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文檔簡介
全球定位系統(tǒng)
GPS基本原理以及在施工過程中的運(yùn)用全球定位系統(tǒng)
GPS基本原理以及在施工過程中的運(yùn)用內(nèi)容綱要一、GPS概況二、GPS系統(tǒng)組成三、GPS定位模式四、GPS靜態(tài)定位和RTK五、GPS應(yīng)用六、常見問題內(nèi)容綱要一、GPS概況一、GPS概況一、GPS概況概述
GPS實(shí)際就是美國利用衛(wèi)星導(dǎo)航進(jìn)行測時(shí)和測距,以構(gòu)成全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)。是美國國防部主要為滿足軍事部門對海上、陸地和空中設(shè)施進(jìn)行高精度導(dǎo)航和定位的需要而建立的。自1973年美國軍方批準(zhǔn)成立聯(lián)合計(jì)劃局開始GPS的研究工作到1993年系統(tǒng)建成,該工程歷時(shí)20年,耗資300億美元,成為繼阿波羅登月計(jì)劃和航天飛機(jī)計(jì)劃之后的第三項(xiàng)龐大空間計(jì)劃。它從根本上解決了人類在地球上的導(dǎo)航和定位問題,在軍事和工農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。給導(dǎo)航和定位技術(shù)帶來了巨大的變化。概述 GPS實(shí)際就是美國利用衛(wèi)星導(dǎo)航進(jìn)行測時(shí)和測距1、定位精度高應(yīng)用實(shí)踐已經(jīng)證明,單點(diǎn)定位(導(dǎo)航)2-6米,靜態(tài)相對測量(大地測量)10-6-10-9,GPS相對定位精度在50KM以內(nèi)可達(dá)10-6,100-500KM可達(dá)10-7,1000KM可達(dá)10-9。在300-1500m工程精密定位中,1小時(shí)以上觀測的解其平面其平面位置誤差小于1mm,動(dòng)態(tài)可達(dá)厘米級。2、功能多、應(yīng)用廣GPS系統(tǒng)具有很多功能,提供多種結(jié)果供使用,不僅可用于導(dǎo)航、測量、授時(shí)、測圖等,還可用于測速、測時(shí)。3、觀測簡便,觀測時(shí)間短隨著GPS系統(tǒng)的不斷完善,軟件的不斷更新,目前,20KM以內(nèi)相對靜態(tài)定位,僅需15-20分鐘;快速靜態(tài)相對定位測量時(shí),當(dāng)每個(gè)流動(dòng)站與基準(zhǔn)站相距在15KM以內(nèi)時(shí),流動(dòng)站觀測時(shí)間只需1-2分鐘,然后可隨時(shí)定位,每站觀測只需幾秒鐘。減少野外工作時(shí)間和勞動(dòng)強(qiáng)度GPS測量的優(yōu)勢(一)1、定位精度高GPS測量的優(yōu)勢(一)GPS測量的優(yōu)勢(二)
5、可提供三維坐標(biāo)經(jīng)典大地測量將平面與高程采用不同方法分別施測。GPS可同時(shí)精確測定測站點(diǎn)的三維坐標(biāo)。目前GPS水準(zhǔn)可滿足四等水準(zhǔn)測量的精度。6、GPS設(shè)備操作簡便、重量輕、體積小、耗電省隨著GPS接收機(jī)不斷改進(jìn),自動(dòng)化程度越來越高,有的已達(dá)“傻瓜化”的程度;接收機(jī)的體積越來越小,重量越來越輕,極大地減輕測量工作者的工作緊張程度和勞動(dòng)強(qiáng)度。使野外工作變得輕松愉快。4、測站間無須通視GPS測量的優(yōu)勢(二)4、測站間無須通視GPS測量的優(yōu)勢(二)7、全天候作業(yè)
目前GPS觀測可在一天24小時(shí)內(nèi)的任何時(shí)間進(jìn)行,不受陰天黑夜、起霧刮風(fēng)、下雨下雪等天氣的影響。GPS測量的優(yōu)勢(二)7、全天候作業(yè)GPS的特點(diǎn):精度更高的定位系統(tǒng)由美國國防部發(fā)展與維護(hù)基于衛(wèi)星的空間定位使用時(shí)某些精度受到美國國會(huì)相關(guān)法規(guī)限制信號開放使用不受限制GPS的特點(diǎn):精度更高的定位系統(tǒng)其他衛(wèi)星定位系統(tǒng)國際民航組織(ICAO)的GNSS俄羅斯的GLONASS歐洲空間局的Galileo(伽利略)系統(tǒng)中國的北斗導(dǎo)航衛(wèi)星系統(tǒng)其他衛(wèi)星定位系統(tǒng)國際民航組織(ICAO)的GNSS二、GPS系統(tǒng)組成二、GPS系統(tǒng)組成GPS系統(tǒng)的組成GPS由三個(gè)獨(dú)立的部分組成:
空間部分:30顆衛(wèi)星。
地面控制系統(tǒng):1個(gè)主控站,4個(gè)注入站,6個(gè)監(jiān)測站。
用戶設(shè)備部分:接收GPS衛(wèi)星發(fā)射信號,以獲得必要的導(dǎo)航和定位信息,經(jīng)數(shù)據(jù)處理,完成導(dǎo)航和定位工作。GPS接收機(jī)硬件一般由主機(jī)、天線和電源組成。GPS系統(tǒng)的組成GPS由三個(gè)獨(dú)立的部分組成:
1、空間部分-GPS星座GPS的空間部分是由24顆GPS工作衛(wèi)星所組成的。24顆衛(wèi)星分布在6個(gè)傾角為55°的近圓軌道上繞地球運(yùn)行,軌道間交角60°。衛(wèi)星距地面20200km。衛(wèi)星的運(yùn)行周期約為11h58min恒星時(shí),人們每天提前4分鐘見到同一顆衛(wèi)星。目前可用的衛(wèi)星通常有30顆之多。5個(gè)多小時(shí)出現(xiàn)在地平線以上(每顆星)衛(wèi)星重464千克,主體呈圓形,直徑1.5米。1、空間部分-GPS星座GPS的空間部分是由24顆GPSGPS衛(wèi)星GPS衛(wèi)星GPS衛(wèi)星的作用發(fā)送衛(wèi)星定位信號發(fā)送測距碼:載波(L1和L2)、C/A-碼和P-碼(偽隨機(jī)噪聲碼)發(fā)送衛(wèi)星星歷參數(shù):廣播星歷(計(jì)算衛(wèi)星位置)和概略星歷(衛(wèi)星位置預(yù)報(bào))發(fā)送鐘差改正參數(shù)發(fā)送電離層和對流層改正參數(shù)發(fā)送導(dǎo)航定位信號,并用導(dǎo)航電文報(bào)告自己的位置以及其它在軌衛(wèi)星的位置接收地面注入站發(fā)送到衛(wèi)星的導(dǎo)航電文和其它信息,并通過GPS信號發(fā)送給用戶接收地面主控站發(fā)送到衛(wèi)星的調(diào)度指令。其他(監(jiān)測核試驗(yàn)L3和軍事用途L4)GPS衛(wèi)星的作用發(fā)送衛(wèi)星定位信號2、地面控制系統(tǒng)地面監(jiān)控部分主要由1個(gè)主控站(MasterControlStation,簡稱MCS)、4個(gè)地面天線站(GroundAntenna)和6個(gè)監(jiān)測站(MonitorStation)組成。