GPS測(cè)量技術(shù)在水利工程測(cè)量中的應(yīng)用研究論文

Word第第頁(yè)GPS測(cè)量技術(shù)在水利工程測(cè)量中的應(yīng)用研究論文全球定位系統(tǒng)〔GlobalPositioningSystem，英文簡(jiǎn)稱GPS〕，工作基本原理是通過人造衛(wèi)星進(jìn)行定位測(cè)量或授時(shí)。這種定位有著獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，如速度快、全天候、儀器輕巧、自動(dòng)化程度高等等，因此在各等級(jí)的掌握測(cè)量工作中均已廣泛應(yīng)用。目前．我國(guó)已建立了A、B兩級(jí)國(guó)家GPS掌握網(wǎng)。

1GPS簡(jiǎn)介

1.1GPS的組成

GPS衛(wèi)星星座、地面監(jiān)控系統(tǒng)和用戶設(shè)備三個(gè)部分組成全球定位系統(tǒng)。

1)GPS衛(wèi)星星座

24顆人造衛(wèi)星其中3顆衛(wèi)星備用組成GPS衛(wèi)星底座，工作衛(wèi)星分布在6個(gè)固定的軌道面上，如圖1所示，處于地平線以上的衛(wèi)星數(shù)目是改變，少時(shí)為4顆．多時(shí)達(dá)11顆。

2)地面監(jiān)控系統(tǒng)

全球5個(gè)地面站組成GPS的地面監(jiān)控系統(tǒng)，按功能地面站分為三類，分別為主控站、注入站和監(jiān)測(cè)站。這三類地面站有著不同的功能，又互相協(xié)作共同完成信息采集。

主控站主要負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)和管理地面監(jiān)控系統(tǒng)，由主控站對(duì)觀測(cè)資料進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，然后由注入站向人工衛(wèi)星發(fā)送一系列描述衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)及其軌道參數(shù)的數(shù)據(jù)，最終經(jīng)檢測(cè)站監(jiān)控工作中衛(wèi)星的工作狀態(tài)，并將采集的數(shù)據(jù)處理后發(fā)送到主控站。

1.2GPS網(wǎng)的布設(shè)方式

GPS網(wǎng)的連接形式比常規(guī)測(cè)量網(wǎng)具有獨(dú)特優(yōu)勢(shì)是敏捷性大。常見的GPS網(wǎng)有點(diǎn)連式、邊連式、邊點(diǎn)混連式和網(wǎng)連式。

2GPS測(cè)量水利的外業(yè)工作

2.1選點(diǎn)與立標(biāo)

GPS水利測(cè)量時(shí)應(yīng)當(dāng)遵循四大原則:

1)測(cè)量點(diǎn)選擇交通便利、四周無障礙物的地方，視野開闊保證有足夠的視場(chǎng)；另外測(cè)量點(diǎn)地面基礎(chǔ)堅(jiān)固，而且易于下次找到，保存測(cè)量點(diǎn)的位置。

2)測(cè)量點(diǎn)選擇在至少200米內(nèi)沒有大功率無線電放射源；離高壓線的距離不得小于50m，以避開高壓線產(chǎn)生的電磁場(chǎng)對(duì)GPS信號(hào)的干擾。

3)測(cè)量點(diǎn)選擇在無劇烈干擾衛(wèi)星信號(hào)接收的物體，如大面積水域是劇烈的干擾物，因此要避開大面積水域。如此選擇的目的是為了避開多路徑效應(yīng)。

4)測(cè)量點(diǎn)選擇時(shí)，有就測(cè)量點(diǎn)不選新的測(cè)量點(diǎn)。使用舊的測(cè)量點(diǎn)前對(duì)舊點(diǎn)的穩(wěn)定性和完好性進(jìn)行檢查，符合要求連續(xù)使用。另外GPS網(wǎng)點(diǎn)要鋪設(shè)標(biāo)志性的標(biāo)石。為精確標(biāo)定點(diǎn)位，另外選擇標(biāo)石也有要求，選擇的標(biāo)石要穩(wěn)定、牢固以便長(zhǎng)期使用。預(yù)埋標(biāo)石后準(zhǔn)時(shí)標(biāo)記和更新選點(diǎn)網(wǎng)圖。

