gps測量論文1

　　摘要：隨著(zhù)我國測量技術(shù)的不斷發(fā)展，GPS測量技術(shù)在現代的土木工程施工中使用的越來(lái)越多。尤其是對于一些視野開(kāi)闊和衛星信號較強的大部分地區，GPS應用更加廣泛。因此，研究GP在測量技術(shù)中的應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(xiàn)技術(shù)

　　引言

　　隨著(zhù)GPS技術(shù)的快速發(fā)展，尤其是GPS差分技術(shù)的廣泛應用，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(lái)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)具有單人單機布設圖、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)可以準確地定位到平面和高程坐標，從而達到實(shí)時(shí)和高速地采集地形點(diǎn)三維數據的效果，大大提高了地形測量工作效率。因此，GPS技術(shù)的應用顯得至關(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)基準站數據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，尤其是在山嶺建設區高速公路的測量應用中，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，可以大大節省人力物力，從而提高測量工作效率。

　　1.2定位精度高

　　在線(xiàn)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)，測量的精度可以達到厘米級別。因此，GPS具有定位精度的優(yōu)點(diǎn)。

　　1.3測站點(diǎn)間無(wú)須通視

　　GPS測量技術(shù)在測站之間的應用時(shí)不需要進(jìn)行通視，只需要采用電磁波等設備就可以進(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設備朝著(zhù)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(xiàn)對中和整平處理。測量?jì)x器一般可以自動(dòng)進(jìn)行觀(guān)測，當利用數據處理軟件對獲取的數據進(jìn)行處理后，就能求得測點(diǎn)的三維坐標，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?jì)煞N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(guān)測量為依據的實(shí)時(shí)差分測量技術(shù)，一般是由于基準站接收機，流動(dòng)站和數據傳輸鏈路三個(gè)部分組成的。同時(shí)，基準站接收機一般是架設在已知坐標的參考點(diǎn)上，通過(guò)連續接收所有GPS衛星信號，然后進(jìn)行定位計算，就可以顯示出流動(dòng)站所處位置的三維坐標。為了判斷出測量是否滿(mǎn)足要求，也可以顯示出測量的精度。通過(guò)系統內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)站的平面坐標和高程。②靜態(tài)測量。動(dòng)態(tài)測量技術(shù)是指將多臺GPS接收機同步進(jìn)行觀(guān)測，然后對觀(guān)測值進(jìn)行處理，利用GPS控制器的實(shí)時(shí)處理軟件進(jìn)行參數的轉化和求解，從而確定測點(diǎn)的坐標。

　　3GPS測量的操作要點(diǎn)

　　3.1控制網(wǎng)點(diǎn)

　　GPS測量技術(shù)一般需要結合路線(xiàn)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)的設置。加密的控制點(diǎn)的布設方案如下：以路線(xiàn)走向布設一級加密點(diǎn)，每隔400m左右布設一點(diǎn)。同時(shí)，采用多臺GPS接收機進(jìn)行觀(guān)測，加強對網(wǎng)點(diǎn)的控制。當然，每個(gè)網(wǎng)點(diǎn)交接出都要進(jìn)行聯(lián)測，以滿(mǎn)足一級測量點(diǎn)的設計要求。GPS測量技術(shù)對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(guān)測。在多個(gè)不同的位置安裝多臺GPS接收機。操作步驟主要包括以下幾點(diǎn)：a.架站。提前認真架好儀器，同時(shí)對其進(jìn)行對中和整平處理。b.量測天線(xiàn)高度。GPS天線(xiàn)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(guān)測過(guò)程。在進(jìn)行觀(guān)測時(shí)，首先需要關(guān)掉儀器的開(kāi)關(guān)，GPS就可以自動(dòng)進(jìn)行觀(guān)測。同時(shí)，工作人員需要做好記錄，要求觀(guān)測時(shí)段長(cháng)度要對每個(gè)測站點(diǎn)至少觀(guān)測一個(gè)小時(shí)以上。d.觀(guān)測結束。當觀(guān)測結束后，應該立即關(guān)掉開(kāi)關(guān)，同時(shí)還需要測量天線(xiàn)高，以判斷觀(guān)測儀器的位置。②數據處理。在采用GPS測量技術(shù)測量完成后，需要將數據傳輸到電腦中，然后采用GPS軟件進(jìn)行處理。通過(guò)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，如果采用常規的測量方法，進(jìn)行測量的時(shí)間會(huì )更長(cháng)，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(guān)測衛星的圖形強度要高

　　GPS測量后還需要進(jìn)行坐標解算，這時(shí)所采用的衛星數量越多，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(guān)測衛星的圖形強度很高，一般需要進(jìn)行嚴格控制，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)人員的責任心要強

