)填寫(xiě)點(diǎn)之記，以便于以后用。</p><p>　　2.3.2 實(shí)地觀測(cè)</p><p>　　

62、完成前期的測(cè)量準(zhǔn)備工作后，我們就按照事先已經(jīng)制定好的工作日程進(jìn)行了測(cè)量觀測(cè)，計(jì)劃花費(fèi)兩天的觀測(cè)時(shí)間進(jìn)行三角觀測(cè)，從而精確確定GPS控制網(wǎng)的位置。我們對(duì)GPS控制網(wǎng)進(jìn)行測(cè)量時(shí)使用的GPS信號(hào)接收機(jī)是ASHTECH公司生產(chǎn)的z-12型號(hào)機(jī)，這一款接收機(jī)設(shè)備包括三臺(tái)GPS信號(hào)接收機(jī)（即兩臺(tái)流動(dòng)站和一臺(tái)基準(zhǔn)站）、相關(guān)的用于基線結(jié)算、坐標(biāo)轉(zhuǎn)換和控制網(wǎng)平差等相關(guān)軟件以及兩個(gè)手持計(jì)算機(jī)手簿等。我們采用三臺(tái)GPS信號(hào)接收機(jī)野外進(jìn)行觀測(cè)來(lái)布設(shè)首級(jí)GPS控

63、制網(wǎng)，本網(wǎng)的布設(shè)主要是應(yīng)用GPS動(dòng)態(tài)定位技術(shù)進(jìn)行的。按照外業(yè)的觀測(cè)日程安排及使GPS信號(hào)接收機(jī)的觀測(cè)指標(biāo)能夠滿足測(cè)量要求。在實(shí)地測(cè)量中我們分了三個(gè)小組進(jìn)行實(shí)測(cè)，在同一時(shí)段的這3個(gè)GPS控制點(diǎn)需要被分別定位觀測(cè)以確定其精確位置，通過(guò)通信設(shè)備觀測(cè)小組之間進(jìn)行相互之間的交流和聯(lián)系。對(duì)觀測(cè)結(jié)果的定位精度，我們提高定位精度通過(guò)延長(zhǎng)觀測(cè)時(shí)間的方法來(lái)達(dá)到預(yù)定目的，從而提高測(cè)量的質(zhì)量。</p><p>　　2.3.3 GPS測(cè)量

64、數(shù)據(jù)處理</p><p>　　經(jīng)過(guò)一系列的數(shù)據(jù)處理過(guò)程將原始的觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理以便得到符合精度要求的定位測(cè)量結(jié)果和獲得GPS觀測(cè)的符合精度的基線向量，并對(duì)觀測(cè)結(jié)果進(jìn)行質(zhì)量檢核。數(shù)據(jù)處理的基本過(guò)程分為下面幾個(gè)階段：解算GPS觀測(cè)數(shù)據(jù)的基線向量、平差GPS基線向量網(wǎng)以及聯(lián)合平差地面網(wǎng)與GPS網(wǎng)或平差GPS網(wǎng)等。數(shù)據(jù)處理的基本流程是：數(shù)據(jù)采集→數(shù)據(jù)傳輸→數(shù)據(jù)預(yù)處理→GPS基線向量解算→GPS網(wǎng)平差。</p>

65、<p>　　2.3.3.1 數(shù)據(jù)傳輸</p><p>　　數(shù)據(jù)傳輸通過(guò)配備的專用電纜將計(jì)算機(jī)和GPS信號(hào)接收機(jī)連接在一起，并通過(guò)后處理軟件傳輸觀測(cè)數(shù)據(jù)計(jì)算機(jī)中，傳輸觀測(cè)數(shù)據(jù)是在該軟件菜單中選擇傳輸數(shù)據(jù)選項(xiàng)后將觀測(cè)得到的數(shù)據(jù)傳輸?shù)接?jì)算機(jī)中的。數(shù)據(jù)分流伴隨在數(shù)據(jù)傳輸?shù)恼麄€(gè)過(guò)程中，它將生成四個(gè)文件：偽距觀測(cè)值和載波相位文件、測(cè)站信息文件、UTC參數(shù)文件和電離層參數(shù)文件、星歷參數(shù)文件。在這四個(gè)數(shù)據(jù)文件中，除

