gps測量論文1

　　摘要：隨著我國測量技術(shù)的不斷發(fā)展，GPS測量技術(shù)在現(xiàn)代的土木工程施工中使用的越來越多。尤其是對(duì)于一些視野開闊和衛(wèi)星信號(hào)較強(qiáng)的大部分地區(qū)，GPS應(yīng)用更加廣泛。因此，研究GP在測量技術(shù)中的應(yīng)用具有非常重大的意義。本文介紹了GPS測量的優(yōu)點(diǎn)，闡述了GPS測量的基本原理，分析了GPS測量的操作要點(diǎn)，最后提出了GPS測量的一些控制措施。

　　關(guān)鍵詞：GPS；全站儀；測量放線技術(shù)

　　引言

　　隨著GPS技術(shù)的快速發(fā)展，尤其是GPS差分技術(shù)的廣泛應(yīng)用，促進(jìn)了我國地形測量技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展。由于應(yīng)用GPS技術(shù)不僅可以進(jìn)行平面位置的精確定位，還能用來進(jìn)行圖根點(diǎn)的加密及施工放樣的實(shí)時(shí)確定。同時(shí)，GPS技術(shù)具有單人單機(jī)布設(shè)圖、操作靈活和點(diǎn)位誤差不會(huì)累積等優(yōu)點(diǎn)。GPS測量技術(shù)可以準(zhǔn)確地定位到平面和高程坐標(biāo)，從而達(dá)到實(shí)時(shí)和高速地采集地形點(diǎn)三維數(shù)據(jù)的效果，大大提高了地形測量工作效率。因此，GPS技術(shù)的應(yīng)用顯得至關(guān)重要。

　　1GPS測量的優(yōu)點(diǎn)

　　1.1作業(yè)效率高

　　GPS測量需要的控制點(diǎn)比較少，因而不需要進(jìn)行遷站，一般情況下，一個(gè)基準(zhǔn)站數(shù)據(jù)鏈可以控制十幾千米的測程距離。同時(shí)，GPS測量投入的人力比較少，尤其是在山嶺建設(shè)區(qū)高速公路的測量應(yīng)用中，路基路面工程更能發(fā)揮其優(yōu)勢。因此，GPS測量的首要優(yōu)點(diǎn)就是作業(yè)效率高。利用GPS進(jìn)行測量，可以大大節(jié)省人力物力，從而提高測量工作效率。

　　1.2定位精度高

　　在線路測量工作中采用GPS技術(shù)，可以保證各次測量的點(diǎn)位誤差各自獨(dú)立而互不影響，而且已經(jīng)產(chǎn)生的誤差，也不會(huì)累積和疊加。同時(shí)，在使用GPS測量技術(shù)時(shí)，測量的精度可以達(dá)到厘米級(jí)別。因此，GPS具有定位精度的優(yōu)點(diǎn)。

　　1.3測站點(diǎn)間無須通視

　　GPS測量技術(shù)在測站之間的應(yīng)用時(shí)不需要進(jìn)行通視，只需要采用電磁波等設(shè)備就可以進(jìn)行測量。同時(shí)，由于GPS測量受到自然環(huán)境的影響一般較小，使得其測站選點(diǎn)更加靈活方便，從而提高工作效率。

　　1.4自動(dòng)化程度高

　　目前，GPS設(shè)備朝著小型化和輕便化的方向發(fā)展，因而進(jìn)行測量的工作人員只需要進(jìn)行天線對(duì)中和整平處理。測量儀器一般可以自動(dòng)進(jìn)行觀測，當(dāng)利用數(shù)據(jù)處理軟件對(duì)獲取的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理后，就能求得測點(diǎn)的三維坐標(biāo)，大大減少了工作量。

