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      淺談GPS測量技術(shù)的應(yīng)用

      2011-08-15 00:52:53安延云
      科技傳播 2011年13期
      關(guān)鍵詞:選點全球衛(wèi)星測站

      安延云

      天津市海岸帶工程有限公司,天津 300384

      近年來,GPS系統(tǒng)因具有全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)以全天候、高精度、自動化、高效益等功能,能為各類用戶提供精密的三維坐標(biāo)、速度和時間等優(yōu)點,成功地應(yīng)用于大地測量、工程測量、工程變形測量、等多種學(xué)科,其技術(shù)的應(yīng)用已遍及我國國民經(jīng)濟(jì)的各個領(lǐng)域,取得了好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。

      1 GPS技術(shù)現(xiàn)狀

      GPS全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)(Globle Positioning System)是一種結(jié)合衛(wèi)星及通訊發(fā)展的技術(shù),利用導(dǎo)航衛(wèi)星進(jìn)行測時和測距。全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)(簡稱GPS)是美國從上世紀(jì)70年代開始研制,于1994年全面建成,具有全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)以全天候、高精度、自動化、高效益等功能,能為各類用戶提供精密的三維坐標(biāo)、速度和時間等優(yōu)點,成功地應(yīng)用于大地測量、工程測量、工程變形測量、等多種學(xué)科。GPS接收機的結(jié)構(gòu)分為天線單元和接收單元兩大部分。對于測地型接收機來說,其是實現(xiàn)測地定位的基本條件,接收機有單頻與雙頻之分,一般來說,雙頻GPS接收機對比與單頻接收機可以提供更為快速、更為精確、可靠的解算,具有安全有效地進(jìn)行靜態(tài)、快速靜態(tài)和動態(tài)測量的功能,可升級的DSM232型號,也可以升級到包含RTK功能;單頻機適宜于短基線測量(例如不超過20km),最吸引人的是它良好的性能價格比。RTK系統(tǒng)由GPS接收設(shè)備、無線電通訊設(shè)備、電子手薄及配套設(shè)備組成,它是建立在全球定位系統(tǒng)(GPS)基礎(chǔ)之上的實時動態(tài)定位技術(shù),完全可以滿足控制測量、地形測圖、工程放樣的要求。但由于GPS系統(tǒng)在軌衛(wèi)星有限,在對空條件不好的測區(qū),不能提供所保證的功能,是影響流動站定位精度的一個重要誤差源。實踐表明,單頻GPS系統(tǒng)由于不能有效消除電離層延遲影響,存在著很大的局限性和片面性。隨著美國全球定位系統(tǒng)(GPS)和蘇聯(lián)全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)(CLONASS)的不斷完善,這種高精度定位、高靈敏度快速定位模式為用戶提供了更為完善的接收設(shè)備,實現(xiàn)了GPS 接收設(shè)備的新水平。

      2 GPS測量的優(yōu)越性

      1)測站間無須通視。GPS測量不要求測站之間互相通視只需測站上空開闊即可因此可節(jié)省大量的造標(biāo)費用。GPS這一特點,使得圖形注記更加快捷、方便,用戶可根據(jù)實際情況自由設(shè)置其顯示、輸出的狀態(tài)。CPS測量只要求測站上空開闊,與衛(wèi)星間保持通訊即可,不要求測站之間互相通視,因而不再需要建造覘標(biāo);

      2)定位精度準(zhǔn)確。 一般雙頻GPS接收機(標(biāo)稱精度5mm+1ppm·D,D以km計),而紅外儀器的標(biāo)稱分辨率為5mm+5ppm, GPS測量精度與其旗鼓相當(dāng),但隨著間隙距離的進(jìn)一步增加,GPS測量更具有優(yōu)越性;

      3)能夠提供三維坐標(biāo)。GPS測量相對經(jīng)典的測量技術(shù),具有定位精度高、觀測時間短、操作簡便、全天候作業(yè)等優(yōu)點,可同時精確測定測站點的三維坐標(biāo),其高程精度已可滿足四等水準(zhǔn)測量的要求。