66、了測(cè)站信息文件可以直接用外，其余均應(yīng)進(jìn)行預(yù)處理，因?yàn)樗鼈兌际嵌M(jìn)制的數(shù)據(jù)文件，必須將它們翻譯成可以直接識(shí)別的文件，將數(shù)據(jù)文件標(biāo)準(zhǔn)化。</p><p>　　2.3.3.2 數(shù)據(jù)預(yù)處理</p><p>　　GPS數(shù)據(jù)預(yù)處理的目的是：對(duì)觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行剔除粗差和平滑濾波檢驗(yàn)；統(tǒng)一將不同類(lèi)型的數(shù)據(jù)文件格式成給定的文件格式并將加工各類(lèi)數(shù)據(jù)文件為標(biāo)準(zhǔn)化文件（如GPS衛(wèi)星軌道方程的標(biāo)準(zhǔn)化，觀測(cè)值文件標(biāo)準(zhǔn)化和

67、衛(wèi)星時(shí)鐘鐘差的標(biāo)準(zhǔn)化等），找出整周跳變點(diǎn)并對(duì)觀測(cè)值進(jìn)行修復(fù)；建立合適的各種模型以對(duì)觀測(cè)值進(jìn)行便改正。</p><p>　　2.3.3.3 GPS基線向量解算</p><p>　　GPS基線向量解算是對(duì)2臺(tái)及2臺(tái)以上GPS信號(hào)接收機(jī)的同步觀測(cè)值進(jìn)行獨(dú)立基線向量（即坐標(biāo)差）的復(fù)雜平差計(jì)算過(guò)程。注意解算時(shí)要考慮觀測(cè)時(shí)段中由于星座變化而增加了整周未知數(shù)的問(wèn)題、注意發(fā)現(xiàn)及剔除觀測(cè)數(shù)據(jù)粗差以及由于衛(wèi)星

68、信號(hào)間斷引起剔除數(shù)據(jù)等問(wèn)題。</p><p>　　基線處理之后要對(duì)處理的結(jié)果進(jìn)行分析和檢核，包括分析和檢核觀測(cè)值殘差，分析和檢核線GPS基長(zhǎng)度的精度以及計(jì)算和檢核GPS基線向量環(huán)閉合差。</p><p>　　根據(jù)《公路全球定位系統(tǒng)（GPS）測(cè)量規(guī)范》的要求，在進(jìn)行基線解算的起算點(diǎn)必須是已知固定的一點(diǎn)。因?yàn)樵赪GS-84坐標(biāo)系中的起算點(diǎn)坐標(biāo)是起算數(shù)據(jù)，因此影響GPS基線向量解算結(jié)果的精度將直

69、接受到起算點(diǎn)坐標(biāo)在WGS-84坐標(biāo)系中的精度影響。有經(jīng)驗(yàn)知道，要想達(dá)到1ppm的相對(duì)定位精度，起算點(diǎn)的坐標(biāo)誤差必須小于2.5m。因此，預(yù)達(dá)到GPS信號(hào)接收機(jī)1cm（1-2）ppm的標(biāo)稱精度，在進(jìn)行基線解算時(shí)，根據(jù)相關(guān)規(guī)定起算點(diǎn)坐標(biāo)的絕對(duì)誤差必須小于等于20m。從而，為了使測(cè)量精度在規(guī)范規(guī)定的范圍內(nèi)，我們選擇了3個(gè)與30號(hào)控制點(diǎn)相關(guān)的最佳觀測(cè)時(shí)段，并對(duì)30號(hào)控制點(diǎn)的觀測(cè)采取了延長(zhǎng)觀測(cè)時(shí)間的措施，達(dá)到了10小時(shí)以上的連續(xù)觀測(cè)時(shí)間。從以前的經(jīng)

70、驗(yàn)可知，要想使控制點(diǎn)最終單點(diǎn)定位精度的絕對(duì)誤差不超過(guò)20m（《公路全球定位系統(tǒng)（GPS）測(cè)量規(guī)范》的規(guī)定數(shù)據(jù)）的誤差極限。因此，在基線解算的過(guò)程中，對(duì)01、03、04三個(gè)控制點(diǎn)的時(shí)段觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行提前的基線解算，以便于將它們作為基線解算和控制網(wǎng)平差的起算點(diǎn)。表2-6是控制點(diǎn)經(jīng)過(guò)計(jì)算機(jī)處理后得到的在WGS-84坐標(biāo)系統(tǒng)下的大地坐標(biāo)。</p><p>　　表2-6 控制點(diǎn)的大地坐標(biāo) </p>

71、<p>　　每個(gè)觀測(cè)時(shí)段進(jìn)行基線解算是通過(guò)坐標(biāo)的傳遞實(shí)現(xiàn)的，并對(duì)觀測(cè)結(jié)果進(jìn)行了初步評(píng)定，分析論證是否滿足規(guī)范規(guī)定的精度指標(biāo)。表2-7是各個(gè)時(shí)段基線解算的結(jié)果。</p><p>　　表2-7 基線解算結(jié)果表</p><p>　　基線處理之后要對(duì)其結(jié)果進(jìn)行分析和檢核，檢核成果是否符合規(guī)范要求和調(diào)度命令。這需要我們對(duì)觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行質(zhì)量分析后才能得出觀測(cè)數(shù)據(jù)是否符合實(shí)際。然后進(jìn)行必要的