　　GPS測量不僅要求工作人員具有較高的專(zhuān)業(yè)測量技術(shù)，還要求測量人員具有較高的責任心。由于測量人員的專(zhuān)業(yè)水平、經(jīng)驗和責任心等會(huì )直接影響測量的結果。在進(jìn)行測量時(shí)，首先需要將GPS接收機進(jìn)行對中和整平處理，防止輸入的已知點(diǎn)坐標、坐標參數轉換和天線(xiàn)高等數據出現誤差，這些環(huán)節出現誤差都會(huì )影響GPS測量的精度。因此，測量工作人員應該具有極強的責任心，嚴格按照規范進(jìn)行測量等操作過(guò)程。同時(shí)，測量人員還需要對儀器基座和測桿上的水準器等必須定期嚴格校正，以避免系統誤差的影響。

　　4.3觀(guān)測成果要進(jìn)行復核

　　GPS測量具有實(shí)時(shí)和快捷等顯著(zhù)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(guò)程中缺乏檢核條件，造成個(gè)別控制點(diǎn)出現測量誤差。因此，為了更好地保證GPS測量的精度和可靠性，必須要對觀(guān)測成果要進(jìn)行復核。成果的復核一般分為作業(yè)前復核和作業(yè)中復核兩個(gè)組成部分。①作業(yè)前復核是指在進(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)行對比，只有當新的控制點(diǎn)滿(mǎn)足一定的要求后，才能進(jìn)行GPS測量。②作業(yè)中復核。作業(yè)中復核是指在測量過(guò)程中，采用GPS測量技術(shù)對其進(jìn)行檢測，以保證測量的精度。

　　5總結

　　總而言之，通過(guò)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據結果提供參考。通過(guò)對比動(dòng)態(tài)測量和靜態(tài)測量?jì)煞N測量模式，可以發(fā)現GPS測量技術(shù)不會(huì )存在誤差積累等問(wèn)題，可以從大量的測量數據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(mǎn)足施測控制和碎部測量的要求。但是，當滿(mǎn)足一級測量的精度后，由于高程精度不是太穩定，因而還需要采取相應的措施提高測量的精度。然而，全站儀施測過(guò)程中則不會(huì )產(chǎn)生這樣的情況。所以，通過(guò)分析可以認為GPS測量技術(shù)的測量結果是可信的。雖然GPS測量技術(shù)具有測量速度慢的缺點(diǎn)，但是測量精度準確。同時(shí)，從測量結果來(lái)看，GPS測量技術(shù)對控制點(diǎn)的測量精度可以達到毫米級，從而可以滿(mǎn)足工程測量的需要。因此，現階段研究GPS在測量技術(shù)中的應用具有非常重大的現實(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，故獎具有RTK性能的GPS形象地稱(chēng)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(guān)測值為基礎，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(guān)測值的基礎之上的一種實(shí)時(shí)定位技術(shù)，其精度只能達到米級。

　　靜態(tài)測量是用兩臺或兩臺以上GPS接收機同步觀(guān)測，對觀(guān)測值進(jìn)行處理，可等到兩測站間精密的WGS-84基線(xiàn)向量，再經(jīng)過(guò)平差、坐標傳遞、坐標轉換等工作，最終等到測點(diǎn)的坐標。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GPS接收機之間增加一套無(wú)線(xiàn)數字通訊系統（亦稱(chēng)數據鏈），將兩相對獨立的GPS信號接收系統聯(lián)成有機的整體�；鶞收就ㄟ^(guò)電臺將觀(guān)測信息和觀(guān)測數據傳輸給流動(dòng)站，流動(dòng)站將基準站傳來(lái)的載波觀(guān)測信號與流動(dòng)站本身的載波信號進(jìn)行差分處理，解出兩站間的基線(xiàn)值，同時(shí)輸入相應的坐標轉換和投影參數，實(shí)時(shí)得到測點(diǎn)坐標。因此，實(shí)時(shí)GPS測量的關(guān)鍵除數據傳輸技術(shù)外，還需具有很強的數據處理能力。

　　實(shí)時(shí)GPS系統由以下3部分組成：

　　1、GPS信號接收系統。從理論上講，雙頻接收機與單頻接收機均可用于實(shí)時(shí)GPS測量。但是單頻機進(jìn)行整周未知數的初始化的需要很長(cháng)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)中一般應采用雙頻機。