主控站位于美國科羅拉多州的謝里佛爾空軍基地,是整個(gè)地面監(jiān)控系統(tǒng)的管理中心和技術(shù)中心。另外還有一個(gè)位于馬里蘭州蓋茨堡的備用主控站,在發(fā)生緊急情況時(shí)啟用。2、地面控制系統(tǒng)地面監(jiān)控部分主要由1個(gè)主控站(Mast注入站目前有4個(gè),分別位于南太平洋馬紹爾群島的瓜加林環(huán)礁,大西洋上英國屬地阿森松島,英屬印度洋領(lǐng)地的迪戈加西亞島和位于美國本土科羅拉多州的科羅拉多斯普林斯。注入站的作用是把主控站計(jì)算得到的衛(wèi)星星歷、導(dǎo)航電文等信息注入到相應(yīng)的衛(wèi)星。注入站同時(shí)也是監(jiān)測站,另外還有位于夏威夷和卡納維拉爾角2處監(jiān)測站,故監(jiān)測站目前有6個(gè)。監(jiān)測站的主要作用是采集GPS衛(wèi)星數(shù)據(jù)和當(dāng)?shù)氐沫h(huán)境數(shù)據(jù),然后發(fā)送給主控站。注入站目前有4個(gè),分別位于南太平洋馬紹爾群島的瓜加林環(huán)礁,大3、用戶部分GPS的用戶部分由GPS接收機(jī)、數(shù)據(jù)處理軟件及相應(yīng)的用戶設(shè)備如計(jì)算機(jī)等組成。作用是接收GPS衛(wèi)星所發(fā)出的信號,利用這些信號進(jìn)行導(dǎo)航定位等工作。3、用戶部分GPS的用戶部分由GPS接收機(jī)、數(shù)據(jù)處理軟件用戶接收機(jī)接收機(jī)功能:接收GPS衛(wèi)星信號并測定衛(wèi)星至地面站的距離接收衛(wèi)星發(fā)送的導(dǎo)航電文,獲得衛(wèi)星星歷、鐘差改正等參數(shù)計(jì)算觀測瞬間的衛(wèi)星位置、求解接收機(jī)位置接收機(jī)構(gòu)成:天線和前置放大器跟蹤和接收單元(鎖相環(huán))處理和計(jì)算單元存儲(chǔ)單元控制和顯示單元電源單元用戶接收機(jī)接收機(jī)功能:用戶接收機(jī)部分基本部分:GPS接收機(jī)、GPS天線輔助部分:電源,固定和對中裝置等你的位置:37o23.323’N122o02.162’W用戶接收機(jī)部分基本部分:GPS接收機(jī)、GPS天線輔助部分:電GPS接收機(jī)捕獲、跟蹤衛(wèi)星,接收GPS信號并將它變換、放大和處理,測量信號傳播時(shí)間進(jìn)以計(jì)算三維坐標(biāo)甚至速度、時(shí)間接收機(jī)不僅需要機(jī)內(nèi)軟件,還需要GPS數(shù)據(jù)后處理軟件包才完整按接收的載波頻率類別多少,分為單頻(L1)和雙頻(L1、L2)GPS接收機(jī)捕獲、跟蹤衛(wèi)星,接收GPS信號并將它變換、放大和GPS坐標(biāo)系WGS-84:a=6378137m,f=1/298.257223563aba=長半軸b=短半軸balfH橢球模型GPS坐標(biāo)系WGS-84:a=6378137m,f=1/29三、GPS定位模式s1s2s3s4三、GPS定位模式s1s2s3s4GPS定位模式C/A碼單點(diǎn)定位15--25米(5.7M)P-碼單點(diǎn)定位1--3米偽距實(shí)時(shí)差分(RTD)亞米級載波相位實(shí)時(shí)差分(RTK)厘米級靜態(tài)相對定位毫米-厘米級快速靜態(tài)定位厘米級相對動(dòng)態(tài)定位(后處理)厘米-分米級GPS定位模式C/A碼單點(diǎn)定位15點(diǎn)位測定原理衛(wèi)星可被看作是在固定的軌道上運(yùn)動(dòng)空中觀測目標(biāo)每顆衛(wèi)星播發(fā)獨(dú)立的時(shí)間碼進(jìn)行距離測量常規(guī)GPS接收儀內(nèi)置較為廉價(jià)的鐘,這些鐘的計(jì)時(shí)精度比衛(wèi)星上內(nèi)置鐘的精度低得多無線電電波以光速傳播(距離=光速x時(shí)間)設(shè)想一下接收儀上鐘的誤差對距離測定的影響1/10秒的測時(shí)誤差將引起30,000Km的距離誤差1/1,000,000秒的測時(shí)誤差將引起300m的距離誤差點(diǎn)位測定原理衛(wèi)星可被看作是在固4段距離解決了緯度,經(jīng)度,高程和時(shí)間四個(gè)未知數(shù)這就類似于測邊交會(huì)問題的解決原理點(diǎn)位確定4段距離解決了緯度,經(jīng)度,高程和時(shí)
點(diǎn)位測定
精度10-30m單機(jī)定位用于導(dǎo)航,其定位精度大約在10到30m左右點(diǎn)位測定精度10-30m單機(jī)定
差分定位技術(shù)在測定流動(dòng)站的座標(biāo)時(shí)與之相關(guān)聯(lián)的參考站的設(shè)置是必須的參考站(A)的座標(biāo)須已知衛(wèi)星必須同時(shí)被跟蹤差分定位削減衛(wèi)星及接收儀鐘的誤差影響大氣影響削減至最小精度達(dá)0.5cm-5mBaselineVectorBA差分定位技術(shù)在測定流動(dòng)站的座偽距差分測量精度可達(dá)0.5m-5m此種測量形式一般稱為DGPS基線向量差分定位技術(shù)BA偽距差分測量精度可達(dá)0.5m-5如果使用載波差分或同時(shí)使用載波差分及偽距差分則定位精度可達(dá)5-10mm+1ppm基線向量差分定位技術(shù)BA如果使用載波差分或同時(shí)使用載波四、GPS靜態(tài)定位和RTK四、GPS靜態(tài)定位和RTKGPS定位的基本原理是根據(jù)幾何與物理的一些基本原理,利用空間分布的衛(wèi)星及其與地面點(diǎn)間距離來交會(huì)出地面點(diǎn)位置,從測量的角度來說,它與測距后方交會(huì)法相似。為了減少衛(wèi)星本身及信號傳播過程產(chǎn)生的各種誤差、克服美國的限制政策,人們經(jīng)過多年研究和實(shí)踐,總結(jié)出多種不同用途、不同精度的定位技術(shù)和方法,在工程施工中應(yīng)用較多的主要是靜態(tài)相對定位(載波相位靜態(tài)相對定位)和實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)相對定位(RTK)兩種。GPS定位的基本原理是根據(jù)幾何與物理的一些基本原理,靜態(tài)相對定位技術(shù)在工程施工控制網(wǎng)中的應(yīng)用
工程設(shè)計(jì)控制網(wǎng),尤其是鐵路工程大多采用整體線路控制網(wǎng),橋隧沒有單獨(dú)作測量設(shè)計(jì),這給我們布設(shè)橋隧施工控制網(wǎng)帶來很多不便,最大的問題就是缺少高等級控制點(diǎn),且又必須保證線路前后銜接平順。為滿足施工要求,我們需要根據(jù)標(biāo)段內(nèi)的地形、結(jié)構(gòu)物等一系列因素增設(shè)控制加密點(diǎn)以及控制性工程(特大橋、長大隧道)的獨(dú)立控制網(wǎng),這就應(yīng)用到了靜態(tài)相對定位技術(shù),兩臺或兩臺以上的接收機(jī)分別安置在一條基線或數(shù)條基線的端點(diǎn),同步觀測45min以上,測量精度和可靠性非常高(可達(dá)5mm+1ppm)。靜態(tài)相對定位技術(shù)在工程施工控制網(wǎng)中的應(yīng)用
