第一篇：GPS在工程測(cè)量中的應(yīng)用1

GPS在工程測(cè)量中的應(yīng)用

摘 要：簡(jiǎn)述了全球定位系統(tǒng)（GPS）的基本結(jié)構(gòu)和測(cè)量原理，總結(jié)了GPS用于工程測(cè)量所具有的特點(diǎn)，介紹了GPS在工程測(cè)量中的應(yīng)用實(shí)例。

關(guān)鍵詞：GPS；工程測(cè)量；應(yīng)用實(shí)例全球定位系統(tǒng)（Global Positioning System，簡(jiǎn)稱GPS）是美國(guó)從20世紀(jì)70年代開始研制的用于軍事部門的新一代衛(wèi)星導(dǎo)航與定位系統(tǒng)，歷時(shí)20年，耗資200多億美元，分三階段研制，陸續(xù)投入使用，并于1994年全面建成。GPS是以衛(wèi)星為基礎(chǔ)的無(wú)線電衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)，它具有全能性、全球性、全天候、連續(xù)性和實(shí)時(shí)性的精密三維導(dǎo)航與定位功能，而且具有良好的抗干擾性和保密性。因此，GPS技術(shù)率先在大地測(cè)量、工程測(cè)量、航空攝影測(cè)量、海洋測(cè)量、城市測(cè)量等測(cè)繪領(lǐng)域得到了應(yīng)用［1］，并在軍事、交通、通信、資源、管理等領(lǐng)域展開了研究并得到廣泛應(yīng)用。本文介紹GPS在山區(qū)工程測(cè)量中的應(yīng)用，并提出幾點(diǎn)體會(huì)。1 GPS簡(jiǎn)介1．1 GPS構(gòu)成GPS主要由空間衛(wèi)星星座、地面監(jiān)控站及用戶設(shè)備三部分構(gòu)成。（1）GPS空間衛(wèi)星星座由21顆工作衛(wèi)星和3顆在軌備用衛(wèi)星組成。24顆衛(wèi)星均勻分布在6個(gè)軌道平面內(nèi)，軌道平面的傾角為55°，衛(wèi)星的平均高度為20 200 km，運(yùn)行周期為11 h 58 min。衛(wèi)星用L波段的兩個(gè)無(wú)線電載波向廣大用戶連續(xù)不斷地發(fā)送導(dǎo)航定位信號(hào)，導(dǎo)航定位信號(hào)中含有衛(wèi)星的位置信息，使衛(wèi)星成為一個(gè)動(dòng)態(tài)的已知點(diǎn)。在地球的任何地點(diǎn)、任何時(shí)刻，在高度角15°以上，平均可同時(shí)觀測(cè)到6顆衛(wèi)星，最多可達(dá)到9顆。（2）GPS地面監(jiān)控站主要由分布在全球的一個(gè)主控站、三個(gè)注入站和五個(gè)監(jiān)測(cè)站組成。主控站根據(jù)各監(jiān) 測(cè)站對(duì)GPS衛(wèi)星的觀測(cè)數(shù)據(jù)，計(jì)算各衛(wèi)星的軌道參數(shù)、鐘差參數(shù)等，并將這些數(shù)據(jù)編制成導(dǎo)航電文，傳送到注入站，再由注入站將主控站發(fā)來(lái)的導(dǎo)航電文注入到相應(yīng)衛(wèi)星的存儲(chǔ)器中。（3）GPS用戶設(shè)備由GPS接收機(jī)、數(shù)據(jù)處理軟件及其終端設(shè)備（如計(jì)算機(jī)）等組成。GPS接收機(jī)可捕獲到按一定衛(wèi)星高度截止角所選擇的待測(cè)衛(wèi)星的信號(hào)，跟蹤衛(wèi)星的運(yùn)行，并對(duì)信號(hào)進(jìn)行交換、放大和處理，再通過(guò)計(jì)算機(jī)和相應(yīng)軟件，經(jīng)基線解算、網(wǎng)平差，求出GPS接收機(jī)中心（測(cè)站點(diǎn)）的三維坐標(biāo)。

1．2 GPS定位原理GPS定位是根據(jù)測(cè)量中的距離交會(huì)定點(diǎn)原理實(shí)現(xiàn)的［2］。如圖1所示，在待 測(cè)點(diǎn)Q設(shè)置GPS接收機(jī)，在某一時(shí)刻tk同時(shí)接收到3顆（或3顆以上）衛(wèi)星S1、S2、S3所發(fā)出的信號(hào)。通過(guò)數(shù)據(jù)處理和計(jì)算，可求得該時(shí)刻接收機(jī)天線中心（測(cè)站點(diǎn)）至衛(wèi)星的距離ρ

1、ρ

2、ρ3。根據(jù)衛(wèi)星星歷可查到該時(shí)刻3顆衛(wèi)星的三維坐標(biāo)（Xj，Yj，Zj），j＝1，2，3，從而由下式解算出Q點(diǎn)的三維坐標(biāo)（X，Y，Z）：1．3 GPS測(cè)量的特點(diǎn)相對(duì)于常規(guī)測(cè)量來(lái)說(shuō)，GPS測(cè)量主要有以下特點(diǎn)：①測(cè)量精度高。GPS觀測(cè)的精度明顯高于一般常規(guī)測(cè)量，在小于50 km的基線上，其相對(duì)定位精度可達(dá)1×10－6，在大于1 000 km的基線上可達(dá)1×10－8。②測(cè)站間無(wú)需通視。GPS測(cè)量不需要測(cè)站間相互通視，可根據(jù)實(shí)際需要確定點(diǎn)位，使得選點(diǎn)工作更加靈活方便。③觀測(cè)時(shí)間短。隨著GPS測(cè)量技術(shù)的不斷完善，軟件的不斷更新，在進(jìn)行GPS測(cè)量時(shí)，靜態(tài)相對(duì)定位每站僅需20 min左右，動(dòng)態(tài)相對(duì)定位僅需幾秒鐘。④儀器操作簡(jiǎn)便。目前GPS接收機(jī)自動(dòng)化程度越來(lái)越高，操作智能化，觀測(cè)人員只需對(duì)中、整平、量取天線高及開機(jī)后設(shè)定參數(shù)，接收機(jī)即可進(jìn)行自動(dòng)觀測(cè)和記錄。⑤全天候作業(yè)。GPS衛(wèi)星數(shù)目多，且分布均勻，可保證在任何時(shí)間、任何地點(diǎn)連續(xù)進(jìn)行觀測(cè)，一般不受天氣狀況的影響。⑥提供三維坐標(biāo)。GPS測(cè)量可同時(shí)精確測(cè)定測(cè)站點(diǎn)的三維坐標(biāo)，其高程精度已可滿足四等水準(zhǔn)測(cè)量的要求。2 應(yīng)用實(shí)例2．1 工程概

況本文涉及的工程由某集團(tuán)公司投資建造，是一個(gè)集休閑、娛樂(lè)、旅游、渡假等功能于一體的綜合項(xiàng)目。工程位于城郊，占地66．7 hm2多，屬兩山夾一溝地形，山地面積約占三分之二。最高處約90 m。山上樹木茂盛，地形復(fù)雜，通視困難，行走不便。為了該工程的設(shè)計(jì)和施工，需建立首級(jí)控制網(wǎng)?？紤]到工程復(fù)雜，工期較緊，測(cè)區(qū)通視困難，地形起伏大等因素，決定采用GPS測(cè)量。2．2 GPS測(cè)量的技術(shù)設(shè)計(jì)（1）設(shè)計(jì)依據(jù) GPS測(cè)量的技術(shù)設(shè)計(jì)主要依據(jù)1999年建設(shè)部發(fā)布的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《城市測(cè)量規(guī)范》、1997年建設(shè)部發(fā)布的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《全球定位系統(tǒng)城市測(cè)量技術(shù)規(guī)程》［3］及工程測(cè)量合同有關(guān)要求制定的。（2）設(shè)計(jì)精度 根據(jù)工程需要和測(cè)區(qū)情況，選擇城市或工程二級(jí)GPS網(wǎng)作為測(cè)區(qū)首級(jí)控制網(wǎng)。要求平均邊長(zhǎng)小于1 km，最弱邊相對(duì)中誤差小于1／10 000，GPS接收機(jī)標(biāo)稱精度的固定誤差a≤15 mm，比例誤差系 數(shù)b≤20×10－6。（3）設(shè)計(jì)基準(zhǔn)和網(wǎng)形 如圖2所示，控制網(wǎng)共12個(gè)點(diǎn)，其中聯(lián)測(cè)已知平面控制點(diǎn)2個(gè)（I12，I13），高程控制點(diǎn)5個(gè)（I12，I13，105，109，110，其高程由四等水準(zhǔn)測(cè)得）。采用3臺(tái)GPS接收機(jī)觀測(cè)，網(wǎng)形布設(shè)成邊連式。（4）觀測(cè)計(jì)劃 根據(jù)GPS衛(wèi)星的可見預(yù)報(bào)圖和幾何圖形強(qiáng)度（空間位置因子PDOP），選擇最佳觀測(cè)時(shí)段（衛(wèi)星多于4顆，且分布均勻，PDOP值小于6），并編排作業(yè)調(diào)度表。

