GPS在公路工程控制測量中的應(yīng)用.pdf

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1、2012第1期(總第l18GPS在公路工程控制測量中的應(yīng)用王偉(中鐵二十四局集團(tuán)安徽工程有限公司，安徽合肥230011)摘要：文章主要介紹了GPS在公路控制測量中的應(yīng)用并體現(xiàn)了其的價值。關(guān)鍵詞：GPS應(yīng)用前景1概述系列數(shù)據(jù)處理和計算可求得該時刻GPS接收機(jī)至GPS衛(wèi)星的距離SAP、SBP、SCP，同樣通過接收衛(wèi)星星歷可獲得該時刻這GPS全球定位系統(tǒng)(GlobalPositioningSystem)在公路工程些衛(wèi)星在空間的位置(三維坐標(biāo))。從而用距離交會的方法求測量中的應(yīng)用，在最近的兩年得到了迅速推廣，這主要依賴于得P點的維坐標(biāo)(Xp，Yp，Zp)，其數(shù)學(xué)式為：GPS系統(tǒng)

2、可以向全球任何用戶全天候地連續(xù)提供高精度的三SAP2=[(Xp—XA)2+(Yp—YA)2+(zp+ZA)2]維坐標(biāo)、三維速度和時間信息等技術(shù)參數(shù)。我們先了解一下SBP2=[(Xp—XB)2+(Yp—YB)2+(Zp+zB)2]GPS系統(tǒng)的組成，工作原理以及在測量領(lǐng)域的應(yīng)用特點。SCP2=[(Xp—XC)2+(Yp—YC)2+(zp+ZC)2]1．1GPS系統(tǒng)的組成式中(XA，YA，ZA)，(XB，YB，ZB)，(XC，YC，ZC)分別為GPS全球定位系統(tǒng)由空間衛(wèi)星群和地面監(jiān)控系統(tǒng)兩大部衛(wèi)星A，B，C在時刻ti的空間直角坐標(biāo)。在GPS測量中通常采分組成，除此之外，測量用

3、戶當(dāng)然還應(yīng)有衛(wèi)星接收設(shè)備。用兩類坐標(biāo)系統(tǒng)，一類是在空間固定的坐標(biāo)系統(tǒng)，另一類是與(1)空間衛(wèi)星群GPS的空間衛(wèi)星群由24顆高約20萬公地球體相固聯(lián)的坐標(biāo)系統(tǒng)，稱地固坐標(biāo)系統(tǒng)，我們在公路工程里的GPS衛(wèi)星群組成，并均勻分布在6個軌道面上，各平面之控制測量中常用地固坐標(biāo)系統(tǒng)。(如：WGS一84世界大地坐標(biāo)間交角為60度，軌道和地球赤道的傾角為55度。系和1980年西安大地坐標(biāo)系。)在實際使用中需要根據(jù)坐標(biāo)系(2)GPS的地面控制系統(tǒng)GPS的地面控制系統(tǒng)包括一個統(tǒng)間的轉(zhuǎn)換參數(shù)進(jìn)行坐標(biāo)系統(tǒng)的變換，來求出所使用的坐標(biāo)系主控站、三個注入站和五個監(jiān)測站，主控站的作用是根據(jù)各監(jiān)統(tǒng)的坐標(biāo)

4、。這樣更有利于表達(dá)地面控制點的位置和處理GPS控站對GPS的觀測數(shù)據(jù)計算衛(wèi)星的星歷和衛(wèi)星鐘的改正參數(shù)觀測成果，因此在測量中被得到了廣泛的應(yīng)用。等并將這些數(shù)據(jù)通過注入站注入到衛(wèi)星中去；同時還對衛(wèi)星進(jìn)行控制，向衛(wèi)星發(fā)布指令，調(diào)度備用衛(wèi)星等。監(jiān)控站的作用是2GPS測量的技術(shù)特點接收衛(wèi)星信號，監(jiān)測衛(wèi)星工作狀態(tài)。注入站的作用是將主控站2．1測站之間無需通視計算的數(shù)據(jù)注人到衛(wèi)星中去。測站問相互通視一直是測量學(xué)的難題。GPS這～特點，使(3)GPS的用戶部分由GPS接收機(jī)、數(shù)據(jù)處理軟件及相應(yīng)得選點更加靈活方便。但測站上空必須開闊，以使接收GPS的用戶設(shè)備如計算機(jī)、氣象儀器等組成，其作

5、用是接收GPS衛(wèi)衛(wèi)星信號不受干擾。星發(fā)出的信號，利用信號進(jìn)行導(dǎo)航定位等。在測量領(lǐng)域，隨著2．2定位精度高現(xiàn)代的科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，體積小、重量輕便于攜帶的GPS定位一般雙頻GPS接收機(jī)基線解精度為5mm+lppm，而紅外裝置和高精度的技術(shù)指標(biāo)為工程測量帶來了極大的方便。例儀標(biāo)稱精度為5mm+5ppm，GPS測量精度與紅外儀相當(dāng)，但隨如：我們在控制測量中使用的天寶(Trimble)，5800GPS測地型著距離的增長，GPS測量優(yōu)越性愈加突出。大量實驗證明，在接收機(jī)其技術(shù)指標(biāo)為：小于50公里的基線上，其相對定位精度可達(dá)12×10—6，而在雙頻主機(jī)、天線，RTK電臺一體化；100

6、～500公里的基線上可達(dá)10—6—10—7。獨特的電池設(shè)計、無需接線，使用4h以上；2．3觀測時間短5次／秒的快速位置更新，可靠的衛(wèi)星”超跟蹤”技術(shù)；觀測時間短采用GPS布設(shè)控制網(wǎng)時每個測站上的觀測時新型于薄式控制器，4M或10M的PCMCIA數(shù)據(jù)存儲卡；間一般在30—40min左右，采用快速靜態(tài)定位方法，觀測時間測量精度：靜態(tài)測量⑩5mm+lppm更短。例如使用Timble4800GPS接收機(jī)的RTK法可在5s以內(nèi)RTK測量10mm十lppm(平面)求得測點坐標(biāo)。20mm十Ippm(高程)2．4提供三維坐標(biāo)這些技術(shù)指標(biāo)充分的滿足了控制測量的精度要求。GPS測量在精確測

7、定觀測站平面位置的同時，可以精確測1．2GPS的工作原理定觀測站的大地高程。GPS系統(tǒng)是一種采用距離交會法的衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)。2．5操作簡便在需要的位置P點架設(shè)GPS接收機(jī)，在某一時刻ti同時接收GPS測量的自動化程度很高。目前GPS接收機(jī)已趨小型了3顆(A、B、C)以上的GPS衛(wèi)星所發(fā)出的導(dǎo)航電文，通過一化和操作傻瓜化，觀測人員只需將天線對中、整平，量取天線高·227·打開電源即可進(jìn)行自動觀測，利用數(shù)據(jù)處理軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行處通視較為困難，而規(guī)范對附合導(dǎo)線長、閉合導(dǎo)線長及結(jié)點導(dǎo)線理即求得測點三維坐標(biāo)。而其它觀測工作如衛(wèi)星的捕獲，跟蹤問長度等