工程設(shè)計(jì)控靜態(tài)相對定位技術(shù)解決方案1、準(zhǔn)備工作文件整理:包括收集規(guī)范、設(shè)計(jì)文件等資料,用GPS接收機(jī)測量測區(qū)概略的地理坐標(biāo)(經(jīng)緯度),并接收最新的星歷文件,檢查接收機(jī)狀態(tài)。人員及設(shè)備配置:橋隧工程施工GPS控制網(wǎng)一般應(yīng)由三角形或四邊形構(gòu)成,因此,接收機(jī)的數(shù)量一般為3~6臺套,且采用雙頻接收機(jī);根據(jù)儀器配置,安排足夠的技術(shù)人員及通勤車輛。一般每臺套接收機(jī)配置1名技術(shù)人員,地形條件差的地方根據(jù)需要適當(dāng)增加技術(shù)人員;為加快進(jìn)度,保證配備2輛專門的通勤車輛。靜態(tài)相對定位技術(shù)解決方案1、準(zhǔn)備工作2、布網(wǎng)方案工程施工控制網(wǎng)的精度和可靠性要求高,因此,GPS控制網(wǎng)的圖形多采用邊連式或網(wǎng)連式;控制網(wǎng)精度等級一般采用C級,隧道長度超過6km應(yīng)采用B級。GPS測量對控制網(wǎng)圖形強(qiáng)度沒有特別要求,但宜避免連續(xù)幾個(gè)點(diǎn)接近于成一條直線,尤其是位于長大直線段的橋梁工程控制網(wǎng)。線路、橋梁控制網(wǎng)每1~2km布設(shè)一對控制點(diǎn),兩點(diǎn)間距離盡量控制在300~500m。隧道則在每個(gè)洞口布設(shè)3個(gè)以上的控制點(diǎn),并盡可能相互通視。為了保證橋隧軸線與設(shè)計(jì)位置相吻合,并與相鄰構(gòu)筑物銜接平順,應(yīng)盡量采用設(shè)計(jì)控制點(diǎn),并向相鄰標(biāo)段延伸兩個(gè)控制點(diǎn),且距離不短于500m。注意事項(xiàng)2、布網(wǎng)方案GPS測量對控制網(wǎng)圖形強(qiáng)度沒有特別要求,但
3、選點(diǎn)及埋樁
所有控制點(diǎn)應(yīng)滿足GPS觀測要求且相鄰兩點(diǎn)需要通視,便于施工放樣或常規(guī)測量聯(lián)測、擴(kuò)展,點(diǎn)位埋設(shè)要求穩(wěn)定、堅(jiān)固。3、選點(diǎn)及埋樁4、編制觀測計(jì)劃為了保證觀測作業(yè)高效、有序、結(jié)果準(zhǔn)確可靠,減少返工,在外業(yè)觀測前應(yīng)制定周密的計(jì)劃。編制依據(jù):控制網(wǎng)的精度、衛(wèi)星星歷文件(不得超過20天)、接收機(jī)數(shù)量以及交通狀況。確定最佳觀測時(shí)段:首先設(shè)置測區(qū)地理位置和衛(wèi)星高度角,選擇衛(wèi)星多于5顆且分布均勻、衛(wèi)星的幾何圖形強(qiáng)度PDOP值小于6的時(shí)段。編制內(nèi)容:包括測量順序及時(shí)間、人員分工等。4、編制觀測計(jì)劃5、外業(yè)測量
觀測應(yīng)符合規(guī)定的基本技術(shù)要求(時(shí)段長、采樣間隔、重復(fù)設(shè)站數(shù)等),并嚴(yán)格遵照儀器操作規(guī)程、按制定的計(jì)劃實(shí)施。作業(yè)過程中應(yīng)指定一人擔(dān)任總調(diào)度,以便根據(jù)情況及時(shí)調(diào)整觀測計(jì)劃。
作業(yè)中應(yīng)特別注意:線纜連接牢靠、天線整平置中(對中誤差小于1mm、三方向天線高互差小于3mm)、點(diǎn)名核對正確、電池電量充足,避免遮擋或振動(dòng)天線、防雷電、不在附近使用對講機(jī)等無線電設(shè)備,密切監(jiān)視接收機(jī)狀態(tài)。5、外業(yè)測量GPS在施工過程中的運(yùn)用培訓(xùn)6、數(shù)據(jù)預(yù)處理
主要任務(wù)是檢查外業(yè)記錄填寫是否完整、是否按計(jì)劃完成、有無漏測、原始數(shù)據(jù)上傳至電腦后處理軟件,同時(shí)輸入點(diǎn)名和天線高,方便后期數(shù)據(jù)處理。
當(dāng)有不同類型的接收機(jī)同步作業(yè)時(shí),可將每臺接收機(jī)接收的原始數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)格式后,用統(tǒng)一的基線解算軟件進(jìn)行解算;也可以分別進(jìn)行基線解算后再導(dǎo)入到同一平差軟件進(jìn)行平差。6、數(shù)據(jù)預(yù)處理7、基線解算首先設(shè)置基線處理形式(衛(wèi)星高度角、電離層改正方式、對流層改正模型等);然后進(jìn)行解算,檢查基線質(zhì)量控制參數(shù)(比率Ratio、參考變量、均方根RMS)、有效同步衛(wèi)星數(shù)及同步時(shí)長、殘差是否滿足要求,如不滿足,則通過調(diào)整衛(wèi)星高度角或?qū)πl(wèi)星信號進(jìn)行刪減等手段使基線解算結(jié)果滿足要求;最后導(dǎo)出合格的基線解算結(jié)果。
用單點(diǎn)定位計(jì)算各測站的近似坐標(biāo)三差分計(jì)算
未知量:X、Y、Z精度:米級浮動(dòng)雙差分
未知量:X、Y、Z、N1、N2…Nn-1精度:20厘米級固定雙差分未知量:X、Y、Z精度:毫米-厘米級靜態(tài)相對定位基線解算步驟7、基線解算用單點(diǎn)定位計(jì)算各測站的近似坐標(biāo)靜態(tài)相對定位基8、三維無約束平差在數(shù)據(jù)后處理軟件中,設(shè)置(輸入)控制網(wǎng)等級、測區(qū)平均經(jīng)緯度、大地高、起算點(diǎn)三維坐標(biāo)等,然后進(jìn)行平差,檢查重復(fù)基線差、環(huán)閉合差等是否滿足要求。9、二維約束平差輸入已知點(diǎn)坐標(biāo)(施工坐標(biāo)系中的坐標(biāo))和方位角、已知邊長等約束條件,進(jìn)行約束平差(一點(diǎn)一方向或二維聯(lián)合平差),檢查最弱點(diǎn)、最弱邊、誤差橢圓等是否滿足測量設(shè)計(jì)要求。10、成果整理、形成完整的報(bào)告,上報(bào)監(jiān)理及業(yè)主審批。