　　2GPS測量的基本原理

　　GPS測量一般包括動(dòng)態(tài)測量和靜態(tài)測量兩種測量模式。①動(dòng)態(tài)測量。動(dòng)態(tài)測量技術(shù)是指以載波相位觀測量為依據(jù)的實(shí)時(shí)差分測量技術(shù)，一般是由于基準(zhǔn)站接收機(jī)，流動(dòng)站和數(shù)據(jù)傳輸鏈路三個(gè)部分組成的。同時(shí)，基準(zhǔn)站接收機(jī)一般是架設(shè)在已知坐標(biāo)的參考點(diǎn)上，通過連續(xù)接收所有GPS衛(wèi)星信號(hào)，然后進(jìn)行定位計(jì)算，就可以顯示出流動(dòng)站所處位置的三維坐標(biāo)。為了判斷出測量是否滿足要求，也可以顯示出測量的精度。通過系統(tǒng)內(nèi)差分處理求解載波相位整周模糊度，實(shí)時(shí)求算出流動(dòng)站的平面坐標(biāo)和高程。②靜態(tài)測量。動(dòng)態(tài)測量技術(shù)是指將多臺(tái)GPS接收機(jī)同步進(jìn)行觀測，然后對(duì)觀測值進(jìn)行處理，利用GPS控制器的實(shí)時(shí)處理軟件進(jìn)行參數(shù)的轉(zhuǎn)化和求解，從而確定測點(diǎn)的坐標(biāo)。

　　3GPS測量的操作要點(diǎn)

　　3.1控制網(wǎng)點(diǎn)

　　GPS測量技術(shù)一般需要結(jié)合路線的地形特點(diǎn)等進(jìn)行施工放樣，從而保證施工放樣的精度，同時(shí)還需要進(jìn)行加密控制點(diǎn)的設(shè)置。加密的控制點(diǎn)的布設(shè)方案如下：以路線走向布設(shè)一級(jí)加密點(diǎn)，每隔400m左右布設(shè)一點(diǎn)。同時(shí)，采用多臺(tái)GPS接收機(jī)進(jìn)行觀測，加強(qiáng)對(duì)網(wǎng)點(diǎn)的控制。當(dāng)然，每個(gè)網(wǎng)點(diǎn)交接出都要進(jìn)行聯(lián)測，以滿足一級(jí)測量點(diǎn)的設(shè)計(jì)要求。GPS測量技術(shù)對(duì)于平面控制和高程控制也有一定的要求，從而保證測量的準(zhǔn)確度。

　　3.2外業(yè)實(shí)施

　　外業(yè)實(shí)施主要包括以下兩個(gè)方面：①觀測。在多個(gè)不同的位置安裝多臺(tái)GPS接收機(jī)。操作步驟主要包括以下幾點(diǎn)：a.架站。提前認(rèn)真架好儀器，同時(shí)對(duì)其進(jìn)行對(duì)中和整平處理。b.量測天線高度。GPS天線高的量測一般測量的都是其斜高，而不能改為垂直高度，并且需要進(jìn)行多次測量，然后取其平均值。c.觀測過程。在進(jìn)行觀測時(shí)，首先需要關(guān)掉儀器的開關(guān)，GPS就可以自動(dòng)進(jìn)行觀測。同時(shí)，工作人員需要做好記錄，要求觀測時(shí)段長度要對(duì)每個(gè)測站點(diǎn)至少觀測一個(gè)小時(shí)以上。d.觀測結(jié)束。當(dāng)觀測結(jié)束后，應(yīng)該立即關(guān)掉開關(guān)，同時(shí)還需要測量天線高，以判斷觀測儀器的位置。②數(shù)據(jù)處理。在采用GPS測量技術(shù)測量完成后，需要將數(shù)據(jù)傳輸?shù)诫娔X中，然后采用GPS軟件進(jìn)行處理。通過平差法處理后，可以減小網(wǎng)點(diǎn)中的誤差，平均誤差可以保持很小。但是，如果采用常規(guī)的測量方法，進(jìn)行測量的時(shí)間會(huì)更長，并且測量的精確度不高。