2．3 GPS測(cè)量的外業(yè)實(shí)施（1）選點(diǎn) GPS測(cè)量測(cè)站點(diǎn)之間不要求一定通視，圖形結(jié)構(gòu)也比較靈活，因此，點(diǎn)位選擇比較方便。但考慮GPS測(cè)量的特殊性，并顧及后續(xù)測(cè)量，選點(diǎn)時(shí)應(yīng)著重考慮：①每點(diǎn)最好與某一點(diǎn)通視，以便后續(xù)測(cè)量工作的使用；②點(diǎn)周圍高度角15°以上不要有障礙物，以免信號(hào)被遮擋或吸收；③點(diǎn)位要遠(yuǎn)離大功率無(wú)線電發(fā)射源、高壓電線等，以免電磁場(chǎng)對(duì)信號(hào)的干擾；④點(diǎn)位應(yīng)選在視野開闊、交通方便、有利擴(kuò)展、易于保存的地方，以便觀測(cè)和日后使用；⑤選點(diǎn)結(jié)束后，按要求埋設(shè)標(biāo)石，并填寫點(diǎn)之記。（2）觀測(cè) 根據(jù)GPS作業(yè)調(diào)度表的安排進(jìn)行觀測(cè)，采取靜態(tài)相對(duì)定位，衛(wèi)星高度角15°，時(shí)段長(zhǎng)度45min，采樣間隔10 s。在3個(gè)點(diǎn)上同時(shí)安置3臺(tái)接收機(jī)天線（對(duì)中、整平、定向），量取天線高，測(cè)量氣象數(shù)據(jù)，開機(jī)觀察，當(dāng)各項(xiàng)指標(biāo)達(dá)到要求時(shí)，按接收機(jī)的提示輸入相關(guān)數(shù)據(jù)，則接收機(jī)自動(dòng)記錄，觀測(cè)者填寫測(cè)量手簿。2．4 GPS測(cè)量的數(shù)據(jù)處理GPS網(wǎng)數(shù)據(jù)處理分為基線解算和網(wǎng)平差兩個(gè)階段，采用隨機(jī)軟件完成。經(jīng)基線解算、質(zhì)量檢核、外業(yè)重測(cè)和網(wǎng)平差后，得到GPS控制點(diǎn)的三維坐標(biāo)（見表1），其各項(xiàng)精度指標(biāo)符合技術(shù)設(shè)計(jì)要求。3 結(jié)束語(yǔ)通過(guò)GPS在測(cè)量中的應(yīng)用，得到如下體會(huì)。（1）GPS控制網(wǎng)選點(diǎn)靈活，布網(wǎng)方便，基本不受通視、網(wǎng)形的限制，特別是在地形復(fù)雜、通視困難的測(cè)區(qū)，更顯其優(yōu)越性。但由于測(cè)區(qū)條件較差，邊長(zhǎng)較短（平均邊長(zhǎng)不到300 m），基線相對(duì)精度較低，個(gè)別邊長(zhǎng)相對(duì)精度大于1／10 000。因此，當(dāng)精度要求較高時(shí)，應(yīng)避免短邊，無(wú)法避免時(shí)，要謹(jǐn)慎觀測(cè)。（2）GPS接收機(jī)觀測(cè)基本實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化、智能化，且觀測(cè)時(shí)間在不斷減少，大大降低了作業(yè)強(qiáng)度，觀測(cè)質(zhì)量主要受觀測(cè)時(shí)衛(wèi)星的空間分布和衛(wèi)星信號(hào)的質(zhì)量影響。但由于各別點(diǎn)的選定受地形條件限制，造成樹木遮擋，影響對(duì)衛(wèi)星的觀測(cè)及信號(hào)的質(zhì)量，經(jīng)重測(cè)后通過(guò)。因此，應(yīng)嚴(yán)格按有關(guān)要求選點(diǎn)，擇最佳時(shí)段觀測(cè)，并注意手機(jī)、步話機(jī)等設(shè)備的使用。

（3）GPS測(cè)量的數(shù)據(jù)傳輸和處理采用隨機(jī)軟件完成，只要保證接收衛(wèi)星信號(hào)的質(zhì)量和已知數(shù)據(jù)的數(shù)量、精度，即可方便地求出符合精度要求的控制點(diǎn)三維坐標(biāo)。但由于聯(lián)測(cè)已知高程點(diǎn)較少（僅聯(lián)測(cè)5個(gè)），致使的控制點(diǎn)高程精度較低。因此，要保證控制點(diǎn)高程的精度，必須聯(lián)測(cè)足夠的已知高程點(diǎn)。

第二篇：GPS測(cè)繪技術(shù)在線形工程測(cè)量中的應(yīng)用

GPS測(cè)繪技術(shù)在線形工程測(cè)量中的應(yīng)用

摘要：在線形工程測(cè)量中，應(yīng)用GPS測(cè)繪技術(shù)不但精度有保證，而且方便、快捷，節(jié)省人力物力，本文在訴述GPS測(cè)繪技術(shù)在線形工程測(cè)量應(yīng)用中GPS控制網(wǎng)的布設(shè)、外業(yè)測(cè)、內(nèi)業(yè)差處理的同時(shí)，也闡述了各過(guò)程易出現(xiàn)的問(wèn)題及處理方法。

關(guān)鍵詞：GPS；長(zhǎng)線測(cè)量；測(cè)繪

隨著測(cè)繪技術(shù)的發(fā)展，GPS測(cè)繪技術(shù)已廣泛應(yīng)用于線形工程的方方面面，如道路、管線、長(zhǎng)距離輸水、電、氣、油管路勘測(cè)等，以前按傳統(tǒng)的控制測(cè)量、工程測(cè)量控制方法建網(wǎng)觀測(cè)，工作量大、測(cè)繪時(shí)間長(zhǎng)、效率低，同時(shí)在網(wǎng)形布設(shè)、觀測(cè)方法、誤差控制等方面都存在一定的問(wèn)題，再加上線路狹長(zhǎng)，周圍控制點(diǎn)少，給測(cè)繪工作帶來(lái)不便。線形工程中利用GPS測(cè)繪技術(shù)較好地解決了上述問(wèn)題。1 GPS線路控制網(wǎng)的布設(shè)特點(diǎn)

用GPS技術(shù)分級(jí)建立線路控制網(wǎng)，線形工程長(zhǎng)達(dá)數(shù)百千米，甚至上千千米，利用GPS技術(shù)能很好地解決這一問(wèn)題，因?yàn)槠洳季W(wǎng)形式靈活，與國(guó)家高等級(jí)點(diǎn)聯(lián)測(cè)時(shí)，其邊長(zhǎng)不受限制，點(diǎn)間又不要求通視?？刂凭W(wǎng)呈狹長(zhǎng)狀布設(shè)，每個(gè)閉合環(huán)至少含一條數(shù)千米的長(zhǎng)邊，與相鄰互相通視的短邊點(diǎn)相連，形成混合網(wǎng)。其網(wǎng)圖采用分級(jí)布網(wǎng)，具有較高的精度及較高的可靠性，同時(shí)保證同級(jí)網(wǎng)點(diǎn)精度均勻。另外，高等級(jí)控制網(wǎng)統(tǒng)一布設(shè)，為次級(jí)加密測(cè)距導(dǎo)線提供高等級(jí)的控制點(diǎn)。2 GPS線路控制網(wǎng)的布設(shè)形式 2.1 線路控制網(wǎng)

線路控制網(wǎng)是由多個(gè)邊連式、點(diǎn)連式基線形成的異步環(huán)構(gòu)成的混合網(wǎng)。規(guī)范規(guī)定，每個(gè)獨(dú)立環(huán)或附合路線不超過(guò)6條邊（C級(jí)平均邊長(zhǎng)10~15 km，D級(jí)5~10 km），并與國(guó)家高等級(jí)點(diǎn)聯(lián)測(cè)。2.2 GPS線路導(dǎo)線

（1）選點(diǎn)靈活，點(diǎn)位基礎(chǔ)堅(jiān)實(shí)穩(wěn)定，便于安置儀器操作，便于布設(shè)通視方向，并能用常規(guī)方法擴(kuò)展與聯(lián)測(cè)。（2）相鄰點(diǎn)不必都通視，只要有1對(duì)相鄰點(diǎn)通視即可。