8、三維無約束平差RTK測量的概念基準(zhǔn)站實(shí)時(shí)地將測量的載波相位觀測值、偽距觀測值、基準(zhǔn)站坐標(biāo)等用無線電傳送給運(yùn)動(dòng)中的流動(dòng)站,流動(dòng)站接收后將載波相位觀測值實(shí)時(shí)進(jìn)行差分處理得到兩站相對坐標(biāo);加上基準(zhǔn)站坐標(biāo)得出流動(dòng)站W(wǎng)GS-84坐標(biāo)通過轉(zhuǎn)換參數(shù)求出當(dāng)?shù)刈鴺?biāo)系下的三維坐標(biāo)RTK測量的概念基準(zhǔn)站實(shí)時(shí)地將測量的載波相位觀測值、偽距觀測GPS在施工過程中的運(yùn)用培訓(xùn)RTK點(diǎn)位選擇基準(zhǔn)站上空開闊,以保證對衛(wèi)星的連續(xù)跟蹤和衛(wèi)星信號的質(zhì)量基準(zhǔn)站周圍200m內(nèi)無大功率無線電發(fā)射設(shè)施、高壓輸電線,減少電磁波對衛(wèi)星信號的干擾基準(zhǔn)站遠(yuǎn)離高層建筑、大片水域等,減少多路徑影響基準(zhǔn)站應(yīng)該交通便利、易于保存RTK點(diǎn)位選擇基準(zhǔn)站上空開闊,以保證對衛(wèi)星的連續(xù)跟蹤和衛(wèi)星信GPS在施工過程中的運(yùn)用培訓(xùn)采用RTK技術(shù)進(jìn)行道路紅線征地及中樁測量放樣1、將首級控制點(diǎn)的坐標(biāo)(WGS-84坐標(biāo)和施工坐標(biāo)系坐標(biāo))導(dǎo)入到手簿,執(zhí)行點(diǎn)校正;2、將線路平面曲線資料輸入到手簿中;3、選擇首級控制點(diǎn)(最好是參加點(diǎn)校正的點(diǎn))架設(shè)基準(zhǔn)站、啟動(dòng)電臺,流動(dòng)站在電臺作用范圍內(nèi)進(jìn)行放樣、測量中樁及征地紅線等。
RTK技術(shù)的優(yōu)點(diǎn):1~2人即可作業(yè),而且實(shí)時(shí)顯示測點(diǎn)坐標(biāo)、偏差及精度,測量、定位速度快(即時(shí)顯示坐標(biāo)及偏差,測量中樁高程約3s。)。采用RTK技術(shù)進(jìn)行道路紅線征地及中樁測量放樣1、將首級控制點(diǎn)五、GPS應(yīng)用五、GPS應(yīng)用GPS給多種行業(yè)帶來了革命性的技術(shù)變革導(dǎo)航--精度大大提高、實(shí)時(shí)性和全天候、車輛實(shí)時(shí)管理調(diào)度授時(shí)校頻--穩(wěn)定度相當(dāng)于銫鐘測量應(yīng)用三維定位一次完成全球統(tǒng)一的坐標(biāo)系統(tǒng)作業(yè)效率提高、勞動(dòng)強(qiáng)度大大減輕可完成常規(guī)方法不能完成的任務(wù)全天候、實(shí)時(shí)、高精度、高動(dòng)態(tài)軍事應(yīng)用-沙漠風(fēng)暴取得成功最重要的技術(shù)、彈道測定、炮兵定位、姿態(tài)測定……GPS給多種行業(yè)帶來了革命性的技術(shù)變革導(dǎo)航--精度大大提高、
用常規(guī)的測圖方法(如用全站儀)通常是先布設(shè)控制網(wǎng)點(diǎn),這種控制網(wǎng)一般是在國家高等級控制網(wǎng)點(diǎn)的基礎(chǔ)上加密次級控制網(wǎng)點(diǎn)。最后依據(jù)加密的控制點(diǎn)和圖根控制點(diǎn),測定地物點(diǎn)和地形點(diǎn)在圖上的位置并按照一定的規(guī)律和符號繪制成平面圖。
GPS新技術(shù)的出現(xiàn),可以高精度并快速地測定各級控制點(diǎn)的坐標(biāo)。特別是應(yīng)用RTK新技術(shù),甚至可以不布設(shè)各級控制點(diǎn),僅依據(jù)一定數(shù)量的基準(zhǔn)控制點(diǎn),便可以高精度并快速地測定界址點(diǎn)、地形點(diǎn)、地物點(diǎn)的坐標(biāo),利用測圖軟件可以在野外一次測繪成電子地圖,然后通過計(jì)算機(jī)和繪圖儀、打印機(jī)輸出各種比例尺的圖件。應(yīng)用RTK技術(shù)進(jìn)行定位時(shí)要求基準(zhǔn)站接收機(jī)實(shí)時(shí)地把觀測數(shù)據(jù)(如偽距或相位觀測值)及已知數(shù)據(jù)(如基準(zhǔn)站點(diǎn)坐標(biāo))實(shí)時(shí)傳輸給流動(dòng)站GPS接收機(jī),流動(dòng)站快速求解整周模糊度,在觀測到四顆衛(wèi)星后,可以實(shí)時(shí)地求解出厘米級的流動(dòng)站動(dòng)態(tài)位置。這比GPS靜態(tài)、快速靜態(tài)定位需要事后進(jìn)行處理來說,其定位效率會(huì)大大提高。故RTK技術(shù)一出現(xiàn),其在測量中的應(yīng)用立刻受到人們的重視和青睞。
GPS在地形、地籍及房地產(chǎn)測量中的應(yīng)用GPS在地形、地籍及房地產(chǎn)測量中的應(yīng)用GPS在施工過程中的運(yùn)用培訓(xùn)GPS在施工過程中的運(yùn)用培訓(xùn)GPS在航海航空導(dǎo)航中的應(yīng)用
GPS航海導(dǎo)航應(yīng)用若按照航路類型劃分、GPS航海導(dǎo)航可以分為五大類:遠(yuǎn)洋導(dǎo)航;海岸導(dǎo)航;港口導(dǎo)航;內(nèi)河導(dǎo)航;湖泊導(dǎo)航。
GPS航空導(dǎo)航應(yīng)用洋區(qū)空域航路內(nèi)陸空域航路終端區(qū)導(dǎo)引進(jìn)場/著陸機(jī)場場面監(jiān)視和管理特殊區(qū)域?qū)Ш?,如農(nóng)業(yè)、林業(yè)等。
GPS在航海航空導(dǎo)航中的應(yīng)用
GPS在海洋測繪中的應(yīng)用
海洋測繪主要包括海上定位、海洋大地測量和水下地形測量。海上定位通常指在海上確定船位的工作。主要用于艦船導(dǎo)航,同時(shí)又是海洋大地測量不可缺少的工作。海洋大地測量主要包括在海洋范圍內(nèi)布設(shè)大地控制網(wǎng),進(jìn)行海洋重力測量。在此基礎(chǔ)上進(jìn)行水下地形測量,測繪水下地形圖,測定海洋大地水準(zhǔn)面。此外海洋測繪的工作還包括海洋劃界、航道測量以及海洋資源勘探與開采(如海洋漁業(yè)、海上石油工業(yè)、大陸架以及專屬經(jīng)濟(jì)區(qū)的開發(fā))、海底管道的敷設(shè)、近海工程(如海港工程等)、打撈、疏浚等海洋工程測量、平均海面測量、海面地形測量以外,還有海流、海面變化、板快運(yùn)動(dòng)以及海嘯等測量。
GPS在海洋測繪中的應(yīng)用GPS在施工過程中的運(yùn)用培訓(xùn)