　　4GPS測量在土木工程中的控制措施

　　4.1觀測衛(wèi)星的圖形強(qiáng)度要高

　　GPS測量后還需要進(jìn)行坐標(biāo)解算，這時(shí)所采用的衛(wèi)星數(shù)量越多，并且分布越廣，使得測量的精確性和可靠性越高。同時(shí)，測量時(shí)進(jìn)行初始化的時(shí)間也更短。因此，觀測衛(wèi)星的圖形強(qiáng)度很高，一般需要進(jìn)行嚴(yán)格控制，才能進(jìn)行GPS測量，從而更好地保證測量的精度。

　　4.2作業(yè)人員的責(zé)任心要強(qiáng)

　　GPS測量不僅要求工作人員具有較高的專業(yè)測量技術(shù)，還要求測量人員具有較高的責(zé)任心。由于測量人員的專業(yè)水平、經(jīng)驗(yàn)和責(zé)任心等會(huì)直接影響測量的結(jié)果。在進(jìn)行測量時(shí)，首先需要將GPS接收機(jī)進(jìn)行對(duì)中和整平處理，防止輸入的已知點(diǎn)坐標(biāo)、坐標(biāo)參數(shù)轉(zhuǎn)換和天線高等數(shù)據(jù)出現(xiàn)誤差，這些環(huán)節(jié)出現(xiàn)誤差都會(huì)影響GPS測量的精度。因此，測量工作人員應(yīng)該具有極強(qiáng)的責(zé)任心，嚴(yán)格按照規(guī)范進(jìn)行測量等操作過程。同時(shí)，測量人員還需要對(duì)儀器基座和測桿上的水準(zhǔn)器等必須定期嚴(yán)格校正，以避免系統(tǒng)誤差的影響。

　　4.3觀測成果要進(jìn)行復(fù)核

　　GPS測量具有實(shí)時(shí)和快捷等顯著的優(yōu)點(diǎn)，但是，GPS測量的初始化置信度通常也較高，并且在測量的過程中缺乏檢核條件，造成個(gè)別控制點(diǎn)出現(xiàn)測量誤差。因此，為了更好地保證GPS測量的精度和可靠性，必須要對(duì)觀測成果要進(jìn)行復(fù)核。成果的復(fù)核一般分為作業(yè)前復(fù)核和作業(yè)中復(fù)核兩個(gè)組成部分。①作業(yè)前復(fù)核是指在進(jìn)行GPS測量之前進(jìn)行的操作，提前在已知控制點(diǎn)上進(jìn)行檢測，然后將新的控制點(diǎn)與已知的控制點(diǎn)進(jìn)行對(duì)比，只有當(dāng)新的控制點(diǎn)滿足一定的要求后，才能進(jìn)行GPS測量。②作業(yè)中復(fù)核。作業(yè)中復(fù)核是指在測量過程中，采用GPS測量技術(shù)對(duì)其進(jìn)行檢測，以保證測量的精度。

　　5總結(jié)

　　總而言之，通過GPS測量技術(shù)能夠保證一定的測量精度，因而可以為全站儀測量下的數(shù)據(jù)結(jié)果提供參考。通過對(duì)比動(dòng)態(tài)測量和靜態(tài)測量兩種測量模式，可以發(fā)現(xiàn)GPS測量技術(shù)不會(huì)存在誤差積累等問題，可以從大量的測量數(shù)據(jù)中分析出測量控制點(diǎn)的精度，從而保證測量的精度能夠滿足施測控制和碎部測量的要求。但是，當(dāng)滿足一級(jí)測量的精度后，由于高程精度不是太穩(wěn)定，因而還需要采取相應(yīng)的措施提高測量的精度。然而，全站儀施測過程中則不會(huì)產(chǎn)生這樣的情況。所以，通過分析可以認(rèn)為GPS測量技術(shù)的測量結(jié)果是可信的。雖然GPS測量技術(shù)具有測量速度慢的缺點(diǎn)，但是測量精度準(zhǔn)確。同時(shí)，從測量結(jié)果來看，GPS測量技術(shù)對(duì)控制點(diǎn)的測量精度可以達(dá)到毫米級(jí)，從而可以滿足工程測量的需要。因此，現(xiàn)階段研究GPS在測量技術(shù)中的應(yīng)用具有非常重大的現(xiàn)實(shí)意義。