72、檢核，包括每個(gè)時(shí)段同步觀測(cè)數(shù)據(jù)的檢核，重復(fù)觀測(cè)邊的檢核，同步觀測(cè)環(huán)的檢核，異步觀測(cè)環(huán)的檢核以及GPS同一基線向量成果互差檢驗(yàn)和同步環(huán)閉合差檢核。</p><p>　　1. 每個(gè)時(shí)段同步觀測(cè)數(shù)據(jù)的檢核</p><p>　　（1）數(shù)據(jù)剔除率的檢核：數(shù)據(jù)剔除率就是觀測(cè)的剔除個(gè)數(shù)與應(yīng)該獲取的觀測(cè)個(gè)數(shù)之比。同一時(shí)段的觀測(cè)值數(shù)據(jù)剔除率必應(yīng)超過(guò)10%。</p><p>　?。?）

73、對(duì)于處理模式使用的是單基線處理模式時(shí)，而且基線解算采用同一種數(shù)學(xué)模型，其同步觀測(cè)時(shí)段中任一三邊同步環(huán)的全長(zhǎng)相對(duì)閉合差和坐標(biāo)分量相對(duì)閉合差必須滿足表2-8的限差規(guī)定。</p><p>　　表2-8 環(huán)線全長(zhǎng)相對(duì)閉合差限差及同步坐標(biāo)分量限差（D×）</p><p>　　2. 重復(fù)觀測(cè)邊的檢核</p><p>　　對(duì)同一條基線邊進(jìn)行多個(gè)時(shí)段的觀測(cè)時(shí)將會(huì)得到多個(gè)

74、邊長(zhǎng)的觀測(cè)結(jié)果。根據(jù)《公路全球定位系統(tǒng)（GPS）測(cè)量規(guī)范》的規(guī)定，任意二個(gè)時(shí)段的重復(fù)觀測(cè)邊的成果互差必須小于相應(yīng)等級(jí)規(guī)定等級(jí)規(guī)定等級(jí)的倍。</p><p>　　由于測(cè)量所用GPS信號(hào)接收機(jī)的標(biāo)稱精度為1cm2ppm，因此，有已得的觀測(cè)數(shù)據(jù)可以計(jì)算出《公路全球定位系統(tǒng)（GPS）測(cè)量規(guī)范》和同一基線成果的最大互差的允許誤差值。具體同一基線不同時(shí)段的觀測(cè)結(jié)果滿足的要求見(jiàn)表2-9。</p><p>

75、;　　表2-9 基線解算成果檢核表</p><p>　　3. 同步觀測(cè)環(huán)的檢核</p><p>　　當(dāng)多臺(tái)接收機(jī)同步對(duì)閉合環(huán)中的各邊進(jìn)行觀測(cè)時(shí)，閉合環(huán)的閉合差由于各邊并不獨(dú)立而一定為零。但是由于所用的處理軟件和處理模型本身存在的不足，使得這種同步環(huán)的實(shí)際閉合差并不一定為理論閉合差零。但由于其數(shù)值較小，這對(duì)定位結(jié)果不會(huì)產(chǎn)生大的影響影響。根據(jù)《公路全球定位系統(tǒng)（GPS）測(cè)量規(guī)范》的要求，在同

76、一觀測(cè)時(shí)段進(jìn)行觀測(cè)的多于兩臺(tái)GPS信號(hào)接收機(jī)的各個(gè)GPS基線向量的同步觀測(cè)時(shí)間必須超出觀測(cè)時(shí)間的80%。其同步觀測(cè)閉合差精度指標(biāo)計(jì)算式見(jiàn)式2-1:</p><p><b>　　(2-1)</b></p><p>　　σ：網(wǎng)中相鄰點(diǎn)間的距離中誤差(mm)；</p><p>　　a：固定誤差(mm)；</p><p>　　b

77、：比例誤差(ppm),其中b取2；</p><p>　　D：相鄰點(diǎn)間的距離(km)。</p><p>　　一般地，三邊同步環(huán)中前兩邊的代數(shù)和之差與第三邊的處理結(jié)果必須滿足一定的限差，見(jiàn)式2-2。</p><p>　　即： (2-2)</p><p>　　式中：σ為相應(yīng)級(jí)

78、別的規(guī)定中誤差（按平均變長(zhǎng)計(jì)算）。</p><p>　　所有閉合環(huán)的分量閉合差必須小于等于·σ，而環(huán)閉合差ω必須滿足下式子2-3。</p><p>　　ω＝﹙ωx²＋ωy²＋ωz²﹚½≤·σ。 (2-3)</p><p>　　利用隨機(jī)軟件計(jì)算得到的

