论文部分内容阅读
[摘 要]GPS在测量测绘领域的应用是在现代科学技术发展中总结出非的先进导航定位技术，本文就GPS与传统测量技术的优势，GPS在实际测量测绘中的实践应用及其意义进行了详细的阐述与比较。
[关键词]GPS 工程测量 实践应用
中图分类号：P228.4 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）40-0370-01
美国从上世纪七十年代开始研制全球定位系统，历时二十年，耗费资金约200亿美元，终于在1994年全面建成了利用导航卫星测时、测距，能够在海陆空进行全方位实时三维导航和定位的全新的卫星导航和定位系统。如今，GPS技术已经成为了世界上最实用、应用最广泛的全球导航、指挥和调度的系统。随着我周交通和建筑事业的发展，高速度、高效率、高精度的GPS技术在我国工程测量中的应用正在逐步扩大。
1 GPS工程测量技术的特点
1.1 观测站之间无需通视
在测量过程中对于通视的要求很高，但是又要保证测量网络具有良好的几何结构，二者之间存在着很大的矛盾，这个矛盾一直困扰着传统的工程测量。GPS技术在工程测量中的使用有效的解决了这个矛盾， 需要观测站之问能够通视，也就不需要使用觇标，极大的降低了测量的成本，同时提高了测量的效率，除此之外，可以十分灵活的进行点位的选择。
1 2 定位精度高
随着技术的不断的进步，GPS的测量精度也随之不断的提高，其相对定位的精度存500千米的基线范同之内能够达到1-2×105，在500千米之内，100下米之外，其相对定位的精度能够达到l06-107 。
1.3 观测时间短
随着GPS技术的不断的发展，其观测的速度不断的提高，所用的时间在不断的缩短，传统的静态定位方法受到接受卫星数目的多少以及精度的要求的影响，其定位所需要的观测时间般在40分钟到180分钟之问，而RTK技术的兴起能够有效的缩短观测的时间，只需要几秒钟就可以完成观测。
1.4 提供三维坐标
传统技术在工程测量中需要分别观测和计算高程以及平面坐标，和传统的工程测量技术相比，GPS技术在工程测量中的应用能够有效地同时获得平面坐标和高程，直接得出三维坐标。
2 GPS工程测量原理
GPS工程量在测距体制上使用高轨测距，工程测量最基本的观测量为GPS卫星和观测站之间的距离。通过两种方法来得到距离观测量 第一，伪距测量，即根据接收机接收到的GPS卫星发射的测距A/C码和电文内容，通过信号从发射到到达用户接收机的传播时间，从而计算出卫星和接收机天线间的距离。但由于GPS卫星时钟与用户接收机时钟难以保持严格的同步，存在有时钟差，所以观测的卫星与接收机天线间的距离均含有受到卫星钟与用户接收机钟同步差的影响，并不是真实值，习惯上称所测距离为“伪距”。第二是载波相位测量，测定GPS卫星载波信号存传播路径上的相位变化值，以确定信号传播的距离的方法。其定位精度比伪距测量的精度更高，主要应用是进行相对定位。
3 GPS在工程测量中的应用
与传统的工程测量技术一样，GPS工程测量技术的测量的要求十分的严格。因此，在利用GPS技术进行工程测量的过程当中应该根据程的实际需要来选择科学合理的测量方式，从而保证测量的精确性以及可靠性，为工程的顺利建设提供参考依据，同时也可以减少测量过程中的资金消耗，缩短测量时间，提高经济效益。
3.1 GPS在工程测量点位选择中的应用
和传统的丁程测量技术相比，GPS 工程测量技术的网具有灵活的图形结构，而且在实际的测量过程当中不需要各个观测站之间进行通视，因此其选点的工作比较简单 首先对工程现场的相关的地理信息进行收集，掌握原有的控制点的分布的实际情况，以此为依据，选择科学合理的观测地点。观测地点的选择应该遵循以下的一些原则：
3.1.1 点位地形利于减小多路径误差
GPS的信号主要通过两种形式被用户的天线所接受，一种是直波，另一种是反射波。前者是用户的天线直接接受来自GPS卫星的信号，后者则是GPS信号经过反射后形成的反射波被用户天线所接受。大多数情况下用户的天线都是同时的接受两种波。所谓“多路径误差”，就是反射波对直接波的干涉而引起的站卫距离误差。它的大小取决于反射波的强弱和用户天线抗御反射波的能力。而反射波的强弱主要取决于地面覆盖物的性质。如邻近水面、特别是平静的水面、平坦光滑的地面和金属矿区等，反射波强。此外，还应避免往高压输电线、变电站以及电台、电视台等强电波辐射源附近设站。
3.1.2 点位视野要开阔
视场周同障碍物的高度角，一般小大于10～l5度。以减弱对流层折射的影响。
3.1.3 点位稳固，易于通达，便于通讯
