刘GPS定位系统在公路工程控制测量中的应用视距测量程序

1、太原理工大学阳泉学院毕业设计说明书毕业生姓名：刘文峰专业：测绘工程学号：0404111037指导教师李瑞霞所属系（部）：资源系二八年五月太原理工大学阳泉学院毕业设计评阅书题目：GPS定位系统在公路工程控制测量中的应用/视距测量程序 资源系 测绘工程 专业 姓名刘文峰 设计时间：2008 年3月24日2008年6月2日 评阅意见：成绩： 指导教师：（签字） 职务：200 年月日太原理工大学阳泉学院毕业设计答辩记录卡 资源 系 测绘工程 专业 姓名刘文峰答 辩 内 容问 题 摘 要评 议 情 况 记录员： （签名）成 绩 评 定指导教师评定成绩答辩组评定成绩综合成绩注：评定成绩为100分制，指导教

2、师为30%，答辩组为70%。 专业答辩组组长：（签名） 200 年月日摘 要本文介绍了GPS的特点、发展及应用、GPS的组成及工作原理，外业测量、根据GPS测量的技术特点，论述了GPS在307国道实际测量工作中的应用。第二部分主要讲述了视距测量的原理，然后根据视距测量的原理编写了用视距测量中的三种视距计算方法：倾斜视距、三角高差、水平视距。关键词： GPS；307国道工程；控制测量；视距测量； GPS is global positioning system from the United States in the 1970s started to develop, which lasted

3、 20 years, the cost of 20 billion U.S. dollars in the second generation of satellite navigation systems, the current, GPS technology has been widely used in geodesy, resource exploration, crustal movement, Cadastral, and other fields, particularly in the areas of measurement. In this paper, the GPS

4、feature of the development and application, GPS and the composition of principle, field measurement, workflow, GPS baseline solution, such as the basic principle. GPS measurements in accordance with the technical characteristics, on the GPS in 307 countries, the actual measurement of work.The second

5、 part mainly on the principle of measuring the line-of-sight, and then the-horizon measured in accordance with the principles prepared by the-horizon measured in the three-horizon calculated as follows: tilt-horizon, the 1.30 height difference, level-horizon. Key words: GPS; 307 National Road projec

6、t; control measurement; the-horizon measurement目 录11111第二节 GPS定位技术的应用现状3345第二章 GPS卫星全球定位系统6第一节 GPS卫星定位系统的组成6678第二节 GPS卫星的导航定位信号10一、 概述10二、 GPS信号接收机的组成及原理11第三节 GPS卫星定位原理1414二、 GPS几种定位方式16第四节 GPS导航定位误差18一、 与GPS卫星有关的误差18192023第一节 影响GPS测量技术设计的因素23第二节 GPS网的布设232324一、 WGS-84大地坐标系24二、 1954年北京坐标系25三、 1980年国

7、家大地坐标系25四、 新1954年北京坐标系26五、 GPS时间系统26272727292930303031313232343434343535二、 数据处理374040404243444548484949515151515253535556565656565657646468参考文献80致 谢81第二节 GPS定位技术的应用现状第二章 GPS卫星全球定位系统第一节 GPS卫星定位系统的组成GPS的用户部分由GPS接收机、数据处理软件及相应的用户设备如计算机、气象仪器等组成，在测量领域，随着现代科学技术的发展，体积小、重量轻便于携带的GPS定位装置和高精度的技术指标为工程测量带来了极大的方便。

8、例如：我们在控制测量中使用了台南方测绘仪器公司的NGS9600型静态GPS接收机，其技术指标为：测量精度：5mm2×106 mm静态测量，20+1×106mm（高程）。这些技术指标充分地满足了控制测量的精度要求。以下是GPS信号接收机的类型（2）双频接收机：同时使用多个载波及其调制波进行导航定位测量。第二节 GPS卫星的导航定位信号一、概述GPS卫星发射的信号由载波、测距码和导航电文组成。导航电文是由GPS卫星向用户播发的一组反映卫星在空间位置、卫星的工作状态、卫星钟的修正参数、电离层延迟修正参数等重要数据的二进制代码，也称数据码（D码）。它是用户利用GPS进行导航定位时一

9、组不可少的数据。 二、 GPS信号接收机的组成及原理GPS接收机电源有两种，一种为内电源，一般采用锂电池，主要用于RAM存储器供电，以防止数据丢失。另一种为外接电源，这种电源常用于可充电的12V直流镉镍电池组，或采用汽车电瓶。当用交流电时，要经过稳压电源或专用电源交换器。第三节 GPS卫星定位原理利用接收到的卫星信号（测距码）或载波相位，均可进行静态定位。实际应用中，为了减弱卫星的轨道误差、卫星钟差、接收机钟差以及电离层和对流层的折射误差的影响，常采用载波相位观测值的各种线形组合（即差分值）作为观测值，获得两点之间高精度的GPS基线向量（即坐标差）。二、 GPS几种定位方式1、伪距测量定位伪距

10、法定位是由GPS接收机在某一时刻测出得到四颗以上GPS卫星的伪距以及已知的卫星位置，采用距离交会的方法求定接收机天线所在点的三维坐标。所测伪距就是由卫星发射的测距码信号到达GPS接收机的传播时间乘以光速得到的量测距离。由于卫星钟、接收机钟的误差以及无线电信号经过电离层和对流层中的延迟，实际测出的距离/与卫星到接收机的几何距离有一定的差值，因此一般称量出的距离为伪距。用C/A码进行测量的伪距为C/A码伪距。用P码测出的伪距为P码伪距。伪距法定位虽然一次定位精度不高（P码定位误差约为10m，C/A码定位误差为2030m），但因其具有定位速度快，且无多值性问题等优点，仍然是GPS定位系统进行导航的最