GPS在航空攝影測量中的應(yīng)用近年來,GPS動(dòng)態(tài)定位技術(shù)的飛速發(fā)展導(dǎo)致了GPS輔助航空攝影測量技術(shù)的出現(xiàn)和發(fā)展。從根本上解決常規(guī)方法“第一年航空攝影,第二年野外控制聯(lián)測,第三年航測成圖”的作業(yè)周期長,成本高的缺點(diǎn)目前該技術(shù)已進(jìn)入實(shí)用階段,在國際和國內(nèi)已用于大規(guī)模的航空攝影測量生產(chǎn)。實(shí)際表明該技術(shù)可以極大地減少地面控制點(diǎn)得數(shù)目,縮短成圖周期,降低成本。GPS在航空攝影測量中的應(yīng)用GPS在施工過程中的運(yùn)用培訓(xùn)GPS在公安、交通系統(tǒng)中的應(yīng)用
1、車輛GPS定位與無線通信系統(tǒng)相結(jié)合的指揮管理系統(tǒng);
2、應(yīng)用GPS差分技術(shù)的指揮管理系統(tǒng)。GPS在公安、交通系統(tǒng)中的應(yīng)用GPS在軍事領(lǐng)域的應(yīng)用手持機(jī)在軍隊(duì)領(lǐng)域的應(yīng)用GPS在基地的應(yīng)用導(dǎo)彈跟蹤測量中、低軌衛(wèi)星的軌道測量航天器的軌道測量及返回控制航天器的交會(huì)對接靶場多目標(biāo)測量大地精確位置確定測量設(shè)備的精度鑒定高精度的時(shí)頻基準(zhǔn)高精度測量數(shù)據(jù)的電離數(shù)據(jù)的電離誤差校正常規(guī)武器和電子靶場GPS在軍事領(lǐng)域的應(yīng)用GPS在其他領(lǐng)域中的應(yīng)用
農(nóng)業(yè)領(lǐng)域中的應(yīng)用林業(yè)管理方面的應(yīng)用旅游及野外考察中的應(yīng)用
GPS在其他領(lǐng)域中的應(yīng)用六、常見問題六、常見問題1、儀器選型問題。接收機(jī)型號、生產(chǎn)廠家眾多,精度和基本功能相似,但穩(wěn)定性、抗干擾能力、接收和處理信號能力、困難條件下跟蹤能力、初始化速度相差很大,尤其是RTK作業(yè)。用于工程施工測量尤其是橋隧控制測量的儀器,穩(wěn)定和可靠性壓倒一切,因此,應(yīng)多渠道、全方位調(diào)查、了解,并盡可能通過實(shí)測檢驗(yàn)。2、布網(wǎng)問題??刂凭W(wǎng)應(yīng)采用邊連式和網(wǎng)連式,長大隧道進(jìn)、出口間控制點(diǎn)聯(lián)接方式最好采用網(wǎng)連式,以增加檢核條件,提高可靠性。3、觀測時(shí)段選擇。實(shí)施外業(yè)觀測前應(yīng)收集最新的衛(wèi)星星歷,選擇衛(wèi)星數(shù)大于5,且PDOP值小于8(B級網(wǎng)應(yīng)小于6)的時(shí)段安排觀測。1、儀器選型問題。接收機(jī)型號、生產(chǎn)廠家眾多,精度和基本功GPS主要誤差源
觀測噪聲:多路徑效應(yīng),接收機(jī)內(nèi)部噪聲,相位中心偏差接收機(jī)鐘差和鐘漂電離層延遲(50km--1000km),對流層延遲(50km以內(nèi))軌道誤差衛(wèi)星鐘差
GPS主要誤差源觀測噪聲:多路徑效應(yīng),接收機(jī)內(nèi)部謝謝!謝謝!演講完畢,謝謝觀看!演講完畢,謝謝觀看!全球定位系統(tǒng)
GPS基本原理以及在施工過程中的運(yùn)用全球定位系統(tǒng)
GPS基本原理以及在施工過程中的運(yùn)用內(nèi)容綱要一、GPS概況二、GPS系統(tǒng)組成三、GPS定位模式四、GPS靜態(tài)定位和RTK五、GPS應(yīng)用六、常見問題內(nèi)容綱要一、GPS概況一、GPS概況一、GPS概況概述
GPS實(shí)際就是美國利用衛(wèi)星導(dǎo)航進(jìn)行測時(shí)和測距,以構(gòu)成全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)。是美國國防部主要為滿足軍事部門對海上、陸地和空中設(shè)施進(jìn)行高精度導(dǎo)航和定位的需要而建立的。自1973年美國軍方批準(zhǔn)成立聯(lián)合計(jì)劃局開始GPS的研究工作到1993年系統(tǒng)建成,該工程歷時(shí)20年,耗資300億美元,成為繼阿波羅登月計(jì)劃和航天飛機(jī)計(jì)劃之后的第三項(xiàng)龐大空間計(jì)劃。它從根本上解決了人類在地球上的導(dǎo)航和定位問題,在軍事和工農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。給導(dǎo)航和定位技術(shù)帶來了巨大的變化。概述 GPS實(shí)際就是美國利用衛(wèi)星導(dǎo)航進(jìn)行測時(shí)和測距1、定位精度高應(yīng)用實(shí)踐已經(jīng)證明,單點(diǎn)定位(導(dǎo)航)2-6米,靜態(tài)相對測量(大地測量)10-6-10-9,GPS相對定位精度在50KM以內(nèi)可達(dá)10-6,100-500KM可達(dá)10-7,1000KM可達(dá)10-9。在300-1500m工程精密定位中,1小時(shí)以上觀測的解其平面其平面位置誤差小于1mm,動(dòng)態(tài)可達(dá)厘米級。2、功能多、應(yīng)用廣GPS系統(tǒng)具有很多功能,提供多種結(jié)果供使用,不僅可用于導(dǎo)航、測量、授時(shí)、測圖等,還可用于測速、測時(shí)。3、觀測簡便,觀測時(shí)間短隨著GPS系統(tǒng)的不斷完善,軟件的不斷更新,目前,20KM以內(nèi)相對靜態(tài)定位,僅需15-20分鐘;快速靜態(tài)相對定位測量時(shí),當(dāng)每個(gè)流動(dòng)站與基準(zhǔn)站相距在15KM以內(nèi)時(shí),流動(dòng)站觀測時(shí)間只需1-2分鐘,然后可隨時(shí)定位,每站觀測只需幾秒鐘。減少野外工作時(shí)間和勞動(dòng)強(qiáng)度GPS測量的優(yōu)勢(一)1、定位精度高GPS測量的優(yōu)勢(一)GPS測量的優(yōu)勢(二)
5、可提供三維坐標(biāo)經(jīng)典大地測量將平面與高程采用不同方法分別施測。GPS可同時(shí)精確測定測站點(diǎn)的三維坐標(biāo)。目前GPS水準(zhǔn)可滿足四等水準(zhǔn)測量的精度。6、GPS設(shè)備操作簡便、重量輕、體積小、耗電省隨著GPS接收機(jī)不斷改進(jìn),自動(dòng)化程度越來越高,有的已達(dá)“傻瓜化”的程度;接收機(jī)的體積越來越小,重量越來越輕,極大地減輕測量工作者的工作緊張程度和勞動(dòng)強(qiáng)度。使野外工作變得輕松愉快。4、測站間無須通視GPS測量的優(yōu)勢(二)4、測站間無須通視GPS測量的優(yōu)勢(二)7、全天候作業(yè)