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gps測量論文2

　　目前，實(shí)時(shí)GPS動(dòng)態(tài)測量的研究已獲得成功，即RTK定位技術(shù)，該技術(shù)保留了GPS測量的商精度，又具有實(shí)晨性，故獎(jiǎng)具有RTK性能的GPS形象地稱為GPS全站儀。

　　一、實(shí)時(shí)GPS測量原理

　　實(shí)時(shí)GPS測量以載波相位觀測值為基礎(chǔ)，不同于早先的實(shí)時(shí)差分GPS（RTD），RTD是建立在C/A碼偽距觀測值的基礎(chǔ)之上的一種實(shí)時(shí)定位技術(shù)，其精度只能達(dá)到米級(jí)。

　　靜態(tài)測量是用兩臺(tái)或兩臺(tái)以上GPS接收機(jī)同步觀測，對(duì)觀測值進(jìn)行處理，可等到兩測站間精密的WGS-84基線向量，再經(jīng)過平差、坐標(biāo)傳遞、坐標(biāo)轉(zhuǎn)換等工作，最終等到測點(diǎn)的坐標(biāo)。顯然靜態(tài)測量不具備實(shí)時(shí)性。RTK定位技術(shù)則是實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)測量，需要在兩臺(tái)GPS接收機(jī)之間增加一套無線數(shù)字通訊系統(tǒng)（亦稱數(shù)據(jù)鏈），將兩相對(duì)獨(dú)立的GPS信號(hào)接收系統(tǒng)聯(lián)成有機(jī)的整體�；鶞�(zhǔn)站通過電臺(tái)將觀測信息和觀測數(shù)據(jù)傳輸給流動(dòng)站，流動(dòng)站將基準(zhǔn)站傳來的載波觀測信號(hào)與流動(dòng)站本身的載波信號(hào)進(jìn)行差分處理，解出兩站間的基線值，同時(shí)輸入相應(yīng)的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換和投影參數(shù)，實(shí)時(shí)得到測點(diǎn)坐標(biāo)。因此，實(shí)時(shí)GPS測量的關(guān)鍵除數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)外，還需具有很強(qiáng)的數(shù)據(jù)處理能力。

　　實(shí)時(shí)GPS系統(tǒng)由以下3部分組成：

　　1、GPS信號(hào)接收系統(tǒng)。從理論上講，雙頻接收機(jī)與單頻接收機(jī)均可用于實(shí)時(shí)GPS測量。但是單頻機(jī)進(jìn)行整周未知數(shù)的初始化的需要很長的時(shí)間，此乃實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)測量所不允許的；加之單頻機(jī)在實(shí)際作業(yè)時(shí)容易失鎖，失鎖后的重新初始化要占去許多時(shí)間。因此，實(shí)際作業(yè)中一般應(yīng)采用雙頻機(jī)。

　　2、數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸系統(tǒng)。 為把基準(zhǔn)站的信息及觀測數(shù)據(jù)一并時(shí)傳輸?shù)搅鲃?dòng)站，并與流動(dòng)站的觀測數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)處理，必須配置高質(zhì)量的無線通訊設(shè)備（無線信號(hào)調(diào)制解調(diào)器）。由于數(shù)據(jù)信息量大，必須采用較高的傳輸速度，波特率通常要在9600以上。此項(xiàng)要求目前不難達(dá)到。利用數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸系統(tǒng)，流動(dòng)站可以隨時(shí)凋閱基準(zhǔn)站的工作狀態(tài)和高設(shè)站信息。這對(duì)于保證成果質(zhì)量和排除觀測中出現(xiàn)的問題十分有利。

