GPS在公路測量中的應用

1 GPS 測量簡(jiǎn)介

全球定位系統(GPS) 是美國國防部主要為滿(mǎn)足軍事部門(mén)對海上、陸地和空中設施進(jìn)行高精度導航和定位的要求而建立的。該系統從本世紀70 年代初開(kāi)始設計、研制。GPS 具有全天候提供高精度的連續實(shí)時(shí)三維導航、定位能力。自1980 年第一臺商用GPS 接收機問(wèn)世以來(lái),隨著(zhù)GPS 工作衛星的不斷入軌和GPS 接收機性能的不斷提高和改進(jìn),GPS測量技術(shù)已廣泛應用于我國國民經(jīng)濟建設的各個(gè)部門(mén)。

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需要較長(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)容易夫鎖,夫鎖后的重新初始化要占去許多時(shí)間,因此,實(shí)際做作業(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)測數據一起實(shí)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(包括無(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. 利用數據實(shí)時(shí)傳輸系統,流動(dòng)站可以隨時(shí)調閱基準站的工作狀態(tài)和設站信息. 這對于保證成果質(zhì)量的排除

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)數據鏈傳輸至流動(dòng)站,流動(dòng)站將從基準站接收到的信息與自身采集的觀(guān)測數據組成差分觀(guān)測值. 在整周未知數解算出臺后,即可進(jìn)行每個(gè)歷元的實(shí)時(shí)處理. 只要保持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.

由于公路建設無(wú)論是在測量原則,還是在測量精度和作業(yè)方法等方面有自己的特點(diǎn)。公路路線(xiàn)一般處在一條帶狀走廊內。其平面控制測量往往采用導線(xiàn)形式,這包括附合導線(xiàn)、閉合導線(xiàn)、結點(diǎn)導線(xiàn)等導線(xiàn)網(wǎng)形式。目前GPS 測量技術(shù)在公路測設中主要用于建立公路工程測量控制網(wǎng)及動(dòng)態(tài)RTK 測量。下面結合GPS 使用情況對公路GPS 控制測量作一簡(jiǎn)要介紹。

2 GPS測量的特點(diǎn)

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

(1)測站之間無(wú)需通視。測站間相互通視一直是測量學(xué)的難題, GPS這一特點(diǎn), 使得選點(diǎn)更加靈活方便,但測站上空必須開(kāi)闊, 以使接收GPS衛星信號不受干擾。

(2)定位精度高。一般雙頻GPS接收機基線(xiàn)解精度為5mm+1ppm, 隨著(zhù)距離的增長(cháng), GPS測量?jì)?yōu)越性愈加突出。

(3)觀(guān)測時(shí)間短。采用GPS布設一般等級的控制網(wǎng)時(shí), 在每個(gè)測站上的觀(guān)測時(shí)間一般在1-2小時(shí)左右, 采用快速靜態(tài)定位的方法, 觀(guān)測時(shí)間更短。

(4)提供三維坐標。GPS測量在精確測定觀(guān)測站平面位置的同時(shí), 可以精確測定觀(guān)測站的大地高程。