目前GPS觀測可在一天24小時(shí)內(nèi)的任何時(shí)間進(jìn)行,不受陰天黑夜、起霧刮風(fēng)、下雨下雪等天氣的影響。GPS測量的優(yōu)勢(二)7、全天候作業(yè)GPS的特點(diǎn):精度更高的定位系統(tǒng)由美國國防部發(fā)展與維護(hù)基于衛(wèi)星的空間定位使用時(shí)某些精度受到美國國會(huì)相關(guān)法規(guī)限制信號開放使用不受限制GPS的特點(diǎn):精度更高的定位系統(tǒng)其他衛(wèi)星定位系統(tǒng)國際民航組織(ICAO)的GNSS俄羅斯的GLONASS歐洲空間局的Galileo(伽利略)系統(tǒng)中國的北斗導(dǎo)航衛(wèi)星系統(tǒng)其他衛(wèi)星定位系統(tǒng)國際民航組織(ICAO)的GNSS二、GPS系統(tǒng)組成二、GPS系統(tǒng)組成GPS系統(tǒng)的組成GPS由三個(gè)獨(dú)立的部分組成:
空間部分:30顆衛(wèi)星。
地面控制系統(tǒng):1個(gè)主控站,4個(gè)注入站,6個(gè)監(jiān)測站。
用戶設(shè)備部分:接收GPS衛(wèi)星發(fā)射信號,以獲得必要的導(dǎo)航和定位信息,經(jīng)數(shù)據(jù)處理,完成導(dǎo)航和定位工作。GPS接收機(jī)硬件一般由主機(jī)、天線和電源組成。GPS系統(tǒng)的組成GPS由三個(gè)獨(dú)立的部分組成:
1、空間部分-GPS星座GPS的空間部分是由24顆GPS工作衛(wèi)星所組成的。24顆衛(wèi)星分布在6個(gè)傾角為55°的近圓軌道上繞地球運(yùn)行,軌道間交角60°。衛(wèi)星距地面20200km。衛(wèi)星的運(yùn)行周期約為11h58min恒星時(shí),人們每天提前4分鐘見到同一顆衛(wèi)星。目前可用的衛(wèi)星通常有30顆之多。5個(gè)多小時(shí)出現(xiàn)在地平線以上(每顆星)衛(wèi)星重464千克,主體呈圓形,直徑1.5米。1、空間部分-GPS星座GPS的空間部分是由24顆GPSGPS衛(wèi)星GPS衛(wèi)星GPS衛(wèi)星的作用發(fā)送衛(wèi)星定位信號發(fā)送測距碼:載波(L1和L2)、C/A-碼和P-碼(偽隨機(jī)噪聲碼)發(fā)送衛(wèi)星星歷參數(shù):廣播星歷(計(jì)算衛(wèi)星位置)和概略星歷(衛(wèi)星位置預(yù)報(bào))發(fā)送鐘差改正參數(shù)發(fā)送電離層和對流層改正參數(shù)發(fā)送導(dǎo)航定位信號,并用導(dǎo)航電文報(bào)告自己的位置以及其它在軌衛(wèi)星的位置接收地面注入站發(fā)送到衛(wèi)星的導(dǎo)航電文和其它信息,并通過GPS信號發(fā)送給用戶接收地面主控站發(fā)送到衛(wèi)星的調(diào)度指令。其他(監(jiān)測核試驗(yàn)L3和軍事用途L4)GPS衛(wèi)星的作用發(fā)送衛(wèi)星定位信號2、地面控制系統(tǒng)地面監(jiān)控部分主要由1個(gè)主控站(MasterControlStation,簡稱MCS)、4個(gè)地面天線站(GroundAntenna)和6個(gè)監(jiān)測站(MonitorStation)組成。主控站位于美國科羅拉多州的謝里佛爾空軍基地,是整個(gè)地面監(jiān)控系統(tǒng)的管理中心和技術(shù)中心。另外還有一個(gè)位于馬里蘭州蓋茨堡的備用主控站,在發(fā)生緊急情況時(shí)啟用。2、地面控制系統(tǒng)地面監(jiān)控部分主要由1個(gè)主控站(Mast注入站目前有4個(gè),分別位于南太平洋馬紹爾群島的瓜加林環(huán)礁,大西洋上英國屬地阿森松島,英屬印度洋領(lǐng)地的迪戈加西亞島和位于美國本土科羅拉多州的科羅拉多斯普林斯。注入站的作用是把主控站計(jì)算得到的衛(wèi)星星歷、導(dǎo)航電文等信息注入到相應(yīng)的衛(wèi)星。注入站同時(shí)也是監(jiān)測站,另外還有位于夏威夷和卡納維拉爾角2處監(jiān)測站,故監(jiān)測站目前有6個(gè)。監(jiān)測站的主要作用是采集GPS衛(wèi)星數(shù)據(jù)和當(dāng)?shù)氐沫h(huán)境數(shù)據(jù),然后發(fā)送給主控站。注入站目前有4個(gè),分別位于南太平洋馬紹爾群島的瓜加林環(huán)礁,大3、用戶部分GPS的用戶部分由GPS接收機(jī)、數(shù)據(jù)處理軟件及相應(yīng)的用戶設(shè)備如計(jì)算機(jī)等組成。作用是接收GPS衛(wèi)星所發(fā)出的信號,利用這些信號進(jìn)行導(dǎo)航定位等工作。3、用戶部分GPS的用戶部分由GPS接收機(jī)、數(shù)據(jù)處理軟件用戶接收機(jī)接收機(jī)功能:接收GPS衛(wèi)星信號并測定衛(wèi)星至地面站的距離接收衛(wèi)星發(fā)送的導(dǎo)航電文,獲得衛(wèi)星星歷、鐘差改正等參數(shù)計(jì)算觀測瞬間的衛(wèi)星位置、求解接收機(jī)位置接收機(jī)構(gòu)成:天線和前置放大器跟蹤和接收單元(鎖相環(huán))處理和計(jì)算單元存儲(chǔ)單元控制和顯示單元電源單元用戶接收機(jī)接收機(jī)功能:用戶接收機(jī)部分基本部分:GPS接收機(jī)、GPS天線輔助部分:電源,固定和對中裝置等你的位置:37o23.323’N122o02.162’W用戶接收機(jī)部分基本部分:GPS接收機(jī)、GPS天線輔助部分:電GPS接收機(jī)捕獲、跟蹤衛(wèi)星,接收GPS信號并將它變換、放大和處理,測量信號傳播時(shí)間進(jìn)以計(jì)算三維坐標(biāo)甚至速度、時(shí)間接收機(jī)不僅需要機(jī)內(nèi)軟件,還需要GPS數(shù)據(jù)后處理軟件包才完整按接收的載波頻率類別多少,分為單頻(L1)和雙頻(L1、L2)GPS接收機(jī)捕獲、跟蹤衛(wèi)星,接收GPS信號并將它變換、放大和GPS坐標(biāo)系WGS-84:a=6378137m,f=1/298.257223563aba=長半軸b=短半軸balfH橢球模型GPS坐標(biāo)系WGS-84:a=6378137m,f=1/29三、GPS定位模式s1s2s3s4三、GPS定位模式s1s2s3s4GPS定位模式C/A碼單點(diǎn)定位15--25米(5.7M)P-碼單點(diǎn)定位1--3米偽距實(shí)時(shí)差分(RTD)亞米級載波相位實(shí)時(shí)差分(RTK)厘米級靜態(tài)相對定位毫米-厘米級快速靜態(tài)定位厘米級相對動(dòng)態(tài)定位(后處理)厘米-分米級GPS定位模式C/A碼單點(diǎn)定位15點(diǎn)位測定原理衛(wèi)星可被看作是在固定的軌道上運(yùn)動(dòng)空中觀測目標(biāo)每顆衛(wèi)星播發(fā)獨(dú)立的時(shí)間碼進(jìn)行距離測量常規(guī)GPS接收儀內(nèi)置較為廉價(jià)的鐘,這些鐘的計(jì)時(shí)精度比衛(wèi)星上內(nèi)置鐘的精度低得多無線電電波以光速傳播(距離=光速x時(shí)間)設(shè)想一下接收儀上鐘的誤差對距離測定的影響1/10秒的測時(shí)誤差將引起30,000Km的距離誤差1/1,000,000秒的測時(shí)誤差將引起300m的距離誤差點(diǎn)位測定原理衛(wèi)星可被看作是在固4段距離解決了緯度,經(jīng)度,高程和時(shí)間四個(gè)未知數(shù)這就類似于測邊交會(huì)問題的解決原理點(diǎn)位確定4段距離解決了緯度,經(jīng)度,高程和時(shí)
