对于GPS在工程测量中应用

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【摘要】全球定位系统（GPS）是借助分布在空中的多个GPS卫星确定地面点位置的一种新型定位系统。GPS定位具有全GPS在工程测量中的应用论文资料由论文网www.7ctime.com提供,转载请保留地址.天候、高精度、定位速度快、布点灵活和操作方便等特点。因此，GPS技术在测量学、导航学及其相关学科领域获得了极其广泛的应用。本文主要探讨GPS在工程测量中的应用。
【关键词】GPS；工程测量；应用技术探讨
全球定位系统是美国从20世纪70年始研制的用于军事部门的一代卫星导航与定位系统。GPS是以卫星为基础的无线电卫星导航定位系统，它具有全能型、全球性、全天候、连续性和实时性的精密三维导航与定位功能，而且具有良好的抗干扰性和保密性。因此，GPS技术率先在大地测量、工程测量、城市测量、军事、交通、通信、等测绘领域得到了应用。全球卫星定位系统以成功地应用于大地测量、工程测量、航空摄影、运载工具导航和管制、地壳运动测量、工程变形测量、资源勘察、地球动力学等多种学科，取得了好的经济效益和社会效益。
具有GPS定位技术具有高精度、高效率和低成本的优点，使其在各类大地测量制约网的加强改造和建立以及在公路、建筑工程测量和大型构造物的变形测量中得到了较为广泛的应用。

1、GPS定位的基本原理

无线电导航定位系统和卫星测距系统均是利用测距交会的原理确定点位的。就无线电导航定位来说，设想在地面上有3个无线电信号发射台，其坐标为已知，用户接收机在某一时刻采用无线电测距的策略分别测得了接收机至3个发射台的距离d1，d2，d3。只需要以3个发射台为球心，以d1，d2，d3为半径作出3个定位球面，即可交会出用户接收机的空间位置。将无线电信号发射台从地面点搬到卫星上，组成一个卫星导航定位系统，应用无线电测距交会的原理便可由3个以上地面已知点（制约点）交会出卫星的位置；反之，利用3个以上卫星的已知空间位置又可交会出地面未知点（用户接收机）的位置[2]。
在GPS定位中，GPS卫星是高速运动的卫星，其坐标值随时间在快速变化着。需要实时地由GPS卫星信号测量出测站至卫星之间的距离，实时地由卫星的导航电文解算出卫星的坐标值，并进行测站点的定位。依据测距的原理，其定位原理与策略主要有伪距法定位，载波相位测量定位以及差分GPS定位等。对于待定点来说，根据其运动状态可以将GPS定位分为静态定位和动态定位。静态定位指的是对于固定不动的待定点，将GPS接收机安置于其上，观测数分钟乃至更长的时间，以确定该点的三维坐标，又叫绝对定位。若以两台GPS接收机分别置于两个固定不变的待定点上，则通过一定时间的观测，可以确定两个待定点之间的相对位置，又叫相对定位。而动态定位则至少有一台接收机处于运动状态，测定的是各观测时刻（观测历元）运动中的接收机的点位（绝对点位或相对点位）。

2、观测工作

2.1 观测要求

GPS 施测依据《 全球定位系统（ GPS） 测量规范》和GB/T18314—200《1 地质矿产勘查测量规范》。野外数据采集采用 3 台套 ZH—100 型和 4 台套 Smart 型静态单频接收机， 其标称精度为±（5mm+2×10-6D） ，外业观测满足表 1 要求。

2.2观测策略

在 GPS 观测前， 检查星历及图形强度因子 PDOP值， 当点位观测条件欠佳或 PDOP 值接近 6 以及同步边较长时， 适当延长观测时间， PDOP 急剧变化时， 停止数据记录， 待降到正常值时， 再进行观测， 这样就确保了基线向量的正确解和精度。每时段观测前后各量取天线高 1 次（ 量至毫米位数） ， 两次量取的天线高差不> 3mm， 并取其平均值作为最后天线高。开机后认真记录测量手簿， GPS 接收机开始采集数据后， 时刻注意接收机的工作状态， 如 PDOP、接收信号的类型和数量、存储容量、电池容量等， 发现异常及时处理。在接收机观测过程中， 禁止靠近接收机使用对讲机及手机， 雷雨季节注意防雷； 而且观测者不得离开测站， 防止人及其他物体震动、碰动天线或遮挡卫星信号。每日观测结束后， 及时将数据转存或备份， 确保观测数据不丢失[3]。

3、GPS在工程测量中的应用

3.1求取坐标转换参数

为了使GPS接收机中原始大地经纬坐标系统转换为当地坐标系统，必须先计算出坐标转换参数，而求取坐标转换参数必须已知至少3个高精度制约点的当地坐标值X、Y、H。例如根据已知制约点均匀分布在测区的原则，在测区内选择4个已知的静态GPS制约点。

3.2 GPS 网精度要求

（1） A 级 GPS 网由卫星定位连续运转基准站构成，其精度应不低于表 2 的要求。

3.

3、测量过程

（1）外业采集数据 本次GPS测量采用已知坐标点作为参考点来确定另一块段点的坐标，GPS制约网观测使用三台检定过的美国天宝Trimble公司生产的单频GPS接收机，采用静态定位技术施测，同步作业图形之间采用边连接方式构网。由于以上三点上都有钢标，为顺利接收卫星信号起见，仪器必须架低，但不能低子0.5mm。仪器架好后，量取天线高，两次误差不超过3mm，详细填写记录手簿上的记录项目，包括测站名、作业员姓名、开始和结束信号接受时间、天线高等。测量经通讯联系同时开机，经过1小时的数据采集，接收的卫星数据信号已充满仪器，就可以取下天线，收掉仪器，外业任务就算完成了。
（2）内业计算资料
外业数据采集完成后，要对原始数据、文件及时拷贝成一式两份，保存在防水、防电、防磁的地方。存储介质外面贴制标签，注明文件名、测区网名和采集日期。外业观测结束后，及时对观测质量进行评定，内容如下：相邻点间弦长标准差符合《规范》及设计要求（规程允许≤14mm），同一条边两个时段观测互差小于仪器标称精度的2倍，计算观测值同一时段的数据剔除率小于10%。数据处理采用随机软件Trimble Geometrics Office中文版，由于数据全部为计算机处理，所以按照程序所设定的顺序计算数据、打印结果结束[4]。
4论文导读：-167.袁国华.工程变形监测中GPS技术的应用探讨.科技资讯，2012（02）：98-100.江小进，浅谈GPS技术在工程测量中的应用江西建材2014年2期上一页12
、结论
在科学技术飞速发展的今天，GPS 定位技术给测绘工作者带来了革命性的变化，它不仅转变了传统的测量模式，而且能够实时地完成厘米级定位精度，即使在不通视的情况下也能远距离测量三维坐标。但 GPS 的作业方式依赖于有足够的卫星数、稳健的数据链等外界条件，在工程测量中显得尤为突出，甚至会出现无法正常作业的情况，这就需要不断完善 GPS 技术，寻求更加先进的作业方式，使 GPS 技术更好的为工程测量服务。
参考文献
[1] 刘天亮. GPS应用于铁路沉降监测的关键技术探讨[J]. 科技创新导报，2012（02）：106-107.
[2] 辛兆水. 静态GPS定位在地质勘探中的应用研究[J]. 科技创新导报，2012（07）：165-167.
[3] 袁国华. 工程变形监测中GPS技术的应用探讨[J]. 科技资讯，2012（02）：98-100.
[4]江小进，浅谈GPS技术在工程测量中的应用江西建材2014年2期