　　3、數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)處理系統(tǒng)。 基準(zhǔn)站將自身信息與觀測數(shù)據(jù)，通過數(shù)據(jù)鏈傳輸?shù)搅鲃?dòng)站，流動(dòng)站將從基準(zhǔn)站接收到的信息與自身采集到的觀測數(shù)據(jù)組成差分觀測值。在整周未知數(shù)解算出以后，即可進(jìn)行每歷無的實(shí)時(shí)處理。只要保證鎖定四顆以上的衛(wèi)星，并具有足夠的幾何圖形強(qiáng)度，就能隨時(shí)給出厘米級(jí)的點(diǎn)位精度。因此必須具備功能很強(qiáng)的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)。目前該系統(tǒng)已發(fā)展成為多功能的完整系統(tǒng)。所以能成功地用于實(shí)際作業(yè)中。

　　二、實(shí)時(shí)GPS測量的特點(diǎn)

　　1、實(shí)時(shí)GPS測量保留了所有經(jīng)典GPS功能。如靜態(tài)測量，快速靜態(tài)測量等，觀測數(shù)據(jù)亦可采用后處理的方式。靜態(tài)測量數(shù)據(jù)后處理的方式，是高精度控制測量中的理想方法。由于后處理定位的實(shí)時(shí)定位可以同時(shí)進(jìn)行，所以能做到彼此互補(bǔ)，發(fā)揮各自特長。

　　2、經(jīng)典的GPS測量因不具備實(shí)時(shí)性，而不能有用來放樣，放樣工作還得配備傳統(tǒng)的測量儀器，實(shí)時(shí)GPS測量彌補(bǔ)了這一缺陷。放樣精度可達(dá)到厘米級(jí)。

　　3、實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)GPS測量的關(guān)鍵技術(shù)之一是快速解算載波的整周未知數(shù)。用經(jīng)典的靜態(tài)相對(duì)定位法，解得整周示未知數(shù)并達(dá)到足夠精度，往往需要1個(gè)小時(shí)甚至更長的時(shí)間。在實(shí)時(shí)GPS測量中，盡管初始化時(shí)間和長短受到跟蹤觀測的衛(wèi)星數(shù)，幾何圖形強(qiáng)度、多路徑效應(yīng)、電離層干擾等諸多因素影響，但已可在數(shù)分鐘之內(nèi)完成。如借助快速動(dòng)態(tài)定位，約需3分鐘；如采用動(dòng)態(tài)環(huán)境下的初始化，約需1分鐘；如在已知點(diǎn)上進(jìn)行初始化，僅有幾秒鐘足夠。這樣，測量中即使遇到障礙物（如穿過橋下或通過隱蔽地帶）造成失鎖，也可在重新捕獲到衛(wèi)星后數(shù)分鐘內(nèi)完成整周未知數(shù)初始化，繼續(xù)進(jìn)行測量。

　　4、由于實(shí)時(shí)GPS測量成果是在野外觀測時(shí)實(shí)時(shí)提供，因此能在現(xiàn)場及時(shí)進(jìn)行檢核，避免外業(yè)工作返工，例如，整周求知數(shù)初始化情況和測點(diǎn)點(diǎn)位精度等信息均可在作業(yè)現(xiàn)場進(jìn)行核對(duì)。

　　5、能夠接收到GPS信號(hào)的任何地點(diǎn)，全天24小時(shí)均可進(jìn)行實(shí)時(shí)GPS測量的放樣。

　　6、完成基準(zhǔn)站的設(shè)置后，整個(gè)系統(tǒng)只需一人持流動(dòng)站接收機(jī)操作。也可設(shè)置幾個(gè)流動(dòng)站，利用同一基準(zhǔn)站觀測信息各自獨(dú)立開展工作。