　　2、數據實(shí)時(shí)傳輸系統。 為把基準站的信息及觀(guān)測數據一并時(shí)傳輸到流動(dòng)站，并與流動(dòng)站的觀(guān)測數據進(jìn)行實(shí)時(shí)處理，必須配置高質(zhì)量的無(wú)線(xiàn)通訊設備（無(wú)線(xiàn)信號調制解調器）。由于數據信息量大，必須采用較高的傳輸速度，波特率通常要在9600以上。此項要求目前不難達到。利用數據實(shí)時(shí)傳輸系統，流動(dòng)站可以隨時(shí)凋閱基準站的工作狀態(tài)和高設站信息。這對于保證成果質(zhì)量和排除觀(guān)測中出現的問(wèn)題十分有利。

　　3、數據實(shí)時(shí)處理系統。 基準站將自身信息與觀(guān)測數據，通過(guò)數據鏈傳輸到流動(dòng)站，流動(dòng)站將從基準站接收到的信息與自身采集到的觀(guān)測數據組成差分觀(guān)測值。在整周未知數解算出以后，即可進(jìn)行每歷無(wú)的實(shí)時(shí)處理。只要保證鎖定四顆以上的衛星，并具有足夠的幾何圖形強度，就能隨時(shí)給出厘米級的點(diǎn)位精度。因此必須具備功能很強的數據處理系統。目前該系統已發(fā)展成為多功能的完整系統。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(guān)測數據亦可采用后處理的方式。靜態(tài)測量數據后處理的方式，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，發(fā)揮各自特長(cháng)。

　　2、經(jīng)典的GPS測量因不具備實(shí)時(shí)性，而不能有用來(lái)放樣，放樣工作還得配備傳統的測量?jì)x器，實(shí)時(shí)GPS測量彌補了這一缺陷。放樣精度可達到厘米級。

　　3、實(shí)現實(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。用經(jīng)典的靜態(tài)相對定位法，解得整周示未知數并達到足夠精度，往往需要1個(gè)小時(shí)甚至更長(cháng)的時(shí)間。在實(shí)時(shí)GPS測量中，盡管初始化時(shí)間和長(cháng)短受到跟蹤觀(guān)測的衛星數，幾何圖形強度、多路徑效應、電離層干擾等諸多因素影響，但已可在數分鐘之內完成。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(guò)橋下或通過(guò)隱蔽地帶）造成失鎖，也可在重新捕獲到衛星后數分鐘內完成整周未知數初始化，繼續進(jìn)行測量。

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

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

　　6、完成基準站的設置后，整個(gè)系統只需一人持流動(dòng)站接收機操作。也可設置幾個(gè)流動(dòng)站，利用同一基準站觀(guān)測信息各自獨立開(kāi)展工作。

　　三、實(shí)時(shí)GPS測量在公路建設中的應用

　　GPS測量具有高精度、高效率的優(yōu)點(diǎn)，在控制測量領(lǐng)域得到了廣泛的應用。隨著(zhù)GPS接收機性能和數據處理技術(shù)逐漸完善，GPS應用領(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公路選線(xiàn)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，花費時(shí)間長(cháng)。用實(shí)時(shí)GPS動(dòng)態(tài)測量，構成碎部點(diǎn)的數據。在室內即可由繪圖軟件成圖，由于只需要采集碎部點(diǎn)的坐標和輸入其屬性信息，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)，最精密的方法應屬靜態(tài)測量。對于大型建筑物，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(guò)程中能實(shí)時(shí)獲得定位精度。當達到要求的點(diǎn)位精度，即可停止觀(guān)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(jiǎn)便易行。

　　3、公路中線(xiàn)測設設計人員在大比例尺帶狀地形圖上定線(xiàn)后，需將公路在地面標定出來(lái)。采用實(shí)時(shí)GPS測量，只需將中線(xiàn)柱點(diǎn)的坐標輸入GPS接收機中，系統就會(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(xiàn)確定后，利用中線(xiàn)樁點(diǎn)坐標，通過(guò)繪圖軟件，即可給出路線(xiàn)縱斷面和各樁點(diǎn)的橫斷面。由于所用數據都是測繪地形圖時(shí)采集來(lái)的，因此不需要再到現場(chǎng)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)行現場(chǎng)斷面測量時(shí)，也可采用實(shí)時(shí)GPS測量。與傳統方法相比，在精度、經(jīng)濟、實(shí)用各方面都有明顯的優(yōu)勢。

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

　　6、變形觀(guān)測變形監測網(wǎng)具有毫米級的精度，比一般工程控制網(wǎng)高一個(gè)數量級。實(shí)踐表明，如果用較長(cháng)的觀(guān)測時(shí)間，分幾個(gè)時(shí)段進(jìn)行觀(guān)測，并采用強制對中，觀(guān)測時(shí)天線(xiàn)指北等措施，長(cháng)度不超過(guò)4km的基線(xiàn)向量可達到2mm-3mm的精度。隨著(zhù)研究深化，GPS廣泛用于變形觀(guān)測是完全有可能的。