GPS技術(shù)在工程測量中的應(yīng)用(3)

1、gps 技術(shù)在工程測量中的應(yīng)用林振民中國能源建設(shè)集團(tuán)廣東省電力設(shè)計研究院廣東廣州510663摘要：工程測量技術(shù)與國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)和國防建設(shè)息息相關(guān)，發(fā)揮著重要的作用。作為一種成熟的測量手段，gps 在工程測量中的應(yīng)用極大的促進(jìn)了測量工作發(fā)展，是推動工程測量工作效率和質(zhì)量提高的重要因素。本文簡述了 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)用前景。關(guān)鍵詞 ：工程測量gps的應(yīng)用技術(shù)abstract: the engineering survey technology and the development of nationaleconomy

2、and national defenseconstruction are closely related, played an importantrole. as a kind of mature measurementmethod, the gps in the measurementof theengineering application has promoted the measurement work development, is topromote engineering measurethe work efficiency and improve the quality of

3、theimportant factors. this paper describes the basic structure and gps measuringprinciple,summarizes thegps used inengineering measurement has thecharacteristics,this paperintroduces the gps in the measurementof the engineeringapplication prospect.keywords: engineeringmeasurementgpsapplication techn

4、ology中圖分類號： tu74文獻(xiàn)標(biāo)識碼：a文章編號：引言全球定位系統(tǒng) (global positioning system ，簡稱 gps)是美國從 20 世紀(jì) 70 年代開始研制的用于軍事部門的新一代衛(wèi)星導(dǎo)航與定位系統(tǒng)。gps是以衛(wèi)星為基礎(chǔ)的無線電衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)， 它具有全能性、全球性、 全天候、連續(xù)性和實(shí)時性的精密三維導(dǎo)航與定位功能，而且具有良好的抗干擾性和保密性。因此，gps技術(shù)轉(zhuǎn)入民用后，率先在測量領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。1gps 簡介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。1.1gps空間衛(wèi)星星座由2l 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

5、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20200km，運(yùn)行周期為 11 小時 58 分。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)星的位置信息，使衛(wèi)星成為一個動態(tài)的已知點(diǎn)。在地球的任何地點(diǎn)、任何時刻，在高度角15以上，平均可同時觀測到6 顆衛(wèi)星，最多可達(dá)到9 顆。1.2gps地面監(jiān)控站主要由分布在全球的一個主控站、三個注入站和五個監(jiān)http:/ 衛(wèi)星的觀測數(shù)據(jù)，計算各衛(wèi)星的軌道參數(shù)、鐘差參數(shù)等，并將這些數(shù)據(jù)編制成導(dǎo)航電文，傳送到注入站，再由注入站將主控站發(fā)來的導(dǎo)航電文注入到相應(yīng)衛(wèi)星的存儲器中。1.3gps用戶設(shè)備

6、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)。2影響 gps 成果的若干因素gps控制測量在平面控制聯(lián)測、 線路野外控制等許多方面上的優(yōu)勢非常顯著,在控制測量中常采用的作業(yè)模式是靜態(tài)和快速靜態(tài)定位，通過工程實(shí)踐， 我們發(fā)現(xiàn) gps作業(yè)面臨的主要問題是：怎樣保證聯(lián)測精度的穩(wěn)定、提高外業(yè)的工效，充分發(fā)揮 gps作業(yè)的高效、精確、快捷等優(yōu)點(diǎn)。為此需要在聯(lián)測起始點(diǎn)、gps布網(wǎng)、觀測時間

7、等方面入手分析。起始點(diǎn)的情況主要含點(diǎn)位本身精度和點(diǎn)位的分布兩種因素，起始點(diǎn)的問題會直接在 gps網(wǎng)的平差結(jié)果中表現(xiàn)出來。 由于我國的國家控制點(diǎn)布設(shè)的時間較久，在許多地區(qū)破壞嚴(yán)重， 有些又被不同的單位恢復(fù)或更新，另外實(shí)際應(yīng)用中除利用國家控制點(diǎn)外， 往往須用到軍控點(diǎn)或地礦、 煤田等系統(tǒng)所布設(shè)的控制點(diǎn)，有時還須用地方城建點(diǎn)等， 不同等級或分屬不同區(qū)域的控制點(diǎn)間，以及由不同單位布設(shè)的控制點(diǎn)問可能存在較大的誤差，會對gps控制網(wǎng)的精度產(chǎn)生不利影響。gps布網(wǎng)主要包括網(wǎng)形設(shè)計和觀測計劃制定,構(gòu)成優(yōu)化的解算圖形，同時應(yīng)考慮提高成果可靠性 ,防止粗差。 gps網(wǎng)觀測時應(yīng)有異步獨(dú)立觀測環(huán)或符合線路,構(gòu)成異步環(huán)的

8、邊數(shù)不宜太多， 但環(huán)的數(shù)量不能太少， 大量增加異步環(huán)會使作業(yè)計劃復(fù)雜，延長工期，影響工效， 因此應(yīng)研究合理的獨(dú)立觀測環(huán)數(shù)。網(wǎng)形一旦設(shè)計完成，就要參考最新的星歷預(yù)報制定嚴(yán)密的作業(yè)計劃，使工作有條不紊開展，這是提高工效的重要環(huán)節(jié)。觀測時間的長短直接影響基線解算效果。 gps作業(yè)通過對某條基線一定時間內(nèi)采集到的衛(wèi)星數(shù)據(jù)進(jìn)行解算，求出衛(wèi)星信號的整周未知數(shù)(模糊度 )，如果參加計算的數(shù)據(jù)量不足以確定出信號的整周未知數(shù),則基線解算失敗。另外， “周跳”也會對解算成果造成不良影響，由于地球電離層,噪音等因素對衛(wèi)星信號的干擾，會使信號的整周數(shù)產(chǎn)生異常的波動，隨著觀測時間的延長，“周跳”產(chǎn)生的機(jī)率越大，如果 g