點(diǎn)位測定
精度10-30m單機(jī)定位用于導(dǎo)航,其定位精度大約在10到30m左右點(diǎn)位測定精度10-30m單機(jī)定
差分定位技術(shù)在測定流動(dòng)站的座標(biāo)時(shí)與之相關(guān)聯(lián)的參考站的設(shè)置是必須的參考站(A)的座標(biāo)須已知衛(wèi)星必須同時(shí)被跟蹤差分定位削減衛(wèi)星及接收儀鐘的誤差影響大氣影響削減至最小精度達(dá)0.5cm-5mBaselineVectorBA差分定位技術(shù)在測定流動(dòng)站的座偽距差分測量精度可達(dá)0.5m-5m此種測量形式一般稱為DGPS基線向量差分定位技術(shù)BA偽距差分測量精度可達(dá)0.5m-5如果使用載波差分或同時(shí)使用載波差分及偽距差分則定位精度可達(dá)5-10mm+1ppm基線向量差分定位技術(shù)BA如果使用載波差分或同時(shí)使用載波四、GPS靜態(tài)定位和RTK四、GPS靜態(tài)定位和RTKGPS定位的基本原理是根據(jù)幾何與物理的一些基本原理,利用空間分布的衛(wèi)星及其與地面點(diǎn)間距離來交會(huì)出地面點(diǎn)位置,從測量的角度來說,它與測距后方交會(huì)法相似。為了減少衛(wèi)星本身及信號傳播過程產(chǎn)生的各種誤差、克服美國的限制政策,人們經(jīng)過多年研究和實(shí)踐,總結(jié)出多種不同用途、不同精度的定位技術(shù)和方法,在工程施工中應(yīng)用較多的主要是靜態(tài)相對定位(載波相位靜態(tài)相對定位)和實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)相對定位(RTK)兩種。GPS定位的基本原理是根據(jù)幾何與物理的一些基本原理,靜態(tài)相對定位技術(shù)在工程施工控制網(wǎng)中的應(yīng)用
工程設(shè)計(jì)控制網(wǎng),尤其是鐵路工程大多采用整體線路控制網(wǎng),橋隧沒有單獨(dú)作測量設(shè)計(jì),這給我們布設(shè)橋隧施工控制網(wǎng)帶來很多不便,最大的問題就是缺少高等級控制點(diǎn),且又必須保證線路前后銜接平順。為滿足施工要求,我們需要根據(jù)標(biāo)段內(nèi)的地形、結(jié)構(gòu)物等一系列因素增設(shè)控制加密點(diǎn)以及控制性工程(特大橋、長大隧道)的獨(dú)立控制網(wǎng),這就應(yīng)用到了靜態(tài)相對定位技術(shù),兩臺或兩臺以上的接收機(jī)分別安置在一條基線或數(shù)條基線的端點(diǎn),同步觀測45min以上,測量精度和可靠性非常高(可達(dá)5mm+1ppm)。靜態(tài)相對定位技術(shù)在工程施工控制網(wǎng)中的應(yīng)用
工程設(shè)計(jì)控靜態(tài)相對定位技術(shù)解決方案1、準(zhǔn)備工作文件整理:包括收集規(guī)范、設(shè)計(jì)文件等資料,用GPS接收機(jī)測量測區(qū)概略的地理坐標(biāo)(經(jīng)緯度),并接收最新的星歷文件,檢查接收機(jī)狀態(tài)。人員及設(shè)備配置:橋隧工程施工GPS控制網(wǎng)一般應(yīng)由三角形或四邊形構(gòu)成,因此,接收機(jī)的數(shù)量一般為3~6臺套,且采用雙頻接收機(jī);根據(jù)儀器配置,安排足夠的技術(shù)人員及通勤車輛。一般每臺套接收機(jī)配置1名技術(shù)人員,地形條件差的地方根據(jù)需要適當(dāng)增加技術(shù)人員;為加快進(jìn)度,保證配備2輛專門的通勤車輛。靜態(tài)相對定位技術(shù)解決方案1、準(zhǔn)備工作2、布網(wǎng)方案工程施工控制網(wǎng)的精度和可靠性要求高,因此,GPS控制網(wǎng)的圖形多采用邊連式或網(wǎng)連式;控制網(wǎng)精度等級一般采用C級,隧道長度超過6km應(yīng)采用B級。GPS測量對控制網(wǎng)圖形強(qiáng)度沒有特別要求,但宜避免連續(xù)幾個(gè)點(diǎn)接近于成一條直線,尤其是位于長大直線段的橋梁工程控制網(wǎng)。線路、橋梁控制網(wǎng)每1~2km布設(shè)一對控制點(diǎn),兩點(diǎn)間距離盡量控制在300~500m。隧道則在每個(gè)洞口布設(shè)3個(gè)以上的控制點(diǎn),并盡可能相互通視。為了保證橋隧軸線與設(shè)計(jì)位置相吻合,并與相鄰構(gòu)筑物銜接平順,應(yīng)盡量采用設(shè)計(jì)控制點(diǎn),并向相鄰標(biāo)段延伸兩個(gè)控制點(diǎn),且距離不短于500m。注意事項(xiàng)2、布網(wǎng)方案GPS測量對控制網(wǎng)圖形強(qiáng)度沒有特別要求,但
3、選點(diǎn)及埋樁
所有控制點(diǎn)應(yīng)滿足GPS觀測要求且相鄰兩點(diǎn)需要通視,便于施工放樣或常規(guī)測量聯(lián)測、擴(kuò)展,點(diǎn)位埋設(shè)要求穩(wěn)定、堅(jiān)固。3、選點(diǎn)及埋樁4、編制觀測計(jì)劃為了保證觀測作業(yè)高效、有序、結(jié)果準(zhǔn)確可靠,減少返工,在外業(yè)觀測前應(yīng)制定周密的計(jì)劃。編制依據(jù):控制網(wǎng)的精度、衛(wèi)星星歷文件(不得超過20天)、接收機(jī)數(shù)量以及交通狀況。確定最佳觀測時(shí)段:首先設(shè)置測區(qū)地理位置和衛(wèi)星高度角,選擇衛(wèi)星多于5顆且分布均勻、衛(wèi)星的幾何圖形強(qiáng)度PDOP值小于6的時(shí)段。編制內(nèi)容:包括測量順序及時(shí)間、人員分工等。4、編制觀測計(jì)劃5、外業(yè)測量
觀測應(yīng)符合規(guī)定的基本技術(shù)要求(時(shí)段長、采樣間隔、重復(fù)設(shè)站數(shù)等),并嚴(yán)格遵照儀器操作規(guī)程、按制定的計(jì)劃實(shí)施。作業(yè)過程中應(yīng)指定一人擔(dān)任總調(diào)度,以便根據(jù)情況及時(shí)調(diào)整觀測計(jì)劃。
作業(yè)中應(yīng)特別注意:線纜連接牢靠、天線整平置中(對中誤差小于1mm、三方向天線高互差小于3mm)、點(diǎn)名核對正確、電池電量充足,避免遮擋或振動(dòng)天線、防雷電、不在附近使用對講機(jī)等無線電設(shè)備,密切監(jiān)視接收機(jī)狀態(tài)。5、外業(yè)測量GPS在施工過程中的運(yùn)用培訓(xùn)6、數(shù)據(jù)預(yù)處理