3.2 GPS在工程测量观测时段选择中的应用GPS定位的实质，是利用数颗卫星的瞬时空间位置作为已知点，并观测其至接收机的距离，按空间距离后交会原弹求取接收站的三维坐标。为保证以足够的精度求解，既要求有足够数量的可视卫星，又要求所测卫星对观测站构成的几何图形有一定强度，即不超过规定的几何精度因子GDOP数，以保证交会精度。为减弱大气折射的影响，还要求所测卫星的高度角大于10～l5度。据此，观测前应根据全部卫星星历和观测的概略坐标，选择相适应的观测时段和观测卫星。
4 GPS工程测量方法研究
CPS外业测量即在制定优化的布网设计方案的基础上，用GPS接收机野外采集数据。冈GPS作业时所采用设备软、硬件不同，外业测量的作业模式亦有所差异。
4.1 静态相对定位模式
在工程测量中，采用两套以上接收设备，分别安置在一条基线的端点，同步观测4颗卫星1小时左右，或同步观测5颗卫星20分钟左右当基线超过100km时，观测时间应适当延长。定位精度：基线的相对定位精度可达5mm+1ppm×D，D为基线长度（km）。特点：这种作业模式所观测过的基线边，应构成某种闭合图形，以便于观测成果的检核，提高成果的可靠性和GPS网平差后精度。基线长度可由二十公里至几百公里。适用范围：主要用于建立全球性或国家级大地控制网、地壳运动或工程变形监测网、建立长距离检校基线、进行岛屿与大陆联测、钻井平台精密定位等。
4.2 快速静态相对定位模式
在测区的中部选择一个基准站，并安置一台接收设备连续跟踪所有可见卫星；另一台接收机依次到各点流动设站，并且在每个流动站上观测1～2分钟。该作业模式要求，在观测时段中必须有五颗卫星可供观测，同时流动站与基准站相距不能超过15km。定位精度：流动站相对基准站的基线误差，可达5mm +lppm×D，D为基线长度（km）。特点：接收机在流动站之问流动时，不必保持对所测卫星的连续跟踪，而可关闭电源降低能耗。该模式作业速度快、精度高。缺点是直接观测边不构成闭合图形，可靠性较差。适用范围：主要用于低等级控制测量及其加密、精密工程测量、边界测量、地籍测量、碎部测量等。
5 结束语
通过上述对GPS技术及其应用的探讨，我们可以看到GPS技术将在工程测量中发挥更重要的作用，同时在工程测量领域也有着巨大的发展前景。
参考文献
[1] 陈秀忠.工程测量.清华大学出版社； 第1版，2013年8月.
[2] 孔祥元.大地测量学基础（第2版）.武汉大学出版社；第2版，2010年5月.
[3] 魏二虎.GPS测量操作与数据处理.武汉大学出版社；第1版，2004年6月.
[关键词]GPS 工程测量 实践应用
中图分类号：P228.4 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）40-0370-01
美国从上世纪七十年代开始研制全球定位系统，历时二十年，耗费资金约200亿美元，终于在1994年全面建成了利用导航卫星测时、测距，能够在海陆空进行全方位实时三维导航和定位的全新的卫星导航和定位系统。如今，GPS技术已经成为了世界上最实用、应用最广泛的全球导航、指挥和调度的系统。随着我周交通和建筑事业的发展，高速度、高效率、高精度的GPS技术在我国工程测量中的应用正在逐步扩大。
1 GPS工程测量技术的特点
1.1 观测站之间无需通视
在测量过程中对于通视的要求很高，但是又要保证测量网络具有良好的几何结构，二者之间存在着很大的矛盾，这个矛盾一直困扰着传统的工程测量。GPS技术在工程测量中的使用有效的解决了这个矛盾， 需要观测站之问能够通视，也就不需要使用觇标，极大的降低了测量的成本，同时提高了测量的效率，除此之外，可以十分灵活的进行点位的选择。
1 2 定位精度高
随着技术的不断的进步，GPS的测量精度也随之不断的提高，其相对定位的精度存500千米的基线范同之内能够达到1-2×105，在500千米之内，100下米之外，其相对定位的精度能够达到l06-107 。
1.3 观测时间短
随着GPS技术的不断的发展，其观测的速度不断的提高，所用的时间在不断的缩短，传统的静态定位方法受到接受卫星数目的多少以及精度的要求的影响，其定位所需要的观测时间般在40分钟到180分钟之问，而RTK技术的兴起能够有效的缩短观测的时间，只需要几秒钟就可以完成观测。
1.4 提供三维坐标
传统技术在工程测量中需要分别观测和计算高程以及平面坐标，和传统的工程测量技术相比，GPS技术在工程测量中的应用能够有效地同时获得平面坐标和高程，直接得出三维坐标。
2 GPS工程测量原理