79、同步環(huán)閉合差結(jié)果見(jiàn)表2-10。</p><p>　　表2-10 同步環(huán)閉合差</p><p>　　分析上表可知，所有觀測(cè)數(shù)據(jù)都可以滿足相應(yīng)規(guī)范規(guī)定的限差。</p><p>　　4. 異步觀測(cè)環(huán)檢核</p><p>　　無(wú)論采用單基線模式還是多基線模式解算基線，在整個(gè)GPS網(wǎng)中都應(yīng)選取一組完全獨(dú)立的基線構(gòu)成獨(dú)立環(huán)，各獨(dú)立環(huán)的坐標(biāo)分量閉合差和全

80、長(zhǎng)閉合差必須滿足一定的限差，具體式子見(jiàn)2-4。</p><p>　　即： (2-4)</p><p>　　2.3.4 GPS網(wǎng)平差</p><p>　　進(jìn)行GPS網(wǎng)平差前必須提取基線向量，構(gòu)建GPS基線向量網(wǎng)。進(jìn)行基線向量網(wǎng)的平差計(jì)算之前，基線向量檢核必須合格，從

81、而求得各個(gè)GPS網(wǎng)點(diǎn)之間的相對(duì)坐標(biāo)差值，根據(jù)基準(zhǔn)點(diǎn)坐標(biāo)值便可求得待定點(diǎn)GPS的坐標(biāo)值。GPS網(wǎng)平差根據(jù)平差時(shí)采用的觀測(cè)值和起算數(shù)據(jù)的類(lèi)型和數(shù)量，將分為無(wú)約束網(wǎng)平差，約束網(wǎng)平差，地面網(wǎng)和GPS網(wǎng)的聯(lián)合平差三種類(lèi)型。無(wú)約束網(wǎng)平差只需提供必要的起始數(shù)據(jù)即可按間接平差方法步驟進(jìn)行平差計(jì)算的平差方法，其平差結(jié)果為WGS-84坐標(biāo)系下的坐標(biāo)值。我們常說(shuō)的約束網(wǎng)平差就是以國(guó)家大地坐標(biāo)系中某些已知點(diǎn)的坐標(biāo)、方位角和邊長(zhǎng)作為約束條件，依次為起始條件進(jìn)行平

82、差后得到國(guó)家統(tǒng)一坐標(biāo)系統(tǒng)中結(jié)果的一種平差方法。而我們常說(shuō)的聯(lián)合平差則是將GPS基線向量觀測(cè)值和地面常規(guī)觀測(cè)值距離、方向、高差等一并進(jìn)行平差計(jì)算得到在地方坐標(biāo)系或國(guó)家大地坐標(biāo)系下的平差結(jié)果的平差方法。</p><p>　　由于無(wú)約束網(wǎng)平差注重考慮GPS網(wǎng)本身的內(nèi)部符合精度、考察基線向量之間有無(wú)明顯的系統(tǒng)誤差和粗差，同時(shí)為GPS點(diǎn)提供大地高稱數(shù)據(jù)，便于聯(lián)合相關(guān)的正常高程數(shù)據(jù)以求出GPS點(diǎn)的正常高程，且在控制網(wǎng)平差前無(wú)

83、需考慮觀測(cè)數(shù)據(jù)的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換問(wèn)題。因此，我們選用了無(wú)約束網(wǎng)平差方法。在制定觀測(cè)計(jì)劃時(shí)，必須考慮控制網(wǎng)平差的固定點(diǎn)精度問(wèn)題。經(jīng)過(guò)分析研究，我們將03號(hào)點(diǎn)作為GPS控制網(wǎng)平差的起算點(diǎn)，并對(duì)其進(jìn)行了連續(xù)觀測(cè)，最終得到符合精度的控制點(diǎn)平差值。下面是各個(gè)控制點(diǎn)平差后的WGS-84坐標(biāo)及各個(gè)觀測(cè)值的改正數(shù)。見(jiàn)表2-11。</p><p>　　表2-11 各控制點(diǎn)平差后的WGS-84坐標(biāo) </p><

84、p>　　GPS控制網(wǎng)平差后也將會(huì)得到一系列的控制網(wǎng)基線向量的平差改正數(shù)。表2-12是基線向量的相關(guān)改正數(shù)。</p><p>　　表2-12 控制網(wǎng)基線向量平差改正表</p><p>　　控制網(wǎng)平差后需進(jìn)行GPS基線向量網(wǎng)的精度分析。分析上表并與相關(guān)規(guī)范比對(duì)知道評(píng)查結(jié)果符合精度要求。</p><p>　　2.3.5 GPS定位成果的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換</p>

