GPS测量技术在工程中的运用探讨

1、    gps测量技术在工程中的运用探讨    薛征【摘要】 gps测量技术因其独特的优点，并广泛运用于工程的测量中。本文主要概述了gps测量技术，并通过工程实例分析了gps测量技术的具体实施。【关键词】gps；测量；技术；通视gps主要是在卫星为基础的基础上发展起来的无线电卫星导航定位系统，它具有众多优点，不但能实现全天候和全球性的连续、实时精密导航和定位，能确保很好的保密性，抗干扰性很强。所以，gps测量技术被广泛运用在工程测量、大地测量、海洋测量、航空摄影测量和城市测量等领域，并且也在很多其他的领域得到了普遍运用，比方说：被运用在交通、军事、通信和

2、资源管理等领域。一、gps的组成和原理特点（一）gps构成gps的构成主要包括三部分：空间卫星星座、地面监控站和用户设备。1.gps空间卫星星座。这个星座的主要构成是21颗工作卫星与3颗在轨备用卫星。这所有的24颗卫星都均匀地分布在6个轨道平面中，轨道平面的倾角为550，卫星的平均高度是20200km，运行周期为1lh58min。卫星用l波段的两个无线电载波向广大用户连续不断地发送导航定位信号，导航定位信号中含有卫星的位置信息，使卫星成为一个动态的已知点。在地球的任何地点、任何时刻，在高度角150以上，平均可同时观测到6颗卫星，最多可达到9颗。2.gps地面监控站。它主要由分布于全球的一个主控

3、站、三个注入站和五个监测站组成。主控站会结合各监测站对gps卫星的观测数据，来计算各卫星的轨道参数与钟差参数，并把这些数据编制成导航电文，最后传至注入站，再经过注入站把主控站发来的导航电文传输至相应的卫星存储器中。3.gps用户设备。它主要是由gps接收机、数据处理软件及其终端设备（如计算机）等组成。gps接收机可捕获到按一定卫星高度截止角所选择的待测卫星的信号，跟踪卫星的运行，并对信号进行交换、放大和处理，再通过计算机和相应软件，经基线解算、网平差，求出gps接收机中心（测站点）的三维坐标。（二）gps定位原理gps定位是结合测量中的距离交会定点原理实现的。具体见图1所示，在待测点q设置gp

4、s接收机，在某一时刻t 同时接收到3颗（或3颗以上）卫星s1、s2、s3所发出的信号。通过数据处理和计算，可求得该时刻接收机天线中心（测站点）至卫星的距离p1、p2、p3。（三）gps测量技术的特点跟一般的测量技术相比， gps测量技术具有自己独特的优点：第一， gps测量技术具有较高的精度。使用gps测量技术所得的精度远远高出一般的测量，确保在小于50km的基线上，让定位精度达到1×10-6，在大于l000km的基线上达到1×10-8。第二，不需要测站间的通视。使用gps测量技术并无需测量站间的通视性，以便能在结合实际确定点位的基础上，让选点工作变得更为灵活方便。第三，观

5、测需要较短的时间。gps测量技术的逐渐完善，再加上软件的不断更新，在gps测量时，静态相对定位每站只需要20min的时间，而动态相对定位只要几秒钟。第四，仪器便于操作。现阶段的gps接收机的自动化和智能化程度日益提高，观测人员只要对中、整平、量取天线高及开机后设定参数，接收机就能自动观测与记录。第五，能实现全天候工作。gps卫星所涉及的数目较多，且分布均匀，能确保在任时、任地的连续观测，一般都不会受到天气的影响。第六，提供三维坐标。gps测量可以确保测站点的三维坐标十分精确，也能保证高程精度符合四等水准测量的要求。二、工程实际应用分析（一）工程概况该工程占地66.7km2多，属两山夹一沟地形，

6、山地面积约占到了，最高处约90m；山上具有茂密的树木，因为地形比较复杂，在通视上比较困难，为了便于设计与施工，需要建立起首级的控制网；又因为工程比较复杂，时间上也比较紧迫，测区在通视时不能做到一览无遗，因为地形起伏大，所以最终确定使用gps测量。（二）gps测量的技术设计首先，严格遵循设计依据。gps测量的技术设计主要依据1999年建设部发布的行业标准城市测量规范、1997年建设部发布的行业标准全球定位系统城市测量技术规程及工程测量合同有关要求制定的。其次，一定要根据工程的实际需要来确保设计精度。选择城市或工程二级gps网作为测区首级控制网，要求平均边长小于1km，最弱边相对误差小于1/100

7、00，gps接收機标称精度的固定误差a15mm，比例误差系数b20×10-6 。再次，制定周密的观测计划。根据gps卫星的可见预报图和几何图形强度（空间位置因子pdop），选择最佳观测时段（卫星多于4颗，且分布均匀，pdop值小于6），并编排作业调度表。（三）gps测量的外部作业实施1.选点。gps测量的测站点之间不要求一定通视，图形结构也比较灵活，因此，点位选择比较方便。但考虑gps测量的特殊性，并顾及后续测量，选点时应着重考虑：每点最好与某一点通视，以便后续测量工作的使用；点周围高度角150以上不要有障碍物，以免信号被遮挡或吸收；点位要远离大功率无线电发射源、高压电线等，以免电磁

8、场对信号干扰； 点位应选在视野开阔、交通方便、有利扩展、易于保存的地方，以便观测和日后使用；选点结束后，按要求埋设标石，并填写点日记。2.观测。根据gps作业调度表的安排进行观测，采取静态相对定位，卫星高度角150，时段长度45min，采样间隔10s；在3个点上同时安置3台接收机天线（对中、整平、定向），量取天线高，测量气象数据，开机观察；当各项指标达到要求时，按接收机的提示输入相关数据，则接收机自动记录，观测者填写测量手册。（四）gps测量的数据处理gps数据处理分为基线解算和网平差两个阶段，采用随机软件完成。经基线解算、质量检核、外业重测和网平差后，得到gps控制点的三维坐标，其各项精度指标符合技术设计要求。参考文献：1路伯祥，许提多，黄丁发.gps在铁路隧