（3）每條GPS基線向量連同高一級(jí)GPS網(wǎng)點(diǎn)的基線向量，構(gòu)成異步環(huán)作以檢核。

（4）線路過(guò)長(zhǎng)時(shí)，若跨多個(gè)投影帶，可在分帶交界附近布設(shè)一對(duì)互相通視的GPS點(diǎn)與國(guó)家控制點(diǎn)相連，以使測(cè)區(qū)內(nèi)投影長(zhǎng)度變形不大于2·5 cm/km。

（5）GPS控制網(wǎng)與附近高等級(jí)國(guó)家平面控制網(wǎng)點(diǎn)聯(lián)測(cè)點(diǎn)不應(yīng)少于3個(gè)。當(dāng)控制網(wǎng)邊長(zhǎng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)，宜增加聯(lián)測(cè)點(diǎn)，并使聯(lián)測(cè)點(diǎn)分布均勻且能控制本控制網(wǎng)。

（6）低等級(jí)線路測(cè)量自成系統(tǒng)，不與國(guó)家高等級(jí)點(diǎn)聯(lián)測(cè)時(shí)，其布網(wǎng)方式更加靈活，可采用網(wǎng)（1）作業(yè)組嚴(yán)格按調(diào)度計(jì)劃，按規(guī)定時(shí)間進(jìn)行同步觀測(cè)。

（2）接收機(jī)啟動(dòng)前和作業(yè)過(guò)程中，應(yīng)隨時(shí)填寫測(cè)量平差手簿中的項(xiàng)目、格式及內(nèi)容。①接收機(jī)記錄后，觀測(cè)員及時(shí)將測(cè)站信息記錄于手簿，發(fā)現(xiàn)異常，及時(shí)報(bào)告調(diào)度人員，采取相應(yīng)措施；②接收機(jī)記錄后，禁止人員或其他物體觸動(dòng)天線或遮擋信號(hào)，引起信號(hào)失鎖；③觀測(cè)期間，不得在天線附近50 m內(nèi)使用電臺(tái)，10 m內(nèi)使用對(duì)講機(jī)及手機(jī)以免干擾；④同一時(shí)段觀測(cè)過(guò)程中，不能將接收機(jī)關(guān)閉又啟動(dòng)，進(jìn)行自測(cè)試、改變衛(wèi)星仰角限、改變天線位置、變換數(shù)據(jù)采樣間隔，更不能關(guān)閉文件或刪除文件等；⑤避免多路徑效應(yīng)誤差，測(cè)站應(yīng)遠(yuǎn)離大面積平靜的水面（水面能反射衛(wèi)星信號(hào)），測(cè)站不宜選在山坡、山谷及盆地中，測(cè)站宜遠(yuǎn)離高大建筑物（阻礙衛(wèi)星信號(hào)）、高壓輸電線及發(fā)射臺(tái)（塔）等電磁場(chǎng)干擾的地方。3 外業(yè)觀測(cè)應(yīng)注意的問(wèn)題 3.1 觀測(cè)計(jì)劃線路控制網(wǎng)

編制觀測(cè)計(jì)劃表，對(duì)作業(yè)組按計(jì)劃表下達(dá)作業(yè)調(diào)度命令。在實(shí)際作業(yè)中根據(jù)情況作出調(diào)整，做到統(tǒng)一指揮，協(xié)調(diào)作業(yè)，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，及時(shí)解決。3.2 對(duì)觀測(cè)員的要求

必須熟練掌握GPS接收機(jī)性能及作業(yè)過(guò)程，并能處理外業(yè)觀測(cè)中可能出現(xiàn)的問(wèn)題。

3.3 觀測(cè)作業(yè)過(guò)程要求

測(cè)量平差手簿中的項(xiàng)目、格式及內(nèi)容。①接收機(jī)記錄后，觀測(cè)員及時(shí)將測(cè)站信息記錄于手簿，發(fā)現(xiàn)異常，及時(shí)報(bào)告調(diào)度人員，采取相應(yīng)措施；②接收機(jī)記錄后，禁止人員或其他物體觸動(dòng)天線或遮擋信號(hào)，引起信號(hào)失鎖；③觀測(cè)期間，不得在天線附近50 m內(nèi)使用電臺(tái)，10 m內(nèi)使用對(duì)講機(jī)，以免干擾；④同一時(shí)段觀測(cè)過(guò)程中，不能將接收機(jī)關(guān)閉又啟動(dòng)，進(jìn)行自測(cè)試、改變衛(wèi)星仰角限、改變天線位置、變換數(shù)據(jù)采樣間隔，更不能關(guān)閉文件或刪除文件等；⑤避免多路徑效應(yīng)誤差，測(cè)站應(yīng)遠(yuǎn)離大面積平靜的水面（水面能反射衛(wèi)星信號(hào)），測(cè)站不宜選在山坡、山谷及盆地中，測(cè)站宜遠(yuǎn)離高大建筑物（阻礙衛(wèi)星信號(hào)）、高壓輸電線及發(fā)射臺(tái)（塔）等電磁場(chǎng)干擾的地方。4 內(nèi)業(yè)平差優(yōu)化處理 4.1 GPS控制網(wǎng)的邊長(zhǎng)精度

GPS網(wǎng)主要用于布設(shè)首級(jí)平面控制網(wǎng)，每隔數(shù)千米布設(shè)一對(duì)互相通視、邊長(zhǎng)在500~1 000 m的埋石點(diǎn)，這樣形成長(zhǎng)短邊較懸殊的控制網(wǎng)。為了能有效地檢核外業(yè)基線成果，網(wǎng)中必須形成符合網(wǎng)形要求、滿足規(guī)范和等級(jí)要求的異步閉合環(huán)。盡管基線解算符合要求，因邊長(zhǎng)過(guò)于懸殊（幾百米至幾十千米），若將長(zhǎng)短邊一起參與平差，就會(huì)降低短邊的精度，影響整網(wǎng)的精度（原因是長(zhǎng)邊系統(tǒng)誤差明顯大于短邊系統(tǒng)誤差，長(zhǎng)邊絕對(duì)誤差比短邊小很多）。4.2 內(nèi)業(yè)平差優(yōu)化處理

由于上述線路GPS網(wǎng)點(diǎn)位的特點(diǎn)，通過(guò)多次實(shí)踐提出了一個(gè)有效的優(yōu)化處理方法，將平差處理中形成異步環(huán)較長(zhǎng)的邊（10 km以上）只作為檢核基線成果的解算，不納入網(wǎng)平差，這樣能提高GPS網(wǎng)點(diǎn)的精度。4.3 基線檢驗(yàn)具體過(guò)程

（1）同步環(huán)閉合差檢驗(yàn)。基線所組成的同步環(huán)應(yīng)進(jìn)行閉合差檢驗(yàn)，其閉合差應(yīng)符合規(guī)定：ωx≤n /5σ，ωy≤n /5σ，ωz≤n /5σ，ω≤3n /5σ。其中，ωx、ωy、ωz為坐標(biāo)分量閉合差；ω為環(huán)的全長(zhǎng)閉合差；n為閉合環(huán)的邊數(shù)；σ為相應(yīng)等級(jí)規(guī)定的精度。

（2）異步環(huán)閉合差檢驗(yàn)。若干條獨(dú)立邊或采用不同數(shù)學(xué)模型解算的同步邊組成的閉合環(huán)，其閉合差應(yīng)符合規(guī)定：ωx≤3nσ，ωy≤3nσ，ωz≤3nσ，ω≤3 3nσ。

（3）重復(fù)觀測(cè)基線邊的檢驗(yàn)。重復(fù)觀測(cè)的基線邊較差應(yīng)符合規(guī)定：ds≤2σ。所有基線解應(yīng)進(jìn)行獨(dú)立環(huán)檢驗(yàn)，一般情況下網(wǎng)中不得有不參加閉合差檢驗(yàn)的基線存在。

（4）優(yōu)化處理。確定待定點(diǎn)傳算路線，在待定點(diǎn)均能解算的情況下，將控制網(wǎng)中形成異步環(huán)的較長(zhǎng)邊刪除，再進(jìn)行自由網(wǎng)平差、三維約束平差、二維約束平差。盡管表面上網(wǎng)型類似支導(dǎo)線，基線邊為點(diǎn)連式，但基線已進(jìn)行過(guò)檢核，其解算成果還是可靠的。平差作業(yè)中異常問(wèn)題及處理方法