GPS工程量在测距体制上使用高轨测距，工程测量最基本的观测量为GPS卫星和观测站之间的距离。通过两种方法来得到距离观测量 第一，伪距测量，即根据接收机接收到的GPS卫星发射的测距A/C码和电文内容，通过信号从发射到到达用户接收机的传播时间，从而计算出卫星和接收机天线间的距离。但由于GPS卫星时钟与用户接收机时钟难以保持严格的同步，存在有时钟差，所以观测的卫星与接收机天线间的距离均含有受到卫星钟与用户接收机钟同步差的影响，并不是真实值，习惯上称所测距离为“伪距”。第二是载波相位测量，测定GPS卫星载波信号存传播路径上的相位变化值，以确定信号传播的距离的方法。其定位精度比伪距测量的精度更高，主要应用是进行相对定位。
3 GPS在工程测量中的应用
与传统的工程测量技术一样，GPS工程测量技术的测量的要求十分的严格。因此，在利用GPS技术进行工程测量的过程当中应该根据程的实际需要来选择科学合理的测量方式，从而保证测量的精确性以及可靠性，为工程的顺利建设提供参考依据，同时也可以减少测量过程中的资金消耗，缩短测量时间，提高经济效益。
3.1 GPS在工程测量点位选择中的应用
和传统的丁程测量技术相比，GPS 工程测量技术的网具有灵活的图形结构，而且在实际的测量过程当中不需要各个观测站之间进行通视，因此其选点的工作比较简单 首先对工程现场的相关的地理信息进行收集，掌握原有的控制点的分布的实际情况，以此为依据，选择科学合理的观测地点。观测地点的选择应该遵循以下的一些原则：
3.1.1 点位地形利于减小多路径误差
GPS的信号主要通过两种形式被用户的天线所接受，一种是直波，另一种是反射波。前者是用户的天线直接接受来自GPS卫星的信号，后者则是GPS信号经过反射后形成的反射波被用户天线所接受。大多数情况下用户的天线都是同时的接受两种波。所谓“多路径误差”，就是反射波对直接波的干涉而引起的站卫距离误差。它的大小取决于反射波的强弱和用户天线抗御反射波的能力。而反射波的强弱主要取决于地面覆盖物的性质。如邻近水面、特别是平静的水面、平坦光滑的地面和金属矿区等，反射波强。此外，还应避免往高压输电线、变电站以及电台、电视台等强电波辐射源附近设站。
3.1.2 点位视野要开阔
视场周同障碍物的高度角，一般小大于10～l5度。以减弱对流层折射的影响。
3.1.3 点位稳固，易于通达，便于通讯
3.2 GPS在工程测量观测时段选择中的应用GPS定位的实质，是利用数颗卫星的瞬时空间位置作为已知点，并观测其至接收机的距离，按空间距离后交会原弹求取接收站的三维坐标。为保证以足够的精度求解，既要求有足够数量的可视卫星，又要求所测卫星对观测站构成的几何图形有一定强度，即不超过规定的几何精度因子GDOP数，以保证交会精度。为减弱大气折射的影响，还要求所测卫星的高度角大于10～l5度。据此，观测前应根据全部卫星星历和观测的概略坐标，选择相适应的观测时段和观测卫星。
4 GPS工程测量方法研究
CPS外业测量即在制定优化的布网设计方案的基础上，用GPS接收机野外采集数据。冈GPS作业时所采用设备软、硬件不同，外业测量的作业模式亦有所差异。
4.1 静态相对定位模式
在工程测量中，采用两套以上接收设备，分别安置在一条基线的端点，同步观测4颗卫星1小时左右，或同步观测5颗卫星20分钟左右当基线超过100km时，观测时间应适当延长。定位精度：基线的相对定位精度可达5mm+1ppm×D，D为基线长度（km）。特点：这种作业模式所观测过的基线边，应构成某种闭合图形，以便于观测成果的检核，提高成果的可靠性和GPS网平差后精度。基线长度可由二十公里至几百公里。适用范围：主要用于建立全球性或国家级大地控制网、地壳运动或工程变形监测网、建立长距离检校基线、进行岛屿与大陆联测、钻井平台精密定位等。
4.2 快速静态相对定位模式
在测区的中部选择一个基准站，并安置一台接收设备连续跟踪所有可见卫星；另一台接收机依次到各点流动设站，并且在每个流动站上观测1～2分钟。该作业模式要求，在观测时段中必须有五颗卫星可供观测，同时流动站与基准站相距不能超过15km。定位精度：流动站相对基准站的基线误差，可达5mm +lppm×D，D为基线长度（km）。特点：接收机在流动站之问流动时，不必保持对所测卫星的连续跟踪，而可关闭电源降低能耗。该模式作业速度快、精度高。缺点是直接观测边不构成闭合图形，可靠性较差。适用范围：主要用于低等级控制测量及其加密、精密工程测量、边界测量、地籍测量、碎部测量等。
5 结束语
通过上述对GPS技术及其应用的探讨，我们可以看到GPS技术将在工程测量中发挥更重要的作用，同时在工程测量领域也有着巨大的发展前景。
参考文献
[1] 陈秀忠.工程测量.清华大学出版社； 第1版，2013年8月.
[2] 孔祥元.大地测量学基础（第2版）.武汉大学出版社；第2版，2010年5月.
[3] 魏二虎.GPS测量操作与数据处理.武汉大学出版社；第1版，2004年6月.