85、<p>　　由于GPS得到的定位成果屬于WGS-84坐標(biāo)系下的大地坐標(biāo)，而實(shí)際應(yīng)用的測(cè)量成果往往是屬于某一國(guó)家坐標(biāo)系或地方坐標(biāo)系，因此，必須將得到的控制點(diǎn)在WGS-84坐標(biāo)系下的大地坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為測(cè)區(qū)采用的北京-54坐標(biāo)系下的大地坐標(biāo)和北京-54橢球下的高斯投影平面坐標(biāo)(X,Y)。根據(jù)控制點(diǎn)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換結(jié)果表達(dá)方式的不同將坐標(biāo)轉(zhuǎn)換的方法分為兩種 ：</p><p>　?。?）WGS-84大地坐標(biāo)→WGS-8

86、4空間直角坐標(biāo)→北京-54空間直角坐標(biāo)→高斯平面直角坐標(biāo)。</p><p>　?。?）WGS-84大地坐標(biāo)→WGS-84橢球高斯坐標(biāo)→北京-54橢球高斯坐標(biāo)→北京-54大地坐標(biāo)。</p><p>　　在實(shí)際應(yīng)用中我們選擇了更為簡(jiǎn)單的第一種方法。主要過(guò)程：在WGS-84坐標(biāo)的橢球參數(shù)和測(cè)區(qū)所用的北京-54橢球參數(shù)已知的情況下，在兩個(gè)坐標(biāo)系之間聯(lián)測(cè)控制點(diǎn)計(jì)算轉(zhuǎn)換參數(shù)，選擇經(jīng)度L=119

87、6;30′00″作為高斯投影的中央子午線?？刂泣c(diǎn)坐標(biāo)在不同坐標(biāo)系下的數(shù)據(jù)見(jiàn)表2-13。 </p><p>　　表2-13 控制點(diǎn)坐標(biāo)表</p><p>　　由以上聯(lián)測(cè)控制點(diǎn)的不同坐標(biāo)結(jié)果，就可以在WGS-84高斯平面直角坐標(biāo)系和北京-54平面直角坐標(biāo)系之間通過(guò)四參數(shù)轉(zhuǎn)換的方法計(jì)算得到控制點(diǎn)在北京-54平面直角坐標(biāo)系下的坐標(biāo)值。四參數(shù)包括坐標(biāo)原點(diǎn)的平移量（Δx，Δy）、坐標(biāo)旋轉(zhuǎn)角度（θ

88、）、比例縮放因子（m）。運(yùn)用下式2-5通過(guò)同一點(diǎn)的坐標(biāo)值進(jìn)行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換參數(shù)計(jì)算。</p><p>　　(2-5) </p><p>　　通過(guò)兩個(gè)同一控制點(diǎn)兩個(gè)不同坐標(biāo)系間的數(shù)據(jù)進(jìn)行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換參數(shù)的計(jì)算，并應(yīng)用第三個(gè)點(diǎn)進(jìn)行檢核，分析是否滿足參數(shù)轉(zhuǎn)換的精度要求；計(jì)算四個(gè)轉(zhuǎn)換參數(shù)時(shí)，我們還可以通過(guò)最小二乘的方法，然后直接計(jì)算三個(gè)聯(lián)測(cè)控制點(diǎn)坐標(biāo)得到。而在實(shí)際的測(cè)量中，在計(jì)算四個(gè)轉(zhuǎn)

89、換參數(shù)時(shí)我們常常應(yīng)用了末者，如果（a，b，c，d）是假定的四個(gè)轉(zhuǎn)換參數(shù)，那么下面是計(jì)算公式2-6：</p><p><b>　　(2-6)</b></p><p>　　通過(guò)計(jì)算得到坐標(biāo)轉(zhuǎn)換參數(shù)為:</p><p>　　a=1.00000138</p><p>　　b=3.87349087</p><p

90、>　　c=26382.389</p><p>　　d=31980.294</p><p>　　算出坐標(biāo)轉(zhuǎn)換參數(shù)后就可以計(jì)算其余控制點(diǎn)在北京-54坐標(biāo)系下的高斯平面直角坐標(biāo)，表2-14是計(jì)算結(jié)果。</p><p>　　表2-14 北京-54平面直角坐標(biāo)表 </p><p>　　坐標(biāo)轉(zhuǎn)換完成后，就可以在WGS-84大地坐標(biāo)系與地方坐標(biāo)系

