GPS工程测量及数据处理论文答题.doc

 PAGE \* MERGEFORMAT 8  PAGE \* MERGEFORMAT 1 GPS工程测量及数据处理研究论文 摘 要：GPS测量技术具有测量时间短、技术含量高、精确度高等优点，在工程测量实践中发挥着越来越重要的作用。本文主要通过介绍GPS的系统组成、工作原理、技术特点等基本情况，系统总结了GPS技术在工程测量中的应用情况，及其在工程测量后的数据处理方法。 Ⅲ关键词：全球定位系统； GPS测量技术； 工程测量； 应用;静态测量；动态测量；数据处理 GPS和工程测量等相关概念 GPS相关概念 1.1.1 GPS概念 GPS是英文Navigation Satellite Timing And Ranging／Global Positioning System卫星测时测距导航／全球定位系统）的简称，而其中文简称为“球位系”。GPS是20世纪70年代由美国陆海空三军联合研制的新一代空间卫星导航定位系统。其主要目的是为陆、海、空三大领域提供实时、全天候和全球性的导航服务，并用于情??收集、核爆监测和应急通讯等一些军事目的，是美国独霸全球战略的重要组成。经过20余年的研究实验，耗资300亿美元，到1994年3月，全球覆盖率高达98％的24颗GPS卫星星座己布设完成。 1.1.2 GPS技术 GPS定位技术的高度自动化及其所达到的高精度和具有的潜力，也引起了广大测量工作者的极大兴趣。当时GPS定位基本上只有一个作业模式——静态相对定位，两台或若干台GPS接收机安置在待定点上，连续同步观测同一组卫星1-2h或更长一些时间，通过观测数据的后处理，给出各待定点间的基线向量，在采用广播星历的条件下，静态定位可取得5mm＋1×10－6D（双频）或10mm＋2×10－6D（单频）基线解精度。随着技术的发展，快速静态定位为短基线测量作业闯出了一条新路，大大提高了GPS测量的劳动生产率。一对GPS测量系统（双频）在10km以内的短边上，正常接收4-5颗卫星5min左右，即可获取5-10mm＋1×10－6D的基线精度， 与1-2h 甚至更长时间静态定位的结果不相上下。各个GPS测量厂商看好这个大趋势，纷纷推出各自的GPS 测量新产品。有的把这种新型产品称之为GPS全站仪，有的称之为RTK（实时动态测量），有的称之为RTKGPS。总之，GPS测量理论与设备的不断发展，使得GPS测量技术日趋成熟，GPS测量功能更加完善，GPS测量应用面更广，并且GPS测量设备价格变得低廉，操作更加简便，使GPS测量更加实用化和自动化。20 世纪80年代以来，随着GPS定位技术的出现和不断发展完善，使测绘定位技术发生了革命性的变革，为工程测量提供了崭新的技术手段和方法。 长期以来用测角、测距、测水准为主体的常规地面定位技术，正在逐步被以一次性确定三维坐标的、高速度、高效率、高精度的GPS技术所代替；定位方法已从静态扩展到动态；定位服务领域已从导航和测绘领域扩展到国民经济建设的广阔领域。 1.1.3 GPS卫星测量原理 GPS卫星定位测量是通过用户接收机接收GPS卫星发射的信号来测定所在位置的坐标的，粗略的来讲，GPS卫星信号包括测距码信号（P码和C／A码信号）、导航电文（D码，即数据码信号）和载波信号。 GPS系统是一种采用距离交会法的卫星导航定位系统。就是在需要定位的位置 p点架设GPS接收机，在某一时刻同时接收了3颗（a、b、c）以上的GPS卫星所发出的导航电文，通过一系列数据处理和计算可求得该时刻GPS接收机至GPS卫星的距离Sap、Sbp、Scp，同样通过接收卫星星历可获得该时刻这些卫星在空间的位置（三维坐标）。从而用距离交会的方法求得p点的三维坐标（Xp，Yp，Zp），其数学式为：Sap2＝［（Xp－Xa）2＋（Yp－Ya）2＋（Zp＋Za）2］ Sbp2＝［（Xp－Xb）2＋（Yp－Yb）2＋（Zp＋Zb）2］ Scp2＝［（Xp－Xc）2＋（Yp－Yc）2＋（Zp＋Zc）2］ （1） 式（1）中（Xa，Ya，Za），（Xb，Yb，Zb），（Xc，Yc，Zc）分别为卫星 a，b，c在t时刻的空间直角坐标。在GPS测量中通常采用两类坐标系统，一类是在空间固定的坐标系统，另一类是与地球体相固联的坐标系统，称地固坐标系统，在公路工程控制测量中常用地固坐标系统。（如：WGS－84世界大地坐标系和1980年西安大地坐标系）在实际使用中需要根据坐标系统间的转换参数进行坐标系统的变换，来求出所使用的坐标系统的坐标。这样更有利于表达地面控制点的位置和处理GPS 观测成果，因此在测量中被得到了广泛的应用。 1.1.4 GPS 测量的技术特点 相对于常规的测量方法，GPS测量拥有诸多优势特点。 （1）测站之间无需通视：这一特点使得选点更加灵活方便，但测站