gps在工程測量中的應(yīng)用及前景討論

1、<p>　　GPS在工程測量中的應(yīng)用及前景討論</p><p>　　摘要：簡述了全球定位系統(tǒng)（GPS）的基本結(jié)構(gòu)和測量原理，總結(jié)了GPS用于工程測量所具有的特點(diǎn)，介紹了GPS在工程測量中的應(yīng)用實(shí)例。 </p><p>　　關(guān)鍵詞：GPS；工程測量；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>　　中圖分類號：TV87文獻(xiàn)標(biāo)識碼A 文章編號 </p><p>　　引言：近年來，隨著社會經(jīng)濟(jì)以及時代的發(fā)展，世界的各項(xiàng)科學(xué)技術(shù)也開始有了決定性的提高。其中有位應(yīng)用廣泛的是美國與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，簡稱GPS）。而GPS簡單而言，其就是以衛(wèi)星最為基礎(chǔ)的無線電衛(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，使得其在如今國家的大地測量以及工程測量，航空攝影測量、海洋測量、城市測量等測繪領(lǐng)域得到了極大的應(yīng)用［1］。本文就簡單的介紹和分析了GPS在山區(qū)工程測量中的應(yīng)用，并提出

5、幾點(diǎn)體會。1GPS簡介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波段的兩個無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，導(dǎo)航定位信號中含有衛(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衛(wèi)星的信號，跟蹤衛(wèi)星的運(yùn)行，并對信號進(jìn)行交換、放大和處理，再通過計算機(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（測站點(diǎn)）的三維坐標(biāo)。1．2GPS定位原理GPS定位是根據(jù)測量中的距離交會定點(diǎn)原理實(shí)現(xiàn)的［2］。如圖1所示，在待 測點(diǎn)Q設(shè)置GPS接收機(jī)，在某一時刻tk同時接收到3顆（或3顆以上）衛(wèi)星S

7、1、S2、S3所發(fā)出的信號。通過數(shù)據(jù)處理和計算，可求得該時刻接收機(jī)天線中心（測站點(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測量的特點(diǎn)相對于常規(guī)測量來說，GPS測量主要有以下特點(diǎn)：①測量精度高。GPS觀測的精度明顯高于一般常規(guī)測量，在小于50 km的基線上，其相對

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測站間無需通視。GPS測量不需要測站間相互通視，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觀測時間短。隨著GPS測量技術(shù)的不斷完善，軟件的不斷更新，在進(jìn)行GPS測量時，靜態(tài)相對定位每站僅需20 min左右，動態(tài)相對定位僅需幾秒鐘。④儀器操作簡便。目前GPS接收機(jī)自動化程度越來越高，操作智能化，觀測人員只需對中、整平、量取天線高及開機(jī)

9、后設(shè)定參數(shù)，接收機(jī)即可進(jìn)行自動觀測和記錄。⑤全天候作業(yè)。GPS衛(wèi)星數(shù)目多，且分布均勻，可保證在任何時間、任何地點(diǎn)連續(xù)進(jìn)行觀測，一般不受天氣狀況的影響。⑥提供三維坐標(biāo)。GPS測量可同時精確測定測站點(diǎn)的三維坐標(biāo)，其高程精度已可滿足四等水準(zhǔn)測量的要求。 </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，是一個集休閑、娛樂、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)計和施工，需建立首級控制網(wǎng)?？紤]到工程復(fù)雜，工期較緊，測區(qū)通視困難，地形起伏大等因素，決定采用GPS測量。2．2GPS測量的技術(shù)設(shè)計（1）設(shè)計依據(jù)GPS測量的技術(shù)設(shè)計主要依據(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)城市測量技術(shù)規(guī)程》［3］及工程測量合同有關(guān)要求制定的

11、。（2）設(shè)計精度根據(jù)工程需要和測區(qū)情況，選擇城市或工程二級GPS網(wǎng)作為測區(qū)首級控制網(wǎng)。要求平均邊長小于1 km，最弱邊相對中誤差小于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)計基準(zhǔn)和網(wǎng)形如圖2所示，控制網(wǎng)共12個點(diǎn)，其中聯(lián)測已知平面控制點(diǎn)2個（I12，I13），高程控制點(diǎn)5個（I12，I13，105，109，110，

12、其高程由四等水準(zhǔn)測得）。采用3臺GPS接收機(jī)觀測，網(wǎng)形布設(shè)成邊連式。 專業(yè)的3S站 3s8.cn（4）觀測計劃根據(jù)GPS衛(wèi)星的可見預(yù)報圖和幾何圖形強(qiáng)度（空間位置因子PDOP），選擇最佳觀測時段（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測量的外業(yè)實(shí)施（1）選點(diǎn)GPS測量測站點(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測量的特殊性，并顧及后續(xù)測量，選點(diǎn)時應(yīng)著重考慮：①每點(diǎn)

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

14、><p>　　3結(jié)束語通過上文對GPS在工程測量中的應(yīng)用，得到如下體會。（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，這對于在地形復(fù)雜以及通視困難的測區(qū)，具有無可擬比的優(yōu)越性。（2）GPS接收機(jī)觀測。就其觀測而言，其基本實(shí)現(xiàn)自動智能化，而且隨著技術(shù)的提高其觀測時間也在不斷減少，這樣使得作業(yè)強(qiáng)度降低了。另外值得注意的是其觀測的質(zhì)量問題，其主要是受觀測時衛(wèi)星的空間分布以及衛(wèi)星

15、信號的質(zhì)量影響。（3）GPS測量的數(shù)據(jù)傳輸和處理。對于其數(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>　　［1］管國斌．對中小城鎮(zhèn)GPS控制網(wǎng)中幾個問題的探討［J］．浙江測繪，2003，（2）：45－46