91、之間及北京-54高斯平面直角坐標(biāo)系之間建立關(guān)系，這樣我們就完成了采用靜態(tài)定位對(duì)首級(jí)控制網(wǎng)的布設(shè)。</p><p>　　2.4 采用GPS動(dòng)態(tài)定位技術(shù)加密首級(jí)平面控制網(wǎng)</p><p>　　我們對(duì)平面首級(jí)網(wǎng)進(jìn)行加密時(shí)，我們采用了載波相位測(cè)量模式的GPS動(dòng)態(tài)定位技術(shù)進(jìn)行了控制網(wǎng)的加密工作，定位數(shù)據(jù)通過(guò)電臺(tái)實(shí)時(shí)地傳送到接收機(jī)中，基線向量在進(jìn)行解算時(shí)，我們采用的是差分方法，然后再結(jié)合已知基準(zhǔn)站在W

92、GS-84坐標(biāo)系下的坐標(biāo)和相應(yīng)的已知坐標(biāo)轉(zhuǎn)換參數(shù)，從而經(jīng)過(guò)一系列的計(jì)算就可以得到待定點(diǎn)在WGS-84坐標(biāo)和地方坐標(biāo)系下的平面直角坐標(biāo)，這種方法也稱為實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)定位技術(shù)（Real Time Kinematic-RTK)。</p><p>　　根據(jù)《公路全球定位系統(tǒng)（GPS）測(cè)量規(guī)范》的要求及現(xiàn)場(chǎng)勘測(cè)的情況，我們?cè)诿?00-800m左右的距離上簡(jiǎn)單的做了標(biāo)記，然后在首級(jí)控制網(wǎng)的基礎(chǔ)上布設(shè)二級(jí)控制點(diǎn)。至于我們?cè)诩用芷矫婵?/p>

93、制網(wǎng)時(shí)，我們則是應(yīng)用GPS靜態(tài)定位技術(shù)進(jìn)行加密的?？紤]到控制點(diǎn)之間的通視條件及便于用全站儀進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和路線放樣，我們沿路線全線加密的二級(jí)控制點(diǎn)數(shù)目總共是42個(gè)。由于應(yīng)用GPS動(dòng)態(tài)定位技術(shù)在進(jìn)行公路測(cè)量時(shí)的測(cè)量情況在《公路全球定位系統(tǒng)（GPS）測(cè)量規(guī)范》中并沒(méi)有對(duì)其作相應(yīng)的明確規(guī)定。這就使在進(jìn)行公路工程測(cè)量時(shí)，更多的是依據(jù)現(xiàn)有經(jīng)驗(yàn)及其靜態(tài)觀測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)動(dòng)態(tài)定位精度進(jìn)行檢驗(yàn)。進(jìn)行動(dòng)態(tài)定位時(shí)，在觀測(cè)時(shí)段內(nèi)應(yīng)有4顆以上分布良好的GPS衛(wèi)星可供觀測(cè)

94、，并且在觀測(cè)時(shí)段內(nèi)，流動(dòng)站接收機(jī)所觀測(cè)的衛(wèi)星必須是連續(xù)觀測(cè)的沒(méi)有失鎖的，一旦若有失鎖現(xiàn)象出現(xiàn)，必須在失鎖后的站點(diǎn)上延長(zhǎng)觀測(cè)時(shí)間，一般可以延長(zhǎng)數(shù)分鐘即可，并且，流動(dòng)站與基準(zhǔn)站之間的距離一般不超過(guò)20km。</p><p>　　2.4.1 建立基準(zhǔn)站</p><p>　　通常完整的基準(zhǔn)站需要具備一臺(tái)GPS信號(hào)接收機(jī)、電臺(tái)和發(fā)射天線等特定配套設(shè)備。在進(jìn)行動(dòng)態(tài)定位測(cè)量的過(guò)程中，二級(jí)控制網(wǎng)基準(zhǔn)站定位

95、數(shù)據(jù)的起算點(diǎn)坐標(biāo)必須是在WGS-84坐標(biāo)系中的坐標(biāo)，并且因?yàn)槠涫亲鴺?biāo)起算時(shí)的起算數(shù)據(jù)，因此它的點(diǎn)位坐標(biāo)精度將很大程度地影響到加密控制網(wǎng)的精度。因此，我們加密時(shí)的基準(zhǔn)點(diǎn)一般都要首選首級(jí)控制網(wǎng)的高精度的控制點(diǎn)坐標(biāo)，并且，我們很多時(shí)候選擇的數(shù)據(jù)還是地勢(shì)較高的控制點(diǎn)作為基準(zhǔn)點(diǎn)，這是為了在傳輸數(shù)據(jù)時(shí)更加的方便可行。我們?cè)谶M(jìn)行野外測(cè)量時(shí)，通過(guò)實(shí)地踏勘分析論證后得出了，選擇04號(hào)點(diǎn)即耗山作為測(cè)區(qū)的前半部分基準(zhǔn)站。確定好基準(zhǔn)站的位置后，我們選擇了一個(gè)合

