浅谈GPS在工程测量中优点

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1、浅谈GPS在工程测量中优点摘要：本文作者通过多年工作经验，主要介绍了GPS的组成及定位原理，分析了GPS在工程测量中的优点，阐述了GPS在工程测量中的实施步骤，指出了应用GPS进行工程测量时的注意事项。供同行参考。关键词：GPS；工程测量；原理；应用GPS定位系统由GPS工作卫星组成的空间部分、若干地面站组成的地面监控部分及以接收机为主的用户部分组成。三者具有独立的功能和作用，又有机结合形成完整系统。1.1空间星座部分空间部分由7颗试验卫星和24颗GPS工作卫星组成，GPS工作卫星均匀分布在倾角为550的6个轨道上，轨道高度约为2X104km,各轨道升交点的赤经相差600,每条轨道上

2、均匀分布着4颗卫星，相邻轨道之间的卫星还要彼此之间叉开400,以保证全球均匀覆盖的要求，并在任意时刻全球各处都能观测到高度角为150以上的4颗卫星。1.2地面监控部分地面监控系统由1个主控站、3个注入站和5个监测站组成。1.3用户设备部分用户设备部分包括GPS接收机和数据处理软件等。GPS接收机主要由天线、信号处理器、显示装置、记录装置、电源等组成。其主要功能是通过天线接收GPS卫星发射的无线电信号，在信号处理器中进行中频放大、滤波和信号处理，解码得到广播电文、获得伪距定位结果，将观测数据存储并传递至电脑进行处理。2GPS系统的卫星定位原理GPS定位属于无线电定位范畴，用户只需通过地

3、面接收设备接收卫星播发的信号，就能测定卫星信号的传播时间延迟或相位延迟，解算接收机到GPS卫星间的距离（称为伪距）,确定接收面位置及时间改正数。最基本的方法有距离定位法和双曲线定位法两种。2.1距离定位法现假设SI、S2、S3为已知位置的3颗卫星，P为GPS接收机天线所在位置，即待求点位置。P点到SI、S2、S3的距离利用电磁波传播理论计算后，P点的位置按公式即可求出。也就是说，若分别SI、S2、S3为圆心，以PSI、PS2、PS3距离为半径做3个圆，其交点即为GPS接收机天线的位置，它具有经度、纬度、髙程和时间的四维特性。2.2双曲线定位法假设SI、S2、S3和S4表示已知位置的4

4、颗卫星，P为接收机天线位置，即待求点位置。如果已测量出P点到两个已知卫星间的距离D,即D=ISiPIX

5、SjPIoiHj则可以Si和Sj为焦点，以D为焦距绘出3组空间曲面，3个曲面的交点即为P点的位置。这种方式需要3个距离差值，至少需要观测4个以上的GPS工作卫星，才能完成定位工作。3GPS在工程测量中的优点(1)测站之间无需通视。测站间相互通视一直是测量学的难题。GPS这一特点，使得选点更加灵活方便，这样可节省大量的造标费用。(2)定位精度高。一般双频GPS接收机基线解精度为5mm+lX10-6,而红外仪标称精度为5mm+5X10-6,GPS测量精度与红外仪相当，但随着距离的增长，

6、GPS测量优越性愈加突出。实验证明，在＜50km的基线上，其相对定位精度可达12X10-6,而在100〜500km的基线上可达10-7〜10-6。(3)观测时间短，人力消耗少。用GPS进行静态相对定位，在＜20km的短基线上，快速相对定位一般只需15—20min；进行动态相对定位测量时，在初始化工作完成后,流动站可随时定位，每站观测仅需几秒钟。(4)提供三维坐标。GPS测量在精确测定观测站平面位置的同时，可以精确测定观测站的大地高程。(5)操作简便。GPS测量的自动化程度很高。在观测中测量员的主要任务是安装并开关仪器、量取仪器高和监视仪器的工作状态，而其它观测工作如卫星的捕获，跟踪观

7、测等均由仪器自动完成。(1)全天候作业。GPS观测可在任何地点，任何时间连续地进行，一般不受天气状况的影响。公路路线一般处在一条带状走廊内。其平面控制测量往往采用导线形式，这包括附合导线、闭合导线、结点导线等导线网形式。对于重要构造物如大桥、特大桥、长大隧道等，也有布设成三角网、线形锁等形式。4GPS在工程测量中的实施4.1选点与建立标志选点应满足以下条件：点位应选在交通方便、易于安置接收设备的地方，且视场要开阔：GPS点应避开对电磁波接收有干扰的物体，如微波站、电视台、高压线、大面积水域等。4.2外业观测GPS外业观测主要包括天线安置、观测作业和观测记录等。4.21天线安置天线安置

8、的内容包括对中、整平、定向和量测天线高。进行静态相对定位时，天线应架设在三角架上，并安置在标志中心的上方直接对中，天线基座上的圆水准气泡须居中。定向是使天线的定向标志线指向正北，定向误差一般<±30-50天线髙是指天线的相位中心至观测点标志中心的垂直距离。4.2.2观测作业观测作业的主要任务是捕获GPS卫星信号对其进行跟踪、接收和处理，以获取所需的定位信息和观测数据。天线安置完成后，将GPS接收机安置在距天线不远的安全处，接通接收机与电源、天线的连接电缆，