11、基本方法。同时，所测伪距又可作为载波相位测量中解决整周数不确定问题（模糊度）的辅助资料。2、 载波相位测量定位在GPS信号中由于已用相位调整的方法在调制了测距码和导航电文，因而接收到的载波的相位已不再连续，所以在进行载波相位测量以前，首先要进行解调工作，设法将调制在载波上的测距码和卫星电文去掉，重新获取载波，这一工作称为重建载波。重建载波一般可采用两种方法，一种是码相关法，另一种是平方法。采用前者，用户可同时提取测距信号和卫星电文，但用户必须知道测距码的结构；采用后者，用户无须掌握测距码的结构，但只能获取载波信号而无法获得测距码和卫星电文3、差分GPS定位第四节 GPS导航定位误差一、 与GP

12、S卫星有关的误差 第一节 影响GPS测量技术设计的因素GPS外业涉及面很广，因而外业阶段的技术设计是一个复杂的技术管理问题，经综合大致有以下一些因素应加以考虑： (1)同测站有关的因素：网点密度；布网方案；时段分配、重复设站和重合点的设计； (2)同观测卫星有关的因素：观测卫星数；卫星信号质量；图形强度因子；卫星高度角；星历来源。 (3)同仪器有关的因素：接收机，用于精密相对定位时至少为两台；天线，若天线设计质量和稳定性欠佳，会带来一系列的误差；记录设备，可以是盒式数据磁带或软磁盘。 (4)后勤面的因素：动用接收机台数及其来源和使用期间；测区内各时段，机组的调度；其他外业装备，主要是效能工具和

13、通讯设备。 第二节 GPS网的布设否则，需埋设方位桩，且用GPS联测。（2）GPS点间距离应按规范要求设计，可考虑灵活变动，以便于低等级控制点加密，小间中距相邻点位应进行直接联测。一、 WGS-84大地坐标系二、 1954年北京坐标系20世纪50年代，我国采用了克拉索夫斯基椭球参数，并与前苏联1942年坐标系进行联测，通过计算建立了我国大地坐标系，定名为1954年北京坐标系。其中高程异常是以前苏联1955年大地水准面差距重新平差结果为依据，按我国的天文水准路线传算过来的。因此1954年北京坐标系可以认为是前苏联1942年坐标系的延伸。它的原点不在北京，而在前苏联的普尔科沃，相应的椭球为克拉索夫

14、斯基椭球。三、 1980年国家大地坐标系（5） 椭球定位参数以我国范围内高程异常值平方和等于最小为条件解。四、 新1954年北京坐标系1954年新北京坐标系的成果，就是将1980年国家大地坐标系的空间直角坐标经三个平移参数平移变换至克拉索夫斯基椭球中心，就成了新北京坐标系的成果。所以说，新北京坐标系的成果实际上就是从1980年大地坐标系整体平差成果转换而来的。五、 GPS时间系统是GPS网的总体设计实地定点、埋石GPS观测计划准备基线向量解算数据传输野外定位观测及记录GPS网平差成果输出打印质量合格否 3、操作：按规定时间打开GPS接收机，输入测站名，卫星截止高度角，卫星信号采样间隔等。GPS

15、接收机记录的数据有：GPS卫星星历和卫星钟差参数；观测历元的时刻及伪距观测值和载波相位观测值；GPS绝对定位结果；测站信息。图4-4 GPS数据传输对话框二、 数据处理 307国道复线水峪-坡头工程GPS导线控制网成果表点名点号X坐标Y坐标H高程备注柏山BAIS106333.354109156.840797.290高程已知点白泉BQOO105422.553105925.108728.836已知点鼻头山BTSH105340.834115967.976931.500高程已知点冯家庄FJZB103189.618101694.541827.089已知点近井点JJDH104520.00396246.10

16、0841.140高程已知点马家坡桥MJPQ100114.02693090.575755.524已知点南天之庙NTZM102562.21399051.339854.990已知点武校水准点S001105287.037100584.442861.057水准点辛兴水准点XXSZ99731.03892338.611761.936水准点官沟BY01100610.35293895.111773.378官沟水池BY02101290.55794021.206835.260大垴梁BY03102091.43094374.352931.776前庄BY04103024.96895006.136887.044北头咀BY0

17、5103956.83295248.780867.650大村北BY06105374.47796849.274907.482大村东BY07104835.34297907.185915.292汉河沟煤矿BY08104798.04299619.196942.201太行武校西BY09105301.647100308.655912.893硫酸厂南BY10105515.418101458.774884.233上烟西BY11105765.831102762.814817.250粮库北BY12106189.256103841.354779.874林里BY13106500.198104786.474731.656

18、白泉三岔口BY14106257.425105654.052726.563东梁庄口BY15106055.835106942.544698.335道班东BY16106170.746107923.400699.340小河北BY17106782.919108959.612666.195大麦峪BY18107153.125110283.346649.374水峪BY19106936.382111498.874631.412疙套一号BY20107394.147112572.055627.587疙套二号BY21107478.195113260.430613.085巨城一号BY22107791.611113980.080607.724巨城二号BY23107463.623114702.197580.097 参考文献致 谢经过两个月的忙碌和工作，本次毕业设计已经接近尾声，作为一个本科生的毕业设计，由于经验的匮乏，难免有许多考虑不周全的地方，如果没有导师的督促指导，以及同学们的支持，想要完成这个设计是难以想象的。本篇论文虽然凝聚着自己的汗水，但却不是个人智慧的产品，没有老师的指引和赠予，没同学们的帮助和支持，我在大学的学术成长肯定会大打折扣。当我打完毕业论文的最后一个字符，涌上心头的不是长途跋涉后抵达终点的欣喜，而是源自心底的诚挚谢意。我首先要感谢我的导师李瑞