GPS測量技術(shù)在公路測量中的原理及應用
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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?；鶞收緦⒆陨硇畔⑴c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。
2GPS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。
(5)操作簡(jiǎn)便。GPS測量的自動(dòng)化程度很高，在觀(guān)測中測量員的主要任務(wù)是安裝并開(kāi)關(guān)儀器、量取儀器高和監視儀器的工作狀態(tài)，而其它觀(guān)測工作如衛星的捕獲，跟蹤觀(guān)測等均由儀器自動(dòng)完成。
(6)全天候作業(yè)。GPS觀(guān)測可在任何地點(diǎn)，任何時(shí)間連續地進(jìn)行，一般不受天氣狀況的影響。
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