（1）單一基線解算。方差比、均方差、中誤差、精度因子符合要求，而同步環(huán)坐標(biāo)分量閉合差超限，數(shù)值達(dá)2×10-4~4×10-4，說(shuō)明基線外業(yè)觀測(cè)中存在粗差，通過(guò)異步環(huán)閉合差檢核，人工剔除含有粗差基線邊。（查基線詳解分析，外業(yè)觀測(cè)中因電信號(hào)干擾或其他情況阻擋信號(hào)，導(dǎo)致信號(hào)失鎖，引起周跳，而周跳又沒有得到修復(fù)引起粗差。）

（2）線路控制網(wǎng)平差?；€解算合格，同步環(huán)、異步環(huán)檢驗(yàn)通過(guò)，平差成果中仍有幾個(gè)點(diǎn)坐標(biāo)錯(cuò)誤。檢查外業(yè)觀測(cè)記錄及存盤數(shù)據(jù)文件，發(fā)現(xiàn)一個(gè)測(cè)站點(diǎn)在2個(gè)觀測(cè)時(shí)段內(nèi)賦予了2個(gè)測(cè)站名，且與以前測(cè)站重名，基線邊強(qiáng)制平差，產(chǎn)生粗差。修改測(cè)站名，重新平差，結(jié)果正確。

（3）線路控制網(wǎng)基線邊檢驗(yàn)。線路控制網(wǎng)中各基線邊檢驗(yàn)時(shí)，利用自由網(wǎng)平差、三維約束平差、二維約束平差成果發(fā)現(xiàn)有一點(diǎn)高程錯(cuò)1 m左右，檢查基線解算，起算數(shù)據(jù)及平差過(guò)程，沒發(fā)現(xiàn)異常，檢查外業(yè)觀測(cè)記錄、測(cè)站信息、儀器高時(shí)發(fā)現(xiàn)有一站儀器高輸錯(cuò)1 m，將儀器高更正，重新平差，結(jié)果正確。

（4）異常問(wèn)題處理。采用獨(dú)立坐標(biāo)系時(shí)，以線路中任一點(diǎn)坐標(biāo)起算，按獨(dú)立系轉(zhuǎn)換法平差，平差后發(fā)現(xiàn)控制點(diǎn)點(diǎn)位與實(shí)際位置反相，出現(xiàn)錯(cuò)誤，通過(guò)檢查發(fā)現(xiàn)，二維約束平差時(shí)，平差參數(shù)的中央子午線經(jīng)度值錯(cuò)誤，修復(fù)錯(cuò)誤，重新平差，結(jié)果正確。連式、邊連式、點(diǎn)連式或鉸連式（指沿線路方向，布設(shè)成具有新結(jié)點(diǎn)，同步環(huán)與同步環(huán)相套）的布網(wǎng)方法。參考文獻(xiàn)：

第三篇：GPS在高速公路測(cè)量中的應(yīng)用

GPS測(cè)量的特點(diǎn)

相對(duì)于經(jīng)典測(cè)量學(xué)來(lái)說(shuō)，GPS測(cè)量主要有以下特點(diǎn)：

--測(cè)站之間無(wú)需通視。測(cè)站間相互通視一直是測(cè)量學(xué)的難題。GPS這一特點(diǎn)，使得選點(diǎn)更加靈活方便。但測(cè)站上空必須開闊，以使接收GPS衛(wèi)星信號(hào)不受干擾。

--定位精度高。一般雙頻GPS接收機(jī)基線解精度為5mm+1ppm，而紅外儀標(biāo)稱精度為5mm+5ppm，GPS測(cè)量精度與紅外儀相當(dāng)，但隨著距離的增長(zhǎng)，GPS測(cè)量?jī)?yōu)越性愈加突出。大量實(shí)驗(yàn)證明，在小于50公里的基線上，其相對(duì)定位精度可達(dá)12×10-6，而在100～500公里的基線上可達(dá)10-6～10-7。

--觀測(cè)時(shí)間短。在小于20公里的短基線上，快速相對(duì)定位一般只需5分鐘觀測(cè)時(shí)間即可。

--提供三維坐標(biāo)。GPS測(cè)量在精確測(cè)定觀測(cè)站平面位置的同時(shí)，可以精確測(cè)定觀測(cè)站的大地高程。

--操作簡(jiǎn)便。GPS測(cè)量的自動(dòng)化程度很高。在觀測(cè)中測(cè)量員的主要任務(wù)是安裝并開關(guān)儀器、量取儀器高和監(jiān)視儀器的工作狀態(tài)，而其它觀測(cè)工作如衛(wèi)星的捕獲，跟蹤觀測(cè)等均由儀器自動(dòng)完成。

--全天候作業(yè)。GPS觀測(cè)可在任何地點(diǎn)，任何時(shí)間連續(xù)地進(jìn)行，一般不受天氣狀況的影響。

GPS測(cè)量在公路測(cè)量中的應(yīng)用

公路路線一般處在一條帶狀走廊內(nèi)。其平面控制測(cè)量往往采用導(dǎo)線形式，這包括附合導(dǎo)線、閉合導(dǎo)線、結(jié)點(diǎn)導(dǎo)線等導(dǎo)線網(wǎng)形式。對(duì)于重要構(gòu)造物如大橋、特大橋、長(zhǎng)大隧道等，也有布設(shè)成三角網(wǎng)、線形鎖等形式。

--常規(guī)測(cè)量方法的缺陷：

1、規(guī)范對(duì)附合導(dǎo)線長(zhǎng)、閉合導(dǎo)線長(zhǎng)及結(jié)點(diǎn)導(dǎo)線間長(zhǎng)度等有嚴(yán)格規(guī)定，一般對(duì)于高等級(jí)公路均要求達(dá)到一級(jí)導(dǎo)線要求。這樣，導(dǎo)線附合或閉合長(zhǎng)度最長(zhǎng)不得超過(guò)10公里，結(jié)點(diǎn)導(dǎo)線結(jié)點(diǎn)間距不能超過(guò)附合導(dǎo)線長(zhǎng)度的0.7倍。這種要求一般在實(shí)際作業(yè)中難以達(dá)到，往往出現(xiàn)超規(guī)范作業(yè)。

2、搜集到的用于路線測(cè)量控制的起算點(diǎn)間一般很難保證為同一測(cè)量系統(tǒng)，往往國(guó)測(cè)、軍測(cè)、城市控制點(diǎn)混雜一起，這就存在系統(tǒng)間的兼容性問(wèn)題，如果用不兼容的起算點(diǎn)，勢(shì)必影響測(cè)量質(zhì)量。

3、國(guó)家大地點(diǎn)破壞嚴(yán)重，影響測(cè)量作業(yè)。由于國(guó)家基礎(chǔ)控制點(diǎn)，大多為五六十年代完成，經(jīng)過(guò)30多年，有些點(diǎn)由于經(jīng)濟(jì)建設(shè)的需要被破壞，有些點(diǎn)則由于人們?nèi)狈χR(shí)遭人為破壞。在這些地區(qū)進(jìn)行路線測(cè)量作業(yè)，往往在50公里以上均找不到導(dǎo)線的聯(lián)測(cè)點(diǎn)。這樣路線控制測(cè)量的質(zhì)量得不到保證。

4、地面通視困難往往影響常規(guī)測(cè)量的實(shí)施。一般路線的控制點(diǎn)要求布設(shè)在距路線的300米范圍內(nèi)。由于通視的原因，這一條件難以滿足，甚至在大范圍密林、密灌及青紗帳地區(qū)，根本無(wú)法實(shí)施常規(guī)控制測(cè)量。

對(duì)于長(zhǎng)大隧道，特大橋用常規(guī)測(cè)量有下列局限：

1、長(zhǎng)大隧道、特大橋等構(gòu)造物一般要求測(cè)量等級(jí)在四等以上。用常規(guī)測(cè)量方法，往往采用增加測(cè)回?cái)?shù)，延長(zhǎng)觀測(cè)時(shí)間等費(fèi)時(shí)、費(fèi)工的方法來(lái)設(shè)法提高精度。

2、長(zhǎng)大隧道、特大橋多為地形復(fù)雜困難地帶，進(jìn)行常規(guī)控制測(cè)量，為通視和網(wǎng)形，往往砍伐工作量相當(dāng)大，這樣測(cè)設(shè)費(fèi)用很大，作業(yè)艱苦。

3、長(zhǎng)大隧道及特大橋的控制網(wǎng)高精度及與路線網(wǎng)的低精度銜接，雖說(shuō)用平差方法可以得到克服，但由于地形條件困難，其聯(lián)結(jié)的測(cè)量工作量很大，且不太方便。實(shí)際工作中，構(gòu)造物的控制測(cè)量與路線的控制測(cè)量經(jīng)常出現(xiàn)脫節(jié)現(xiàn)象。