96、適的位置安置儀器設(shè)備，并且對(duì)GPS信號(hào)接收機(jī)的動(dòng)態(tài)定位模式是通過(guò)手持計(jì)算機(jī)進(jìn)行設(shè)置的，設(shè)置后我們將已知基準(zhǔn)站的位置在WGS-84坐標(biāo)系下的坐標(biāo)值輸入到GPS信號(hào)接收機(jī)中，檢查沒(méi)有什么大問(wèn)題后，按下相應(yīng)設(shè)置按鈕即可以將該控制點(diǎn)上的GPS信號(hào)接收機(jī)的點(diǎn)位設(shè)置為基準(zhǔn)站。而接收機(jī)的工作實(shí)質(zhì)上就是實(shí)時(shí)地將其接收到的導(dǎo)航定位數(shù)據(jù)通過(guò)數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備傳送到流動(dòng)站上的手持計(jì)算機(jī)中。</p><p>　　2.4.2 設(shè)置流動(dòng)站<

97、/p><p>　　所謂流動(dòng)站就是將基準(zhǔn)站上接收機(jī)能夠觀測(cè)的所有衛(wèi)星的觀測(cè)數(shù)據(jù)和衛(wèi)星發(fā)送來(lái)的定位信息同時(shí)發(fā)送到地面移動(dòng)的接收機(jī)中，然后實(shí)時(shí)地通過(guò)流動(dòng)站上接收機(jī)的特定數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)解算出基線向量，再結(jié)合坐標(biāo)轉(zhuǎn)換時(shí)必須用到的已知轉(zhuǎn)換參數(shù)，計(jì)算待定點(diǎn)的高斯平面直角坐標(biāo)在地方坐標(biāo)系下的坐標(biāo)值。手持計(jì)算機(jī)則是通過(guò)電臺(tái)接收基準(zhǔn)站傳來(lái)的定位信息，然后再結(jié)合流動(dòng)站接收的定位數(shù)據(jù)，將這兩個(gè)來(lái)源的定位信息實(shí)時(shí)地進(jìn)行聯(lián)合平差解算得到基線向量，

98、最后，再對(duì)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行坐標(biāo)轉(zhuǎn)化后，我們就得到了待測(cè)點(diǎn)在北京-54坐標(biāo)系中的坐標(biāo)。</p><p>　　因?yàn)?，在這個(gè)時(shí)段內(nèi)我們可以得到的固定解精度很高結(jié)果，并且待測(cè)點(diǎn)的定位精度也很快地進(jìn)行了收斂。所謂較佳的觀測(cè)時(shí)間段就必須滿足GPS衛(wèi)星分布的幾何強(qiáng)度因子小于3 h的觀測(cè)時(shí)段要求，并且還要滿足所在的觀測(cè)時(shí)段中基準(zhǔn)站與流動(dòng)站之間鎖定的衛(wèi)星數(shù)目必須不得少于5顆的共同衛(wèi)星的要求。為了能夠保證重復(fù)觀測(cè)時(shí)定位數(shù)據(jù)的不相關(guān)性要求

99、，在每一個(gè)待定點(diǎn)進(jìn)行觀測(cè)前，都必須先初始化處理流動(dòng)站的數(shù)據(jù)，并且需要建立連接這些數(shù)據(jù)的新通道，這是便于過(guò)濾掉以前接收到的無(wú)用的定位數(shù)據(jù)。一般重復(fù)5次定位觀測(cè)，并且觀測(cè)之間的坐標(biāo)差必須小于1cm，否則，要重新初始化處理流動(dòng)站數(shù)據(jù)，循環(huán)往復(fù)直至得到滿足限差的觀測(cè)數(shù)據(jù)值為止。</p><p>　　2.4.3 內(nèi)業(yè)處理</p><p>　　我們?cè)谶M(jìn)行內(nèi)業(yè)處理工作時(shí)，必須先將微機(jī)和手持計(jì)算機(jī)連接在一

100、起，并且利用隨機(jī)配備的數(shù)據(jù)處理軟件和數(shù)據(jù)下載軟件，聯(lián)機(jī)以后將外業(yè)所觀測(cè)得到的測(cè)量數(shù)據(jù)下載到計(jì)算機(jī)中，然后在室內(nèi)進(jìn)行專業(yè)的數(shù)據(jù)處理工作。因?yàn)橛^測(cè)得到的數(shù)據(jù)因采集方式或別的因素的原因，使測(cè)量數(shù)據(jù)往往有WGS-84大地坐標(biāo)和地方高斯平面直角坐標(biāo)兩種表示形式。因此，預(yù)得到高斯平面直角坐標(biāo)，我們可以通過(guò)直接實(shí)地觀測(cè)得到，即采用普通大地測(cè)量方法得到或?qū)?dòng)態(tài)觀測(cè)數(shù)據(jù)即采用遙感等現(xiàn)代前言技術(shù)進(jìn)行事后處理計(jì)算得到。</p><p>