      3 應(yīng)用分析

      3.1 技術(shù)設(shè)計

      1)基礎(chǔ)資料和設(shè)計依據(jù)。GPS測量的技術(shù)設(shè)計主要依據(jù)建設(shè)部《關(guān)于發(fā)送1990年工程建設(shè)工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)(建設(shè)部部分)制訂、修訂計劃的通知([1990]建標(biāo)第407號)要求,由北京市測繪設(shè)計研究院主編的《城市測量規(guī)范》、2001年發(fā)布的國家標(biāo)準(zhǔn)《全球定位系統(tǒng)城市測量技術(shù)規(guī)程》及工程測量的施工圖紙、施工合同、有關(guān)政策、規(guī)范制定的;

      2)設(shè)計精度。根據(jù)工程需要與現(xiàn)場條件布設(shè)全面網(wǎng)或越級布網(wǎng)的情況,選擇平面控制網(wǎng)分兩級布設(shè),首級為GPS控制網(wǎng),二級為精密導(dǎo)線網(wǎng)。要求一級導(dǎo)線的平均邊長不應(yīng)超過1Km,導(dǎo)線相對|司合差三1;150000,GPS標(biāo)稱精度,固定誤差不大于5mm,相對誤差不大于1×10-6。同時,在測區(qū)范圍內(nèi)及周邊區(qū)域選擇了9個滿足GPS觀測條件的原城市高等級控制點,作為起算數(shù)據(jù)選擇的依據(jù)或作為重合點;

      3)基準(zhǔn)設(shè)計和網(wǎng)形設(shè)計。保證很好地控制該工程的施工,設(shè)置了獨立的平面控制網(wǎng),由12個GPS控制點組成,其中聯(lián)測已知平面控制點2個(I12,I13),高程控制點5個(I12,I13,105,109,110)。同時,在測區(qū)范圍內(nèi)及周邊區(qū)域選擇了9個滿足GPS觀測條件的原城市高等級控制點,作為起算數(shù)據(jù)選擇的依據(jù)或作為重合點;

      4)觀測計劃。根據(jù)編制的GPS衛(wèi)星可見性預(yù)報表及衛(wèi)星的幾何圖形強度(其PDOP值不應(yīng)大于6),選擇最佳觀測時段,并注意手機、步話機等設(shè)備的使用,并編排作業(yè)調(diào)度表。

      3.2 選點

      GPS測站間無須通視GPS測量不要求測站之間互相通視只需測站上空開闊即可,圖形結(jié)構(gòu)也比較靈活,而且網(wǎng)的圖形結(jié)構(gòu)也比較靈活,所以選點工作較經(jīng)典控制測量的選點工作簡便。但考慮特殊環(huán)境下GPS準(zhǔn)動態(tài)測量模式在大比例尺地形測量中獨特的優(yōu)越性,所以在選點時最好可以選擇與某一點通視,以備后續(xù)工作使用;點位目標(biāo)要顯著,視場周圍15°以上不應(yīng)有障礙物,以減少GPS信號被遮擋或障礙。

      3.3 觀測

      根據(jù)GPS作業(yè)調(diào)度表的測時段、觀測時間、測站編號、控制點名稱、接收機編號,采用長時間GPS靜態(tài)相對定位等方法來確定,觀測過程中PDOP值不大于6,一般小于4,衛(wèi)星高度角大于15°,有效衛(wèi)星數(shù)大于4,一般大于5。

      4 結(jié)論

      通過以上分析,科技的飛速發(fā)展,工程測量的技術(shù)面貌發(fā)生了深刻的變化,并取得很大的成就,GPS系統(tǒng)具有設(shè)備獨特新穎、技術(shù)含量極高,并具有精度高、速度快、功能全等優(yōu)點,因此,在工程測量上將有很大的發(fā)展空間,為工程的施工質(zhì)量提供可靠的基礎(chǔ)保障。

      [1]焦素朝.GPS在三峽二期工程施工控制測量中的應(yīng)用[J].中國三峽建設(shè),2009(11).

      [2]周建鄭.GPS測量定位技術(shù)[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2008.

      [3]孔祥元,梅是義.控制測量學(xué)(下)[M].武漢:武漢大學(xué)出版社,2009.

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