利用GPS測(cè)量能克服上述列舉的缺陷，并提高作業(yè)的效率，減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，保證了高等級(jí)公路測(cè)設(shè)質(zhì)量。

--GPS測(cè)量用于加密國(guó)家控制點(diǎn)：

京珠國(guó)道主干線粵境高速公路湯塘至廣州北二環(huán)段路線長(zhǎng)約60公里，所處地形為重丘區(qū)，路線設(shè)計(jì)為6車道。

該段有11個(gè)各種系統(tǒng)的平面控制點(diǎn)，經(jīng)過(guò)實(shí)地尋找，找出了7個(gè)，有4個(gè)被破壞，破壞中有2個(gè)國(guó)家Ⅱ等點(diǎn)。在已找出的的7個(gè)控制點(diǎn)中，國(guó)家測(cè)繪局系統(tǒng)Ⅰ等點(diǎn)1個(gè)，Ⅲ等點(diǎn)1個(gè)；城市測(cè)量系統(tǒng)點(diǎn)2個(gè)；總參軍控點(diǎn)3個(gè)。這些平面控制點(diǎn)分屬不同測(cè)量系統(tǒng)，且等級(jí)不同。

為提高京珠國(guó)道粵境高速公路湯塘至廣州北二環(huán)段測(cè)設(shè)質(zhì)量，決定在國(guó)家測(cè)繪系統(tǒng)基礎(chǔ)進(jìn)行控制點(diǎn)的加密。加密的控制點(diǎn)布設(shè)方案是：沿公路路線每10km布設(shè)一對(duì)點(diǎn)，該對(duì)點(diǎn)相距約1km，且應(yīng)通視良好。這樣，該段共設(shè)了6對(duì)GPS加密點(diǎn)，加密點(diǎn)的精度要達(dá)到四等控制網(wǎng)的要求。GPS四等網(wǎng)由18個(gè)點(diǎn)組成，其網(wǎng)形略圖如圖1。（圖1 湯塘至廣州北二環(huán)GPS四等國(guó)家大地點(diǎn)加密）

該四等網(wǎng)采用4臺(tái)Trimble SE400單頻接收機(jī)作業(yè)。該機(jī)的標(biāo)稱精度為10mm+2PPm。四等網(wǎng)的觀測(cè)時(shí)間為90min。數(shù)據(jù)采樣間隔為15s。

基線預(yù)處理采用廠家提供的TrimvecPlus軟件，平差計(jì)算采用武漢測(cè)繪科技大學(xué)編制的GPSADJ Ver2.0軟件包。

通過(guò)平差處理，該四等網(wǎng)最弱點(diǎn)位中誤差為4.11cm，平均點(diǎn)位中誤差3.18cm，最弱邊相對(duì)中誤差1/27669，平均邊長(zhǎng)相對(duì)中誤差1/453578。

整個(gè)四等網(wǎng)作業(yè)僅花4d時(shí)間。其效率較常規(guī)測(cè)量手段至少提高3倍。

在此基礎(chǔ)上，我院同湖北省測(cè)繪局、湖南省第二測(cè)繪院合作，在京珠國(guó)道主干線湖南耒陽(yáng)廣州花都段進(jìn)行了近600km的GPS加密國(guó)家控制點(diǎn)的測(cè)量。該地區(qū)路線跨越南嶺山脈，沿線山高深、植被茂盛、地形地貌復(fù)雜、通視條件極差。國(guó)家一、二等三角點(diǎn)破壞嚴(yán)重，測(cè)設(shè)內(nèi)可供利用的三角點(diǎn)稀少，在路線走廊范圍內(nèi)僅找到7個(gè)保存完好的國(guó)家三角點(diǎn)。

經(jīng)過(guò)平差處理，網(wǎng)中最弱點(diǎn)點(diǎn)位中誤差為4.13cm，最弱邊相對(duì)中誤差為1/12.5萬(wàn)?？刂凭W(wǎng)的各項(xiàng)指標(biāo)達(dá)到甚至超過(guò)國(guó)家四等網(wǎng)的技術(shù)要求。

近600km的GPS控制網(wǎng)，僅用兩個(gè)外業(yè)組，10個(gè)作業(yè)員，7臺(tái)GPS接收機(jī)，約20d的作業(yè)時(shí)間。若采用常規(guī)測(cè)量方法在相同人手的情況下，至少需要三個(gè)月的時(shí)間才能完成。

GPS測(cè)量用于隧道控制測(cè)量

在京珠國(guó)道主干線粵境高速公路翁城縣境內(nèi)有座靠椅山雙洞直線型平行隧道，初測(cè)的左、右洞起訖樁號(hào)分別為ZK144+710～ZK147+730，YK144+730～YK147+740。其洞長(zhǎng)分別為3020m和3010m。根據(jù)《公路隧道勘測(cè)規(guī)程》中對(duì)隧道類別劃分標(biāo)準(zhǔn)，屬公路特長(zhǎng)隧道，洞外測(cè)量在貫 通面上對(duì)貫通誤差影響值限值為±55mm。

靠椅山隧道地處亞熱帶地區(qū)，雨量充沛、荊剌叢生，溝深林密，野外作業(yè)條件十分艱苦，采用常規(guī)方法不僅費(fèi)時(shí)費(fèi)力，而且選點(diǎn)困難，砍伐工作量大。結(jié)合靠椅山地形特征，采用GPS測(cè)量，布設(shè)了如圖2所示的GPS控制網(wǎng)。

靠椅山隧道控制網(wǎng)由14個(gè)點(diǎn)組成，網(wǎng)中最短邊長(zhǎng)為100.842m，最大邊長(zhǎng)為3597.4m，平均邊長(zhǎng)為1104.848m。

采用Wild 200 GPS接收機(jī)進(jìn)行靜態(tài)觀測(cè)，觀測(cè)時(shí)間為20～50min，采樣率為10s，共觀測(cè)了29條基線向量。

經(jīng)過(guò)平差處理，網(wǎng)中最弱邊相對(duì)精度為1/60106，最高相對(duì)精度達(dá)1/137萬(wàn)；最弱點(diǎn)位中誤差為±0.83cm。在貫通面上貫通誤差左、右線分別為±0.707cm和±0.693cm。

通過(guò)實(shí)施GPS測(cè)量可看出：GPS測(cè)量靈活、方便，能大大節(jié)省人力、物力、減少野外砍伐工作量，減少一些不必要的過(guò)渡點(diǎn)；具有極高的精度，它完全能達(dá)到《公路勘察規(guī)程》對(duì)隧道測(cè)量的要求；較紅外儀導(dǎo)線測(cè)量，可提高效率4～5倍。

GPS用于特大橋控制測(cè)量

鄂黃長(zhǎng)江公路大橋是連結(jié)長(zhǎng)江兩岸黃岡市和鄂州市的公路特大橋。為便于大橋設(shè)計(jì)和施工，采用GPS對(duì)首選方案Ⅲ、Ⅳ橋位進(jìn)行Ⅲ等平面控制測(cè)量。布網(wǎng)設(shè)計(jì)方案為雙大地四邊形(如圖3)。垂直于江面的長(zhǎng)邊約為1200m，平行于江面的短邊約為500m。雙大地四邊形與兩個(gè)國(guó)家Ⅱ等以上大地點(diǎn)聯(lián)測(cè)。

經(jīng)過(guò)平差處理，控制網(wǎng)精度為：最弱點(diǎn)位中誤差1.93cm，最弱邊長(zhǎng)相對(duì)中誤差1/113000，滿足了Ⅲ等平面控制測(cè)量的精度要求。

GPS測(cè)量用于導(dǎo)線控制測(cè)量京深高速公路河北境高邑至邢臺(tái)段地處華北平原，地勢(shì)平坦，最大相對(duì)高差約20m，平均海拔約50m，境內(nèi)村莊較多。植被多為小麥及田間行樹。

公路及機(jī)耕道密集。

采用三臺(tái)Wild 200 GPS接收機(jī)進(jìn)行導(dǎo)線測(cè)量，作業(yè)方式采用點(diǎn)連接方式，三臺(tái)接收機(jī)同時(shí)作業(yè)。作業(yè)完后，向前滾動(dòng)(如圖4)。

?Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ分別表示觀測(cè)的同步環(huán)。

在GPS觀測(cè)之前，已作高精度紅外導(dǎo)線測(cè)量(EDM)和水準(zhǔn)測(cè)量。

通過(guò)實(shí)際測(cè)量可以看出：

l GPS觀測(cè)時(shí)間為7.5min，與常規(guī)紅外儀測(cè)量相比，時(shí)間縮短了約20min，效率為4倍；與全站儀測(cè)量相比，時(shí)間縮短約8min，效率為2倍。

l GPS導(dǎo)線測(cè)量可靠性好，平面精度和高程精度均能滿足高速公路測(cè)設(shè)的要求。

GPS測(cè)量用于攝影測(cè)量外業(yè)控制點(diǎn)測(cè)量

攝影測(cè)量一般沿飛行航攝的航線，每隔一定間隔就要在野外實(shí)地測(cè)量一定數(shù)量的平面和高程控制點(diǎn)(如圖5)。野外平高控制點(diǎn)的間隔n按地形類別及所測(cè)地形圖的比例尺而定。如1∶2000地形圖，攝影比例尺為1∶10000，間隔n一般為4～6個(gè)攝影基線。

常規(guī)的野外平高控制點(diǎn)的測(cè)量方法是先沿航攝方向布設(shè)導(dǎo)線，然后在此基礎(chǔ)上采用支導(dǎo)線方法測(cè)定航測(cè)象控點(diǎn)。這種方法主要是導(dǎo)線方式測(cè)量。

由于航攝面積較廣，對(duì)23cm×23cm象幅，1∶10000攝影比例尺，覆蓋范圍為2.3km寬，雙航線覆蓋范圍更寬，在這廣闊范圍內(nèi)進(jìn)行導(dǎo)線測(cè)量，往往由于實(shí)地條件的限制，其作業(yè)是相當(dāng)艱苦的，且工作量大，作業(yè)周期長(zhǎng)。

在京珠國(guó)道主干線粵境高速公路湯塘至廣州北二環(huán)段這60km路線的航測(cè)外業(yè)中，利用4臺(tái)TrimbleSE4000接收機(jī)，將一臺(tái)或兩臺(tái)GPS接收機(jī)固定于已知點(diǎn)上，其余GPS接收機(jī)游動(dòng)于像控點(diǎn)進(jìn)行像控點(diǎn)三維坐標(biāo)測(cè)量。全線航測(cè)像控點(diǎn)測(cè)量?jī)H用5d作業(yè)時(shí)間。

經(jīng)過(guò)平差處理，像控點(diǎn)平面點(diǎn)位精度達(dá)到了優(yōu)于0.10m的精度，最弱邊相對(duì)中誤差為1/43734。

由此可見，GPS測(cè)量作航測(cè)控制，不僅具有高精度，而且具有極大的靈活性。它改變了逐步控制的測(cè)量模式，其效率較常規(guī)方法提高5倍以上。

GPS測(cè)量用于密林、密灌地區(qū)路線控制測(cè)量

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，高等級(jí)公路開始向山區(qū)、重丘區(qū)嶺區(qū)拓展。這些地區(qū)人煙稀少，植被茂盛。成片的密林、密灌地區(qū)，水平方向通視困難，有時(shí)實(shí)施常規(guī)測(cè)量方法幾乎不可能。

在海南中線新建公路海口至屯昌段測(cè)設(shè)中，自石山至永發(fā)鎮(zhèn)約20km，植被覆蓋厚，多為有剌密灌、雜草地，人跡罕見，有多個(gè)火山口。這種地區(qū)紅外儀導(dǎo)線測(cè)量幾乎沒有可能。為提高高等級(jí)公路測(cè)設(shè)質(zhì)量，采用GPS沿路線每隔2km作一對(duì)GPS點(diǎn)，這一對(duì)GPS點(diǎn)應(yīng)保證足夠的水平通視距離。

利用這2km一對(duì)的GPS通視點(diǎn)，就可在此基礎(chǔ)上前后各支出不超過(guò)1km進(jìn)行放線測(cè)設(shè)工作，既保證了測(cè)設(shè)工作的質(zhì)量，又大大減少了作業(yè)的勞動(dòng)強(qiáng)度，加快了測(cè)設(shè)周期。

在海南中線的20km密林密灌測(cè)設(shè)中，作了11對(duì)GPS通視點(diǎn)。采用TrimbleSE4000單頻接收機(jī)在每個(gè)測(cè)站上觀測(cè)30min，數(shù)據(jù)采樣率為15s，作業(yè)方法是兩臺(tái)接收機(jī)處于固定點(diǎn)上，其余接收機(jī)游動(dòng)于密林密灌區(qū)的埋設(shè)的通視點(diǎn)上。

經(jīng)過(guò)平差處理，這22個(gè)GPS點(diǎn)的最弱點(diǎn)位精度為4.95cm，平均點(diǎn)位精度為2.85cm，平均邊長(zhǎng)相對(duì)中誤差為1/486993。

GPS應(yīng)用展望

從GPS測(cè)量中，可以看出GPS具有很大的發(fā)展前景：

首先，GPS作業(yè)有著極高的精度。它的作業(yè)不受距離限制，非常適合于國(guó)家大地點(diǎn)破壞嚴(yán)重地區(qū)、地形條件困難地區(qū)、局部重點(diǎn)工程地區(qū)等。

其次，GPS測(cè)量可以大大提高工作及成果質(zhì)量。它不受人為因素的影響。整個(gè)作業(yè)過(guò)程全由微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)控制，自動(dòng)記錄、自動(dòng)數(shù)據(jù)預(yù)處理、自動(dòng)平差計(jì)算。

第三，GPSRTK技術(shù)將徹底改變公路測(cè)量模式。RTK能實(shí)時(shí)地得出所在位置的空間三維坐標(biāo)。這種技術(shù)非常適合路線、橋、隧勘察。它可以直接進(jìn)行實(shí)地實(shí)時(shí)放樣、中樁測(cè)量、點(diǎn)位測(cè)量等。

第四，GPS測(cè)量可以極大地降低勞動(dòng)作業(yè)強(qiáng)度，減少野外砍伐工作量，提高作業(yè)效率。一般GPS測(cè)量作業(yè)效率為常規(guī)測(cè)量方法的3倍以上。

第五，GPS高精度高程測(cè)量同高精度的平面測(cè)量一樣，是GPS測(cè)量應(yīng)用的重要領(lǐng)域。特別是在當(dāng)前高等級(jí)公路逐漸向山嶺重丘區(qū)發(fā)展的形勢(shì)下，往往由于這些地區(qū)地形條件的限制，實(shí)施常規(guī)的幾何水準(zhǔn)測(cè)量有困難，GPS高程測(cè)量無(wú)疑是一種有效的手段。

第四篇：GPS在控制測(cè)量中的應(yīng)用前景

試說(shuō)明GPS在控制測(cè)量中的應(yīng)用前景

一、GPS在城市領(lǐng)域范圍控制測(cè)量中的應(yīng)用研究。為加快鄭州市城市化進(jìn)程，代寫工程管理碩士畢業(yè)論文擴(kuò)大城市規(guī)模，把鄭州建設(shè)成為國(guó)家區(qū)域性中心城市，河南目前正在實(shí)施“中心城市群”帶動(dòng)戰(zhàn)略，要在鄭東新區(qū)已經(jīng)基本成形的基礎(chǔ)上加快推進(jìn)“大鄭東新區(qū)”建設(shè)。常規(guī)控制測(cè)量如三角測(cè)量、導(dǎo)線測(cè)量，要求點(diǎn)間通視，費(fèi)工費(fèi)時(shí)，而且精度不均勻。GPS測(cè)量無(wú)需點(diǎn)間通視且能夠高精度地進(jìn)行各種控制測(cè)量。區(qū)域GPS控制網(wǎng)的特點(diǎn)是控制區(qū)域有限（或一個(gè)市或一個(gè)地區(qū)），邊長(zhǎng)短（一般從幾百米到20km），觀測(cè)時(shí)間短（靜態(tài)定位的幾十分鐘至

一、兩個(gè)小時(shí)），就其作用而言分為：1）建立新的地面控制網(wǎng)；2）檢核和改善已有地面網(wǎng)；3）對(duì)已有的地面網(wǎng)進(jìn)行加密；4）擬合區(qū)域大地水準(zhǔn)面。GPS測(cè)量技術(shù)在區(qū)域控制測(cè)量中的應(yīng)用，證明了以下結(jié)論：采用GPS技術(shù)進(jìn)行高等級(jí)控制網(wǎng)的測(cè)量具有高精度、全天候、高效率、多功能、操作簡(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn)。GPS新技術(shù)用于超大城區(qū)控制在資金和時(shí)間上有明顯優(yōu)勢(shì)。用較短的作業(yè)時(shí)間達(dá)到了預(yù)期的目的。為保證按時(shí)完成其他測(cè)繪工程打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。用較少的投入取得了控制面積100km2的測(cè)繪成果。用高精度保證了后工序各項(xiàng)成果的數(shù)學(xué)精度，該項(xiàng)目已順利通過(guò)驗(yàn)收，全部成果質(zhì)量被評(píng)為優(yōu)。