101、;　　2.5 GPS動(dòng)態(tài)測(cè)量技術(shù)可行性分析</p><p>　　我們?cè)谶M(jìn)行野外測(cè)量的過(guò)程中，我們采用了動(dòng)態(tài)定位測(cè)量技術(shù)對(duì)沿線已有的一級(jí)導(dǎo)線控制點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量定位，這樣以便于分析利用GPS動(dòng)態(tài)定位技術(shù)加密平面控制點(diǎn)的精度。精度比較結(jié)果見(jiàn)表2-15</p><p>　　表2-15 動(dòng)態(tài)定位結(jié)果與城市一級(jí)控制點(diǎn)比較結(jié)果表 </p><p>　　分析上表中的定位測(cè)量數(shù)

102、據(jù)及結(jié)合《公路勘測(cè)規(guī)范》對(duì)定位精度的要求，發(fā)現(xiàn)應(yīng)用動(dòng)態(tài)定位技術(shù)解算的基線距離與城市一級(jí)控制點(diǎn)基線間的距離差值符合限差的要求。因此，我們分析上面的表格可以得出如此的結(jié)論：我們?cè)趯?duì)首級(jí)平面控制網(wǎng)進(jìn)行加密控制時(shí)可以采用GPS動(dòng)態(tài)定位技術(shù)來(lái)達(dá)到。</p><p>　　2.6 GPS靜態(tài)定位技術(shù)布設(shè)水準(zhǔn)控制網(wǎng)</p><p>　　因?yàn)槿绻玫降幕€向量是應(yīng)用GPS靜態(tài)相對(duì)定位技術(shù)得到的，那么平差處理

103、后得到的大地高可以達(dá)到很高的精度。因此，若網(wǎng)中有一點(diǎn)或多點(diǎn)具有精確的WGS-84坐標(biāo)系下的大地高時(shí)，則在GPS網(wǎng)平差后，可以求得高精度的WGS-84大地高。但在實(shí)際應(yīng)用中常常應(yīng)用的是正常高，這就要求找出GPS點(diǎn)的大地高與正常高的關(guān)系，并選擇合適的模型進(jìn)行轉(zhuǎn)換。</p><p>　　GPS測(cè)量結(jié)果是在WGS-84坐標(biāo)系下進(jìn)行的，因此，所得得高程值也應(yīng)該為相對(duì)于WGS-84坐標(biāo)系下大大地高，通常記為H。我們習(xí)慣上把高

104、程系統(tǒng)的高程基準(zhǔn)選擇的是參考橢球面的高程系統(tǒng)稱為大地高高程系統(tǒng)，在這個(gè)高程系統(tǒng)中我們把沿地面某點(diǎn)的橢球面法線到橢球面的距離稱為該點(diǎn)的大地高。</p><p>　　在現(xiàn)實(shí)中的工程測(cè)量實(shí)踐中，我們常常采用的是以似大地水準(zhǔn)面為基準(zhǔn)的正常高高程系統(tǒng)，記為。由于，正常高是以可以精確確定并且具有明確的物理意義的似大地水準(zhǔn)面為基準(zhǔn)面的高程系統(tǒng)，從而得到了非常廣泛的應(yīng)用。似大地水準(zhǔn)面與橢球面之間的差距稱為高程異常值。、H、之間的

105、關(guān)系如下式：</p><p>　　=H— (2-7)</p><p>　　由上式可以知道，研究GPS高程有下面兩方面的意義：</p><p>　　①精確求得GPS點(diǎn)的正常高；</p><p>　　②精確求定似大地水準(zhǔn)面。</p

106、><p>　　因此，可以知道，若某一點(diǎn)的高程異常值是事先知道的，我們就可以很方便地將該點(diǎn)的GPS大地高轉(zhuǎn)換為更為常用的正常高高程。但實(shí)際上，要活的高精度的高程異常值并非易事，而且GPS單點(diǎn)定位誤差又較大。一般地，測(cè)區(qū)內(nèi)高精度的GPS基準(zhǔn)點(diǎn)很少。因此，GPS網(wǎng)平差后，要想得到高精度的大地高H就很難辦到。所以，上式在實(shí)際中并不實(shí)用。要精確確定各GPS點(diǎn)的正常高，目前主要應(yīng)用的是GPS三角高程、GPS重力高程和GPS水準(zhǔn)等