9、ps在觀測和計算中不能及時發(fā)現(xiàn)并剔除“周跳”，會對數(shù)據(jù)處理和成果精度造成影響。3gps 技術(shù)測量的特點(diǎn)3.1 gps測量在進(jìn)行線路測量時不受天氣的影響。gps測量采用的是衛(wèi)星定位原理，在進(jìn)行觀測工作時，可以在任何時間、任何地點(diǎn)連續(xù)地進(jìn)行，在視線不佳的天氣或夜間都可以，這是光學(xué)測量儀器所無法比擬的。3.2gps測量大大提高了在輸電線路高程測量時的工作效率，簡化了測量程序，縮短了測量時間。3.3gps測量對測量的數(shù)據(jù)具有存儲功能，測量結(jié)束后通過繪圖軟件可以直接生成平面圖和斷面圖，減小了繪圖的工作量，提高了工作效率。3.4gps控制網(wǎng)選點(diǎn)靈活，布網(wǎng)方便，基本不受通視、網(wǎng)形的限制，特別是在地形復(fù)雜、

10、通視困難的測區(qū)，更顯其優(yōu)越性。但由于測區(qū)條件較差，邊長較短（平均邊長不到 300 m） ， 基線相對精度較低， 個別邊長相對精度大于110 000。因此，當(dāng)精度要求較高時，應(yīng)避免短邊，無法避免時，要謹(jǐn)慎觀測。3.5 gps測量基本實(shí)現(xiàn)了自動化、 智能化，且觀測時間在不斷減少， 大大降低了作業(yè)強(qiáng)度，觀測質(zhì)量主要受觀測時衛(wèi)星的空間分布和衛(wèi)星信號的質(zhì)量影響。但由于個別點(diǎn)的選定受地形條件限制，造成樹木遮擋， 影響對衛(wèi)星的觀測及信號的質(zhì)量，經(jīng)重測后通過。 因此，應(yīng)嚴(yán)格按有關(guān)要求選擇基站位置，擇最佳時段觀測，并注意手機(jī)、步話機(jī)等設(shè)備的使用。4gps 技術(shù)在工程測量中的應(yīng)用20 世紀(jì) 80年代以來，隨著 g

11、ps定位技術(shù)的出現(xiàn)和不斷發(fā)展完善，使測量定位技術(shù)發(fā)生了革命性的變革， 為工程測量提供了嶄新的技術(shù)手段和方法。長期以來用測角、 測距、測水準(zhǔn)為主體的常規(guī)地面定位技術(shù)，正在逐步被以一次性確定三維坐標(biāo)的、高速度、高效率、高精度的gps 技術(shù)所代替，同時定位范圍已從陸地和近海擴(kuò)展到海洋和宇宙空間，定位方法已從靜態(tài)擴(kuò)展到動態(tài)，定位服務(wù)領(lǐng)域已從導(dǎo)航和測量領(lǐng)域擴(kuò)展到國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)的廣闊領(lǐng)域。在我國 gps定位技術(shù)的應(yīng)用已深入各個領(lǐng)域，國家大地網(wǎng)、城市控制網(wǎng)、工程控制網(wǎng)的建立與改造已普遍地應(yīng)用gps 技術(shù)，在石油勘探、高速公路、通信線路、地下鐵路、隧道貫通、 建筑變形、大壩監(jiān)測、山體滑坡、 地震的形變監(jiān)測、海島

12、或海域測量等也已廣泛的使用gps技術(shù)。隨著 dgps差分定位技術(shù)和rtk實(shí)時差分定位系統(tǒng)的發(fā)展和美國as 技術(shù)的解除，單點(diǎn)定位精度不斷提高，gps技術(shù)在導(dǎo)航、 運(yùn)載工具實(shí)時監(jiān)控、石油物探點(diǎn)定位、地質(zhì)勘查剖面測量、碎部點(diǎn)的測量與放樣等領(lǐng)域?qū)⒂袕V泛的應(yīng)用前景。5結(jié)束語作為一種高精度定位技術(shù)，gps 技術(shù)應(yīng)用于工程測量是外業(yè)勘測的一項重大技術(shù)革命，其應(yīng)用及開發(fā)的前景十分廣闊。其實(shí)時動態(tài)（ rtk）定位技術(shù)已經(jīng)十分成熟，應(yīng)用于工程測量各種領(lǐng)域。目前，利用vrs 技術(shù)作為核心實(shí)時差分解算技術(shù)，并結(jié)合精化大地水準(zhǔn)面數(shù)據(jù)建立連續(xù)運(yùn)行參考基準(zhǔn)站，可提供高精度的實(shí)時定位服務(wù)， 這種新的 gps作業(yè)模式極大地提高了野外工作效率。相信在將來還會有更好 gps 新技術(shù)、新方法應(yīng)用到測繪領(lǐng)域，發(fā)揮更大的作用。參考文獻(xiàn)1.李建松地理信息系統(tǒng)原理m 武漢：武漢大學(xué)出版社，2008.72.張建軍 .gps工程測量技術(shù)應(yīng)用分析 j.測繪周刊 ,2008,7.3.姚傳璽 .現(xiàn)代工程測量技術(shù)應(yīng)用 j.建筑工程