二、GPS技術(shù)在公路測(cè)量中的應(yīng)用前景探討。GPS技術(shù)應(yīng)用于公路測(cè)量是公路外業(yè)勘測(cè)的一項(xiàng)重大技術(shù)革命，其應(yīng)用及開發(fā)的前景十分廣闊。尤其是實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)(RTK)定位技術(shù)在公路測(cè)量中蘊(yùn)含著巨大的技術(shù)潛力，GPS中的RTK技術(shù)在公路測(cè)量中的應(yīng)用及其對(duì)公路勘測(cè)的巨大推進(jìn)作用。實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)(RTK)定位有快速靜態(tài)定位和動(dòng)態(tài)定位兩種測(cè)量模式，兩種定位模式相結(jié)合，在公路工程中的應(yīng)用可以覆蓋公路勘測(cè)、施工放樣、監(jiān)理和GIS(地理信息系統(tǒng))前端數(shù)據(jù)采集。GPS在公路勘測(cè)中的應(yīng)用，對(duì)高等級(jí)公路的勘測(cè)手段和作業(yè)方法產(chǎn)生了革命性的變革，極大地提高了勘測(cè)精度和勘測(cè)效率，特別是實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)(RTK)定位技術(shù)將在公路勘測(cè)、施工和后期養(yǎng)護(hù)、管理方面有著廣闊的應(yīng)用前景。

三、GPS在大地控制測(cè)量中的應(yīng)用。GPS定位技術(shù)以其精度高、速度快、費(fèi)用省、操作簡(jiǎn)便等優(yōu)良特性被廣泛應(yīng)用于大地控制測(cè)量中。GPS網(wǎng)分為兩大類：一類是全球或全國(guó)性的高精度GPS網(wǎng)，這類GPS網(wǎng)中相鄰點(diǎn)的距離在數(shù)千公里至上萬(wàn)公里，其主要任務(wù)是作為全球高精度坐標(biāo)框架或全國(guó)高精度坐標(biāo)框架，為全球性地球動(dòng)力學(xué)和空間科學(xué)方面的科學(xué)研究工作服務(wù)，或用以研究地區(qū)性的板塊運(yùn)動(dòng)或地殼形變規(guī)律等問(wèn)題。另一類是區(qū)域性的GPS網(wǎng)，包括城市或礦區(qū)GPS網(wǎng)，GPS工程網(wǎng)等，這類網(wǎng)中的相鄰點(diǎn)間的距離為幾公里至幾十公里，其主要任務(wù)是直接為國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)服務(wù)。作為大地測(cè)量的科研任務(wù)是研究地球的形狀及其隨時(shí)間的變化，因此建立全球覆蓋的坐標(biāo)系統(tǒng)一的高精度大地控制網(wǎng)是大地測(cè)量工作者多年來(lái)一直夢(mèng)寐以求的。直到空間技術(shù)和射電天文技術(shù)高度發(fā)達(dá)，才得以建立跨洲際的全球大地網(wǎng)，但由于vlbi、slr 技術(shù)的設(shè)備昂貴且非常笨重，因此在全球也只有少數(shù)高精度大地點(diǎn)，直到GPS技術(shù)逐步完善的今天才使全球覆蓋的高精度GPS網(wǎng)得以實(shí)現(xiàn)，從而建立起了高精度的（在1-2cm）全球統(tǒng)一的動(dòng)態(tài)坐標(biāo)框架，為大地測(cè)量的科學(xué)研究及相關(guān)地學(xué)研究打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。GPS網(wǎng)的特點(diǎn)是控制區(qū)域有限（或一個(gè)市或一個(gè)地區(qū)），邊長(zhǎng)短（一般從幾百米到20km），觀測(cè)時(shí)間短（從快速靜態(tài)定位的幾分鐘至一兩個(gè)小時(shí)）。由于GPS定位的高精度、快速度、省費(fèi)用等優(yōu)點(diǎn)，建立區(qū)域大地控制網(wǎng)的手段我國(guó)已基本被GPS技術(shù)所取代。就其作用而言分為建立新的地面控制網(wǎng)；檢核和改善已有地面網(wǎng)；對(duì)已有的地面網(wǎng)進(jìn)行加密；擬合區(qū)域大地水準(zhǔn)面。

第五篇：實(shí)時(shí)GPS測(cè)量在公路工程中的應(yīng)用

在GPS測(cè)量中，影響觀測(cè)精度的主要誤差可分為以下三類：

一、與GPS衛(wèi)星有關(guān)的誤差

與GPS衛(wèi)星有關(guān)的誤差主要包括衛(wèi)星的軌道誤差和衛(wèi)星鐘的誤差衛(wèi)星鐘差

由于衛(wèi)星的位置是時(shí)間的函數(shù)，因此，GPS的觀測(cè)量均發(fā)精密測(cè)時(shí)為依據(jù)，而與衛(wèi)星位置相對(duì)應(yīng)的信息，是通過(guò)衛(wèi)星信號(hào)的編碼信息傳送給接收機(jī)的。在GPS定位中，無(wú)論是碼相位觀測(cè)或是載波相位觀測(cè)，均要求衛(wèi)星鐘與接收機(jī)時(shí)鐘保持嚴(yán)格的同步。實(shí)際上，以盡管GPS衛(wèi)星均設(shè)有高精度的原子鐘（銣鐘和銫鐘），但是它們與理想的GPS時(shí)之間，仍存在著難以避免的偏差和漂移。這種偏差的總量約在1ms以內(nèi)。對(duì)于衛(wèi)星鐘的這種偏差，一般可由衛(wèi)星的主控站，通過(guò)對(duì)衛(wèi)星鐘運(yùn)行狀態(tài)的連續(xù)監(jiān)測(cè)確定，并通過(guò)衛(wèi)星的導(dǎo)航電文提供給接收機(jī)。經(jīng)鐘差改正后，各衛(wèi)星之間的同步差，即可保持在20ns以內(nèi)。

在相對(duì)定位中，衛(wèi)星鐘差可通過(guò)觀測(cè)量求差（或差分）的方法消除。

2衛(wèi)星軌道偏差

估計(jì)與處理衛(wèi)星的軌道偏差較為困難，其主要原因是，衛(wèi)星在運(yùn)行中要受到多種攝動(dòng)力的復(fù)雜影響，而通過(guò)地面監(jiān)測(cè)站，以難以充分可靠的測(cè)定這作用力，并掌握它們的作用規(guī)律，目前，衛(wèi)星軌道信息是通過(guò)導(dǎo)航電文等到的。

應(yīng)該說(shuō)，衛(wèi)星軌道誤差是當(dāng)前GPS測(cè)量的主要誤差來(lái)源之一。測(cè)量的基線長(zhǎng)度越長(zhǎng)，此項(xiàng)誤差的影響就越大。

在GPS定位測(cè)量中，處理衛(wèi)星軌道誤差有以下直種方法:

1)忽略軌道誤差

這種方法以從導(dǎo)航電文中所獲得的衛(wèi)星軌道信息為準(zhǔn)，不再考慮衛(wèi)星軌道實(shí)際存在的誤差，所以廣泛的用于精度較低的實(shí)時(shí)單點(diǎn)定位工作中。

2)采用軌道改進(jìn)法處理觀測(cè)數(shù)據(jù)

這種方法是在數(shù)據(jù)處理中，引入表征衛(wèi)星軌道偏差的改正參數(shù)，并假設(shè)在短時(shí)間內(nèi)這些參數(shù)為常量，將其與其它求知數(shù)一并求解。

3)同步觀測(cè)值求差

這一方法是利用在兩個(gè)或多個(gè)觀測(cè)站一同，對(duì)同一衛(wèi)星的同步觀測(cè)值求差。以減弱衛(wèi)星軌道誤差的影響。由于同一衛(wèi)星的位置誤差對(duì)不同觀測(cè)站同步觀測(cè)量的影響，具有系統(tǒng)誤差性質(zhì)，所以通過(guò)上述求差的方法，可以明顯的減弱衛(wèi)星軌道誤差的影響，尤其當(dāng)基線較短時(shí)，其效用更不明顯。

這種方法對(duì)于精度相對(duì)定位，具有極其重要的意義。

二 與衛(wèi)星信號(hào)傳播有關(guān)的誤差

與衛(wèi)星信號(hào)有關(guān)的誤差主要包括大氣折射誤差和多路徑效應(yīng)電離層折射的影響

GPS衛(wèi)星信號(hào)的其它電磁波信號(hào)一樣，當(dāng)其通過(guò)電離層時(shí)，將受到這一介質(zhì)彌散特性的影響，便其信號(hào)的傳播路徑發(fā)生變化。當(dāng)GPS衛(wèi)星處于天頂方向時(shí)，電離層折射對(duì)信號(hào)傳播路徑的影響最小，而當(dāng)衛(wèi)星接近地平線時(shí)，則影響最大。