　　三、實(shí)時(shí)GPS測量在公路建設(shè)中的應(yīng)用

　　GPS測量具有高精度、高效率的優(yōu)點(diǎn)，在控制測量領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。隨著GPS接收機(jī)性能和數(shù)據(jù)處理技術(shù)逐漸完善，GPS應(yīng)用領(lǐng)域也不斷拓寬。實(shí)時(shí)GPS測量在公路工程中可發(fā)完成多種工作。

　　1、繪制大比例地形圖高等級(jí)公路選線多是在大比例尺（通常是1：20xx或1：1000）帶狀地形圖上進(jìn)行，用傳統(tǒng)方法測圖，先要建立控制網(wǎng)，然后進(jìn)行碎部測量，繪制成大比例尺地形圖。其工作量大速度慢，花費(fèi)時(shí)間長。用實(shí)時(shí)GPS動(dòng)態(tài)測量，構(gòu)成碎部點(diǎn)的數(shù)據(jù)。在室內(nèi)即可由繪圖軟件成圖，由于只需要采集碎部點(diǎn)的坐標(biāo)和輸入其屬性信息，而且采集速度快，大大降低了測圖的難度，既省時(shí)又省力。

　　2、工程控制測量用GPS建立控制網(wǎng)，最精密的方法應(yīng)屬靜態(tài)測量。對(duì)于大型建筑物，如特大橋、隧道、互通式立交等進(jìn)行控制。宜用靜態(tài)測量。而一般工程的控制測量，則可采用實(shí)時(shí)GPS動(dòng)態(tài)測量。這種方法在測量過程中能實(shí)時(shí)獲得定位精度。當(dāng)達(dá)到要求的點(diǎn)位精度，即可停止觀測，大大提高了作業(yè)效率。由于點(diǎn)與點(diǎn)之間一要求必須通視，便得測量更簡便易行。

　　3、公路中線測設(shè)設(shè)計(jì)人員在大比例尺帶狀地形圖上定線后，需將公路在地面標(biāo)定出來。采用實(shí)時(shí)GPS測量，只需將中線柱點(diǎn)的坐標(biāo)輸入GPS接收機(jī)中，系統(tǒng)就會(huì)定出放樣的點(diǎn)位。由于每個(gè)點(diǎn)位的測量都是獨(dú)立的完成的，不會(huì)產(chǎn)生累積誤差，各點(diǎn)放樣精度趨于一致。

　　4、公路縱、橫斷面測量公路中線確定后，利用中線樁點(diǎn)坐標(biāo)，通過繪圖軟件，即可給出路線縱斷面和各樁點(diǎn)的橫斷面。由于所用數(shù)據(jù)都是測繪地形圖時(shí)采集來的，因此不需要再到現(xiàn)場進(jìn)行縱、橫斷面測量。從而大大減少了外業(yè)工作。如果需要進(jìn)行現(xiàn)場斷面測量時(shí)，也可采用實(shí)時(shí)GPS測量。與傳統(tǒng)方法相比，在精度、經(jīng)濟(jì)、實(shí)用各方面都有明顯的優(yōu)勢。

　　5、施工測量實(shí)時(shí)GPS系統(tǒng)既有良好的硬件，也有極豐富的軟件可選擇。施工中對(duì)點(diǎn)、線、面以及坡度等放樣均很方便、快捷。精度可達(dá)到厘米級(jí)。

　　6、變形觀測變形監(jiān)測網(wǎng)具有毫米級(jí)的精度，比一般工程控制網(wǎng)高一個(gè)數(shù)量級(jí)。實(shí)踐表明，如果用較長的觀測時(shí)間，分幾個(gè)時(shí)段進(jìn)行觀測，并采用強(qiáng)制對(duì)中，觀測時(shí)天線指北等措施，長度不超過4km的基線向量可達(dá)到2mm-3mm的精度。隨著研究深化，GPS廣泛用于變形觀測是完全有可能的。