gps技術(shù)在工程測量中的應(yīng)用

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1、GPS技術(shù)在工程測量中的應(yīng)用1概述???20世紀(jì)80年代以來，隨著GPS定位技術(shù)的出現(xiàn)和不斷發(fā)展完善，使測繪定位技術(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CPS技術(shù)所代替，同時定位范圍己從陸地和近海擴展到海洋和宇宙空間；定位方法己從靜態(tài)擴展到動態(tài)；定位服務(wù)領(lǐng)域己從導(dǎo)航和測繪領(lǐng)域擴展到國民經(jīng)濟建設(shè)的廣闊領(lǐng)域。對經(jīng)典大地測量學(xué)的各個方面產(chǎn)生了極其深刻的影響，它在大地測量學(xué)及其相關(guān)學(xué)科領(lǐng)域，如地球動力學(xué)、海洋大地測量

2、學(xué)、地球物理探測、資源勘探、航空與衛(wèi)星遙感、地下工程變形監(jiān)測、運動目標(biāo)的測速以及精密時間傳遞等方面的廣泛應(yīng)用，充分顯示了衛(wèi)星定位技術(shù)的高精度和高效益。2GPS測量的基本原理與方法2．1GPS測量的基本原理???測量學(xué)中的交會法測量里有一種測距交會確定點位的方法。與其相似，GPS的定位原理就是利用空間分布的衛(wèi)星以及衛(wèi)星與地面點的距離交會得出地面點位置。簡言之，GPS定位原理是一種空間的距離交會原理。設(shè)想在地面待定位置上安置GPS接收機，同一時刻接收4顆以上GPS衛(wèi)星發(fā)射的信號。通過一定的方法測定這4顆以上衛(wèi)星在此瞬間的位置以及它們分別至該接收

3、機的距離，據(jù)此利用距離交會法解算出測站P的位置及接收機鐘差δt。?圖3-1GPS定位原理???如圖3-1，設(shè)時刻ti在測站點P用GPS接收機同時測得P點至四顆GPS衛(wèi)星S1、S2、S3、S4的距離ρ1、ρ2、ρ3、ρ4，通過GPS電文解譯出四顆GPS衛(wèi)星的三維坐標(biāo)，用距離交會的方法求解P點的三維坐標(biāo)(X,Y,Z)的觀測方程為：?式中的c為光速，δt為接收機鐘差。2．2GPS定位方法分類利用GPS進(jìn)行定位的方法有很多種。若按照參考點的位置不同，則定位方法可分為（1）絕對定位。即在協(xié)議地球坐標(biāo)系中，利用一臺接收機來測定該點相對于協(xié)議地球質(zhì)心的位

4、置，也叫單點定位。這里可認(rèn)為參考點與協(xié)議地球質(zhì)心相重合。GPS定位所采用的協(xié)議地球坐標(biāo)系為WGS-84坐標(biāo)系。因此絕對定位的坐標(biāo)最初成果為WGS-84坐標(biāo)。（2）相對定位。即在協(xié)議地球坐標(biāo)系中，利用兩臺以上的接收機測定觀測點至某一地面參考點（已知點）之間的相對位置。也就是測定地面參考點到未知點的坐標(biāo)增量。由于星歷誤差和大氣折射誤差有相關(guān)性，所以通過觀測值求差可消除這些誤差，因此相對定位的精度遠(yuǎn)高于絕對定位的精度。按用戶接收機在作業(yè)中的運動狀態(tài)不同，則定位方法可分為（1）靜態(tài)定位。即在定位過程中，將接收機安置在測站點上并固定不動。嚴(yán)格說來，這

5、種靜止?fàn)顟B(tài)只是相對的，通常指接收機相對與其周圍點位沒有發(fā)生變化。（2）動態(tài)定位。即在定位過程中，接收機處于運動狀態(tài)。GPS絕對定位和相對定位中，又都包含靜態(tài)和動態(tài)兩種方式。即動態(tài)絕對定位、靜態(tài)絕對定位、動態(tài)相對定位和靜態(tài)相對定位。若依照測距的原理不同，又可分為測碼偽距法定位、測相偽距法定位、差分定位等。?3GPS技術(shù)應(yīng)用的優(yōu)點?3．1用途廣泛????GPS技術(shù)可以應(yīng)用于國民經(jīng)濟的各個領(lǐng)域，對于測繪工作者而言，GPS定位系統(tǒng)己應(yīng)用：大地測量，地殼板塊運動監(jiān)測，建立各種工程監(jiān)測網(wǎng)和進(jìn)行各種工程測量等。GPS技術(shù)在工程測量中的應(yīng)用有著廣泛的前景，

6、特別是自動變形監(jiān)測系統(tǒng)、工程施工的自動控制系統(tǒng)是未來應(yīng)用研究的重要方。?3．2自動化程度高????用GPS接收機進(jìn)行測量時，僅需一人將天線準(zhǔn)確地安置在測站上，量測天線高，接通電源，啟動接收單元，儀器即自動開始工作，在結(jié)束測量時只需關(guān)閉電源，接收機便完成野外數(shù)據(jù)采集，若在一個測站上需要作長時間的連續(xù)測量，還可實行無人值守的數(shù)據(jù)采集，通過數(shù)據(jù)傳輸，將所采集的定位數(shù)據(jù)傳輸?shù)綌?shù)據(jù)處理中心，實現(xiàn)自動化的GPS測量和計算。?3．3定位精度高????短距離(15公里以內(nèi))精度可達(dá)毫米級，中、長距離(幾十公里甚至幾百公里)相對精度可達(dá)到10-7至10-8。

7、差分導(dǎo)航的精度可達(dá)米級至厘米級。大型建筑物、構(gòu)筑物變形監(jiān)測，在采用特殊的觀測措施、精密星歷和適當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)處理模型和軟件后，平面精度可達(dá)亞毫米級，高程精度可穩(wěn)定在1mm左右。?3．4全天候?qū)崟r動態(tài)觀測????應(yīng)用GPS定位、導(dǎo)航，不受天氣的影響，可以全天候地工作。這一特點保證了變形監(jiān)測的連續(xù)性和自動化。?3．5可消除或削弱系統(tǒng)誤差的影響?????在變形監(jiān)測中我們關(guān)注的是兩期的變形量，而不是變形監(jiān)測點本身的坐標(biāo)，兩期變形監(jiān)測中所含的共同的系統(tǒng)誤差雖然只會分別影響兩期的坐標(biāo)值，但卻不會影響所求得的變形量。即在變形監(jiān)測中，接收機天線的對中誤差、整平誤

8、差、定向誤差、量取天線高的誤差等并不會影響變形監(jiān)測的結(jié)果，只要天線在監(jiān)測過程中能保持固定不動即可。?4GPS在工程測量中的應(yīng)用特點?4．1建立工程控制網(wǎng)?????工程控制網(wǎng)是工程