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工程测量中GPS系统应用探析

2024-07-27 来源:好走旅游网
工程测量中GPS系统应用探析

GPS技术具有精度高、速度快、不受气候条件及通视条件限制等优点.因此在我们的生活中应用越来越广泛。在工程测量中,GPS技术的应用就越来越显得重要,为传统的测量技术带来了全新的变革。在GPS技术在工程测量中的应用分析,发现GPS是一种值得选用有效方法,三维坐标测定变得简单,GPS高程测量不仅可以节省经费,更重要是高效率和实时性,用GPS测量测定大地高来研究工程测量和变形监测沉降变化是大地测量一个研究方向。随着科学发展,GPS技术应用前景将更加广阔。

1 、GPS卫星定位方法

GPS卫星全球导航定位系统基于被动式侧距原理,GPS信号接收机只接收来自GPS卫星的导航定位信号,不发射任何信号。GPS卫星沿着预定的轨道高速运动着,其在空间中的位置随时间变化而不同。需要实时的GPS卫星的导航定位信号测量出测站至卫星之间的站星距离,依据实时的卫星导航电文解算出某一时刻GPS卫星空间坐标,并依据空间后方交会原理计算出GPS接收机的位置。依据测距原理不同,可分为GPS伪距测量定位和GPS载波相位测量定位。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。

2 、GPS静态定位的应用

布设GPS基线向量网主要分测前、测中和测后三个阶段进行。 2.1测前工作 2.1.1项目的要求

对于一项GPS测量工程项目,一般有如下一些要求:测区的地理位置、范围;控制网的控制面积、用途和精度等级;控制网的点位分布、点的数量及密度要求,是否有对点位分布有特殊要求的区域。

用户需要提交哪些成果,所提交的坐标成果分别属于哪些坐标系,所提交的高程成果分别属于哪些高程系统,除了提交最终的结果外,是否还需要提交原始数据或中间数据等。时限要求:对提交成果的时限要求,即何时是提交成果的最后期限。投资经费:对工程的经费投入数量。

2.2测量实施 2.2.1实地了解情况

由于在很多情况下,选点埋石和测量是分别由两个不同的队伍或两批不同的人员完成的,因此,当负责GPS测量作业的队伍到达测区后,需要先对测区的情况作一个详细的了解。主要需要了解的内容包括点位情况(点的位置、上点的难度等)、测区内经济发展状况、民风民俗、交通状况、测量人员生活安排等。这些对于今后测量工作的开展是非常重要的。

2.2.2 确定作业方案

根据卫星状况、测量作业的进展情况、以及测区的实际情况,确定出具体的作业方案,以作业指令的形式下达给各个作业小组,根据情况,作业指令可逐天下达,也可一次下达多天的指令。作业方案的内容包括作业小组的分组情况,GPS观测的时间段以及测站等。

2.2.3外业观测

各GPS观测小组在得到作业指挥员所下达的作业指令后,应严格按照作业指令的要求进行外业观测。在进行外业观测时,外业观测人员除了严格按照作业规范、作业指令进行操作外,还要根据一些特殊情况,灵活地采取应对措施。在外业中常见的情况有不能按时开机、仪器故障和电源故障等。

2.2.4数据传输与转储

在一天外业观测结束后,应及时地将观测数据传输到计算机中,并根据要求进行备份,在数据传输时需要对照外业观测记录手簿,检查所输入的记录是否正确。数据传输与转储应根据条件,及时进行。

2.3测后工作

网平差处理与质量评估:对外业观测所得到的基线向量进行质量检验,并对由合格的基线向量所构建成的GPS基线向量网进行平差解算,得出网中各点的

坐标成果。如果需要利用GPS测定网中各点的正高或正常高,还需要进行高程拟合。

3、实时动态测量的应用 3.1实时动态定位技術简介

实时动态(简称RTK)测量技术,是以载波相位测量为根据的实时差分GPS测量技术,它是GPS测量技术发展中的一个新突破。

实时动态测量的基本思想是,在基准站上安置一台GPS接收机,对所有可见GPS卫星进行连续地观测,并将其观测数据,通过无线电传输设备,实时地发送给用户观测站。在用户站上,GPS接收机在接收GPS卫星信号的同时,通过无线电接收设备,接收基准站传输的观测数据,然后根据相对定位的原理,实时地计算并显示用户站的三维坐标及其精度。

3.2 实时动态定位的作业模式 3.2.1快速静态测量

GPS接收机在每一用户站上,静止地进行观测。在观测过程中,连同接收到的基准站的同步观测数据,实时地解算整周未知数和用户站的三维坐标。

3.2.2 准动态测量

流动的接收机在观测工作开始之前,首先在某一起始点上静止地进行观测,以便采用快速解算整周未知数的方法实时地进行初始化工作。初始化后,流动的接收机在每一观测站上,只需静止观测数历元,并连同基准站的同步观测数据,实时地解算流动站的三维坐标。

3.2.3动态测量

首先在某一起始点上,静止地观测数分钟,以便进行初始化工作。之后,运动的接收机按预定的采样时间间隔自动地进行观测,并连同基准站的同步观测数据,实时地确定采样点的空间位置。

4、GPS测量的误差来源分析

利用GPS卫星定位时,GPS卫星播发的信号受各种因素影响,使得测量结果产生误差,精度下降。影响GPS定位精度的因素可分为下列几个方面:

(1)卫星星历误差:在进行GPS定位时,计算在某时刻GPS卫星位置所需的卫星轨道参数是通过各种类型的星历,但不论采用哪种类型的星历,所计算出的卫星位置都会与其真实位置有所差异,这就是所谓的星历误差。

(2)卫星钟差:卫星钟差是GPS卫星上所安装的原子钟的钟面时与GPS标准时间之间的误差。

(3)卫星信号发射天线相位中心偏差:卫星信号发射天线相位中心偏差是GPS卫星上信号发射天线的标称相位中心与其真实相位中心之间的差异。

(4)仪器本身的误差:接收机石英钟与卫星的原子钟钟面时间的误差;GPS接收机天线的标称相位中心与其真实的相位中心之间的差异;在GPS在定位时,定位结果还会受到诸如处理与控制软件和硬件等的影响。

5、结束语

综上所述,使用在工程中GPS技术不仅可以实现GPS控制网选点灵活,布网方便等。还可以极大地降低劳动作业强度,减少野外砍伐工作量,提高作业效率。

参考文献:

[1]徐绍铨.张华海,杨志强,王泽民GPS测量原理及应用武汉:武汉大学出版社,2008

[2]李征航.黄劲松.GPS测量与数据处理斌汉:武汉大学出版社,2005

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