主要任務(wù)是檢查外業(yè)記錄填寫是否完整、是否按計(jì)劃完成、有無漏測、原始數(shù)據(jù)上傳至電腦后處理軟件,同時(shí)輸入點(diǎn)名和天線高,方便后期數(shù)據(jù)處理。
當(dāng)有不同類型的接收機(jī)同步作業(yè)時(shí),可將每臺接收機(jī)接收的原始數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)格式后,用統(tǒng)一的基線解算軟件進(jìn)行解算;也可以分別進(jìn)行基線解算后再導(dǎo)入到同一平差軟件進(jìn)行平差。6、數(shù)據(jù)預(yù)處理7、基線解算首先設(shè)置基線處理形式(衛(wèi)星高度角、電離層改正方式、對流層改正模型等);然后進(jìn)行解算,檢查基線質(zhì)量控制參數(shù)(比率Ratio、參考變量、均方根RMS)、有效同步衛(wèi)星數(shù)及同步時(shí)長、殘差是否滿足要求,如不滿足,則通過調(diào)整衛(wèi)星高度角或?qū)πl(wèi)星信號進(jìn)行刪減等手段使基線解算結(jié)果滿足要求;最后導(dǎo)出合格的基線解算結(jié)果。
用單點(diǎn)定位計(jì)算各測站的近似坐標(biāo)三差分計(jì)算
未知量:X、Y、Z精度:米級浮動(dòng)雙差分
未知量:X、Y、Z、N1、N2…Nn-1精度:20厘米級固定雙差分未知量:X、Y、Z精度:毫米-厘米級靜態(tài)相對定位基線解算步驟7、基線解算用單點(diǎn)定位計(jì)算各測站的近似坐標(biāo)靜態(tài)相對定位基8、三維無約束平差在數(shù)據(jù)后處理軟件中,設(shè)置(輸入)控制網(wǎng)等級、測區(qū)平均經(jīng)緯度、大地高、起算點(diǎn)三維坐標(biāo)等,然后進(jìn)行平差,檢查重復(fù)基線差、環(huán)閉合差等是否滿足要求。9、二維約束平差輸入已知點(diǎn)坐標(biāo)(施工坐標(biāo)系中的坐標(biāo))和方位角、已知邊長等約束條件,進(jìn)行約束平差(一點(diǎn)一方向或二維聯(lián)合平差),檢查最弱點(diǎn)、最弱邊、誤差橢圓等是否滿足測量設(shè)計(jì)要求。10、成果整理、形成完整的報(bào)告,上報(bào)監(jiān)理及業(yè)主審批。8、三維無約束平差RTK測量的概念基準(zhǔn)站實(shí)時(shí)地將測量的載波相位觀測值、偽距觀測值、基準(zhǔn)站坐標(biāo)等用無線電傳送給運(yùn)動(dòng)中的流動(dòng)站,流動(dòng)站接收后將載波相位觀測值實(shí)時(shí)進(jìn)行差分處理得到兩站相對坐標(biāo);加上基準(zhǔn)站坐標(biāo)得出流動(dòng)站W(wǎng)GS-84坐標(biāo)通過轉(zhuǎn)換參數(shù)求出當(dāng)?shù)刈鴺?biāo)系下的三維坐標(biāo)RTK測量的概念基準(zhǔn)站實(shí)時(shí)地將測量的載波相位觀測值、偽距觀測GPS在施工過程中的運(yùn)用培訓(xùn)RTK點(diǎn)位選擇基準(zhǔn)站上空開闊,以保證對衛(wèi)星的連續(xù)跟蹤和衛(wèi)星信號的質(zhì)量基準(zhǔn)站周圍200m內(nèi)無大功率無線電發(fā)射設(shè)施、高壓輸電線,減少電磁波對衛(wèi)星信號的干擾基準(zhǔn)站遠(yuǎn)離高層建筑、大片水域等,減少多路徑影響基準(zhǔn)站應(yīng)該交通便利、易于保存RTK點(diǎn)位選擇基準(zhǔn)站上空開闊,以保證對衛(wèi)星的連續(xù)跟蹤和衛(wèi)星信GPS在施工過程中的運(yùn)用培訓(xùn)采用RTK技術(shù)進(jìn)行道路紅線征地及中樁測量放樣1、將首級控制點(diǎn)的坐標(biāo)(WGS-84坐標(biāo)和施工坐標(biāo)系坐標(biāo))導(dǎo)入到手簿,執(zhí)行點(diǎn)校正;2、將線路平面曲線資料輸入到手簿中;3、選擇首級控制點(diǎn)(最好是參加點(diǎn)校正的點(diǎn))架設(shè)基準(zhǔn)站、啟動(dòng)電臺,流動(dòng)站在電臺作用范圍內(nèi)進(jìn)行放樣、測量中樁及征地紅線等。
RTK技術(shù)的優(yōu)點(diǎn):1~2人即可作業(yè),而且實(shí)時(shí)顯示測點(diǎn)坐標(biāo)、偏差及精度,測量、定位速度快(即時(shí)顯示坐標(biāo)及偏差,測量中樁高程約3s。)。采用RTK技術(shù)進(jìn)行道路紅線征地及中樁測量放樣1、將首級控制點(diǎn)五、GPS應(yīng)用五、GPS應(yīng)用GPS給多種行業(yè)帶來了革命性的技術(shù)變革導(dǎo)航--精度大大提高、實(shí)時(shí)性和全天候、車輛實(shí)時(shí)管理調(diào)度授時(shí)校頻--穩(wěn)定度相當(dāng)于銫鐘測量應(yīng)用三維定位一次完成全球統(tǒng)一的坐標(biāo)系統(tǒng)作業(yè)效率提高、勞動(dòng)強(qiáng)度大大減輕可完成常規(guī)方法不能完成的任務(wù)全天候、實(shí)時(shí)、高精度、高動(dòng)態(tài)軍事應(yīng)用-沙漠風(fēng)暴取得成功最重要的技術(shù)、彈道測定、炮兵定位、姿態(tài)測定……GPS給多種行業(yè)帶來了革命性的技術(shù)變革導(dǎo)航--精度大大提高、
用常規(guī)的測圖方法(如用全站儀)通常是先布設(shè)控制網(wǎng)點(diǎn),這種控制網(wǎng)一般是在國家高等級控制網(wǎng)點(diǎn)的基礎(chǔ)上加密次級控制網(wǎng)點(diǎn)。最后依據(jù)加密的控制點(diǎn)和圖根控制點(diǎn),測定地物點(diǎn)和地形點(diǎn)在圖上的位置并按照一定的規(guī)律和符號繪制成平面圖。
GPS新技術(shù)的出現(xiàn),可以高精度并快速地測定各級控制點(diǎn)的坐標(biāo)。特別是應(yīng)用RTK新技術(shù),甚至可以不布設(shè)各級控制點(diǎn),僅依據(jù)一定數(shù)量的基準(zhǔn)控制點(diǎn),便可以高精度并快速地測定界址點(diǎn)、地形點(diǎn)、地物點(diǎn)的坐標(biāo),利用測圖軟件可以在野外一次測繪成電子地圖,然后通過計(jì)算機(jī)和繪圖儀、打印機(jī)輸出各種比例尺的圖件。應(yīng)用RTK技術(shù)進(jìn)行定位時(shí)要求
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