2.2制定水利外業(yè)測(cè)量打算

制定良好的打算有助于順當(dāng)完成數(shù)據(jù)采集任務(wù)，還可以保證測(cè)量精度并且提高測(cè)量工作效率，測(cè)量打算這么重要，觀測(cè)打算的內(nèi)容有：

1)編制GPS衛(wèi)星的可見性預(yù)報(bào)圖。

2)選擇衛(wèi)星的幾何圖形強(qiáng)度。在GPS定位過程中，測(cè)量衛(wèi)星與觀測(cè)站形成的幾何圖形，用空間位置因子(PROP)表示其強(qiáng)度。選擇位置是PDOP不應(yīng)大于6。

3)選擇最正確觀測(cè)時(shí)間段。在工作衛(wèi)星大于等于4顆的時(shí)候，進(jìn)行測(cè)量最正確時(shí)間段，這樣得到數(shù)據(jù)更加精確。假如GPS網(wǎng)規(guī)模較大時(shí)，可以選擇劃分觀測(cè)區(qū)域，從而實(shí)施分區(qū)觀測(cè)。

2.3水利工程外業(yè)觀測(cè)

外業(yè)測(cè)量工作開頭后，外業(yè)工作人員必需遵守測(cè)量工作調(diào)度表規(guī)定進(jìn)行測(cè)量，便利工作支配。

1)天線安裝要求

接收機(jī)天線安裝時(shí)，圓水準(zhǔn)氣泡必需嚴(yán)格居中，此時(shí)接收天線的定向標(biāo)志線應(yīng)指向北，用于減弱相位中心偏差的影響。

2)安裝天線高度要求

接收天線安裝好后，在以天線為中心，在天線四周120°三個(gè)方向測(cè)量天線高度，三者之間差值小于3m，然后在有效數(shù)值下記錄平均值。

觀測(cè)員完成預(yù)定作業(yè)項(xiàng)目后，經(jīng)審核合格后并且完好記錄數(shù)據(jù)才可遷站。

2.4外業(yè)測(cè)量的誤差分析

1)系統(tǒng)誤差

儀器的精密度和外界條件變好是系統(tǒng)誤差產(chǎn)生的兩個(gè)主要緣由。例如，量距時(shí)所用的鋼尺存在尺長(zhǎng)誤差，則每量一整尺距離就產(chǎn)生一個(gè)相應(yīng)的誤差；同樣當(dāng)溫度改變時(shí)會(huì)引起鋼尺的長(zhǎng)度改變，其引起量距誤差為濕皮改變值的`函數(shù)，這些都是系統(tǒng)誤差。系統(tǒng)誤差具有象積性質(zhì)，而且一般總是可以預(yù)期消失，并按其消失的規(guī)律實(shí)行相應(yīng)的措施以消退和減弱它的影響。例如，鋼尺量距時(shí)，先檢定鋼尺，求出尺長(zhǎng)改正數(shù)，在觀測(cè)時(shí)測(cè)定溫度，然后在測(cè)量結(jié)果中將尺長(zhǎng)修正，即可消退尺長(zhǎng)誤差和溫度改變對(duì)距離的影響。

2)偶然誤差

偶然誤差是由于人、儀器和外界條件等多方面因素引起的，但不能確知其產(chǎn)生的詳細(xì)緣由，具有隨機(jī)性。例如，無論是水準(zhǔn)測(cè)量，還是角度側(cè)量，用望遠(yuǎn)鏡的十字絲照準(zhǔn)目標(biāo)時(shí)，由于望遠(yuǎn)鏡的辨別力量、放大倍率的限制以及空氣透亮度、目標(biāo)折射率等影響，使照準(zhǔn)目標(biāo)或偏左或偏右產(chǎn)生照準(zhǔn)誤差，也使估讀數(shù)值改變不定產(chǎn)生讀數(shù)誤差。這些誤差都屬于偶然誤差。

偶然誤差的大小和符號(hào)隨著各種偶然因索的綜合影響在不斷地改變，不同于系統(tǒng)誤差，它不能夠用有效的方法來消退，但可以進(jìn)行總體掌握，由于這種誤差總體而言，聽從肯定的統(tǒng)計(jì)規(guī)