為了減弱電離層的影響，在GPS定位中通常采用下面措施

(1)利用雙頻觀測(cè)

由于電離層的影響是信號(hào)頻率的函數(shù)，所以利用不同頻率的電磁波信號(hào)進(jìn)行觀測(cè)。便能多確定其影響，而對(duì)觀測(cè)量加以修正。因此，具有雙頻的GPS接收機(jī)，在精密定位中測(cè)量中得到廣泛的應(yīng)用。不過(guò)應(yīng)當(dāng)明確指出，在太陽(yáng)輻射的正午或在太陽(yáng)黑子活動(dòng)的異常期，應(yīng)盡量避免觀測(cè)。在尤其是精密定位測(cè)量。

(2)利用電離層模型加以修正

對(duì)于單頻GPS接收機(jī)，為了減弱電記屋的影響，一般是采用導(dǎo)航電文提供的電離層模型，或其它適合的電離層模型對(duì)觀測(cè)量加以修正，但是這種模型至今仍在完善之中，目前模型改正的有效率約為75％。

(3)利用同步觀測(cè)值求差

這一方法是利用兩臺(tái)或多臺(tái)接收機(jī)，對(duì)同一衛(wèi)星的同步觀測(cè)的求差，以減弱電離層折射的影響，尤其當(dāng)觀測(cè)站間的距離較近時(shí)（<20km)，由于衛(wèi)星信號(hào)到達(dá)各觀測(cè)站的路徑相近，所經(jīng)過(guò)的介質(zhì)狀況相似，因此通過(guò)各觀測(cè)站對(duì)相同衛(wèi)星信號(hào)的同步觀測(cè)值求差，便可顯著的減弱電離層折射影響，其殘差將不會(huì)超過(guò)0.000001。對(duì)于單頻GPS接收機(jī)而言，這種方法的重要意義尤為明顯。

2對(duì)流層折射的影響

對(duì)流層折射對(duì)觀測(cè)值的影響，可分為干分量與濕分量。干分量主要與大氣的濕度與壓力有關(guān)，而濕分量主要與信號(hào)傳播路徑上的大氣濕度有關(guān)。對(duì)于干分量的影響，可通過(guò)地面的大氣資料計(jì)算；濕分量目前尚無(wú)法準(zhǔn)確測(cè)定。對(duì)于輸送短的基線(<50km)，濕分量的影響較小。

關(guān)于對(duì)流層折射的影響，一般有以下幾種處理方法：

(1)定位精度要求不高時(shí)，可不考慮其影響。

(2)采用對(duì)流層模型進(jìn)行改正；

(3)采用觀測(cè)量求差的方法。與電離層的影響相類似，當(dāng)觀測(cè)站間相距不遠(yuǎn)(<20km)時(shí)，由于信號(hào)通過(guò)對(duì)流層的路徑相近，對(duì)流層的物理特性相近，所以對(duì)同一衛(wèi)星的同步觀測(cè)值求差，可以明顯的減弱對(duì)流層折射的影響。

3多路徑效應(yīng)影響

多路徑效應(yīng)亦稱多路徑誤差，是指接收機(jī)天線除直接收到衛(wèi)星發(fā)射的信號(hào)外，還可能收到經(jīng)天線周圍地物一次或多次反射的衛(wèi)星信號(hào)，信號(hào)疊加將會(huì)引起測(cè)量參考點(diǎn)（相位中心點(diǎn))位置的變化，從而便觀測(cè)量產(chǎn)生誤差，而且這種誤差隨天線周圍反射面的性質(zhì)而異，難以控制。根據(jù)實(shí)驗(yàn)資料表明，在一般反射環(huán)境下，多路徑效應(yīng)對(duì)測(cè)碼偽距的影響可達(dá)到米級(jí)，對(duì)測(cè)相偽距的影響可達(dá)到厘米級(jí)。而在高反射環(huán)境下，不僅其影響將顯著增大，而且常常導(dǎo)致接收的衛(wèi)星信號(hào)失鎖和使載波相位觀測(cè)量產(chǎn)生周跳。因此，在精密GPS導(dǎo)航和測(cè)量中，多路徑效應(yīng)的影響是不可忽視的。

目前減弱多路徑效應(yīng)影響的措施有：

(1)安置接收機(jī)天線的環(huán)境，應(yīng)避開較強(qiáng)的反射面，如水面=平坦光滑的地面以及平整的建筑物表面等。

（2）選擇造型適宜且屏蔽良好的天線等。

（3）適當(dāng)延長(zhǎng)觀測(cè)時(shí)間，削弱多路徑效應(yīng)的周期性影響。

(4)改善GPS接收機(jī)的電路設(shè)計(jì)，了減弱多路徑效應(yīng)的影響。

三、接收設(shè)備有關(guān)的誤差

與GPS接收機(jī)設(shè)備有關(guān)的誤差主要包括觀測(cè)誤差，接收機(jī)鐘差，天線相位中心誤差和載波相位觀測(cè)的整周不定性影響。觀測(cè)誤差

觀測(cè)誤差包括觀測(cè)的分辨誤差及接收機(jī)天線相對(duì)于測(cè)站點(diǎn)的安置誤差等。

根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，一般認(rèn)為觀測(cè)的分辨誤差約為信號(hào)波長(zhǎng)的1%。故知道載波相位的分辨誤差比碼相位不小，由于此項(xiàng)誤差屬于偶然誤差，可適當(dāng)?shù)卦黾佑^測(cè)量，將會(huì)明顯地減弱其影響。

接收機(jī)天線相對(duì)于觀測(cè)站中心的安置誤差，主要是天線的置不與對(duì)中誤差以及量取天線高的誤差，在精密定位工作中，必須認(rèn)真，仔細(xì)操作，以盡量減小這種誤差的影響。接收機(jī)的鐘差

盡管GPS接收機(jī)高有高精度的石英鐘，其日頻率穩(wěn)定度可以達(dá)到10的-11方，但對(duì)載波相位觀測(cè)的影響仍是不可忽視的。

處理接收機(jī)鐘差較為有效的方法是將各觀測(cè)時(shí)刻的接收機(jī)鐘差間看成是相關(guān)的，由此建立一個(gè)鐘差模型，并表示為一個(gè)時(shí)間多項(xiàng)式的形式，然后在觀測(cè)量的平差計(jì)算中統(tǒng)一求解，得到多項(xiàng)式的系數(shù)，因而也得到接收機(jī)的鐘差改正。載波相位觀測(cè)的整周未知數(shù)

載波相位觀測(cè)上當(dāng)前普遍采用的最精密的觀測(cè)方法，由于接收機(jī)只能測(cè)定載波相位非整周的小數(shù)部份，而無(wú)法直接測(cè)定開波相位整周數(shù)，因而存在整周不定性問(wèn)題。

此外，在觀測(cè)過(guò)程中，由于衛(wèi)星信號(hào)失鎖而發(fā)生的周跳現(xiàn)象。從衛(wèi)星信號(hào)失鎖到信號(hào)重新鎖定，對(duì)載波相位非整周的小數(shù)部分并無(wú)影響，仍和失鎖前保持一致，但整周數(shù)卻發(fā)生中斷而不再連續(xù)，所以周跳對(duì)觀測(cè)的影響與整周未知數(shù)的影響相似，在精密定位的數(shù)據(jù)處理中，整周未知數(shù)和周跳都是關(guān)鍵性的問(wèn)題。4 天線的相位中心位置偏差

在GPS定位中，觀測(cè)值是以接收機(jī)天線相位中心位置為準(zhǔn)的，因而天線的相位中心與其幾何中心理論上保持一致。可是，實(shí)際上天線的相位中心位置隨著信號(hào)輸入的強(qiáng)度和方向不同而有所變化，即觀測(cè)時(shí)相位中心的瞬時(shí)位置（稱為視相位中心）與理論上的本單位中心位置將有所不同，天線相位中心的偏差對(duì)相對(duì)定位結(jié)果的影響，根據(jù)天線性能的優(yōu)劣，可達(dá)數(shù)毫米至數(shù)厘米。所以對(duì)于精密相對(duì)定位，這種影響是不容忽視的。

在實(shí)際工作中，如果使用同一類型的天線，在相距不遠(yuǎn)的兩個(gè)或多個(gè)觀測(cè)站上，同步觀測(cè)同一組衛(wèi)星，那么便可通過(guò)觀測(cè)值求差，以削弱相位中心偏移的影響。需要提及的是，安置各觀測(cè)站的天線時(shí)，均奕按天線附有的方位標(biāo)進(jìn)行定向，使之根據(jù)羅盤指向磁北極。