GPS技术及其在工程测量中的应用研究.doc

　　GPS技术及其在工程测量中的应用研究 邓绍云 （新疆应用职业技术学院，新疆 奎屯 833200） 【摘要】本文对GPS技术研究的背景进行了叙述，对GPS的工作原理进行了阐述，对GPS测量的优缺点进行了分析，并对GPS技术在工程测量中的具体应用展开了阐述，并对GPS测量技术日后的开发应用前景进行了展望。 .jyqkeasurements easurements the development and application of technology in the future prospected. 【Key ing And Ranging Global Positioning System的简称）。GPS系统包括三大部分：空间部分——GPS卫星星座，地面测控部分——地面监控系统，用户设备部分——GPS信号接受机。其以全天候、高精度、定位速度快、布点灵活和操作方便等特点而广泛应用于测绘、工程建设、安全监督、物流、军事、导航及其相关学科领域。目前，测量学中经典平面控制测量正在逐步被GPS测量技术所代替。 1　研究背景 随着我国社会的进步，经济的发展，工程规模的增大，工程测量的工作量越来越大，这就要求人们加快工程测量的进度、速度，同时工程规模的增大和重要性的突显，要求工程质量的提高，这就要求工程测量速度加快的同时要确保工程测量的质量。传统的光学水准仪和光学经纬仪测量的速度及精度有限，这就促使电子水准仪和电子经纬仪的产生和应用，而电子水准仪和电子经纬仪的测量速度还是有限，精度也不是很高，全站仪的产生将电子水准仪和电子经纬仪合二为一，大大地提升了测量的工作速度和效率。但全站仪的测量工作还是得有个人手持反光镜对光反射以求全站仪感应测算，工作效率应测量者的业务水平的精深程度而制约，测量速度和效率还是对于庞大的工程规模和快马加鞭的工程进度要求和质量要求日趋严格的时代要求还是有距离。 传统常规的工程测量具有如下缺陷：1）测量规范对附合导线长、闭合导线长及结点导线间长度等有严格规定。2）工程建设地域所能搜索到的测量控制的起算点间一般很难得到保证为同一测量系统。3）国家大地点破坏严重影响测量作业。4）地面通视困难往往影响工程测量的实施。 在这样的一个时代背景下，GPS突显其能，在工程测量中大显手脚，被日益广泛地应用于工程测量和工程建设过程中。 2　GPS测量的工作原理[1] 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: 式（1）中（xa，ya，za）、（xb，yb，zb）、（xc，yc，zc）分别为卫星 a, b, c在ti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，在工程控制测量中常用地固坐标系统。实际工程测量实践中，我们需要根据坐标系统间的转换关系来进行坐标系统的变换，以求出实际使用的坐标系统中的坐标。如此才能更有利于表达工程地面控制点的位置和处理工程观测数据，只有这样才能更好地将GPS测量仪器应用于工程测量实践中。 3　GPS测量的优势[2] GPS测量是现代测量技术极大提升，是种高科技产物，是通讯遥感技术和测量技术的高度结合。GPS测量的优势在于：其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，此外其测量的速度之快惊人。 原先刚开发研制出来的恶GPS定位基本上只有一个作业模式———静态相对定位,其速度和精度均为有限。后期随着科学技术的发展,快速静态定位方法和方式大大提高了GPS测量的劳动生产率。测量精度和速度的要求，促使各种GPS测量仪器推陈出新，GPS全站仪（有的称之为RTK﹤实时动态测量﹥,有的称之为RTK GPS）也研制并生产和应用于工程测量实践中。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测量设备越来越小型化、价格低廉化、操作简便化，携带便携化。使GPS测量更加朝着实用化和自动化和高效化方向发展。近年来，随着GPS定位技术的出现和不断发展与完善,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。原先以测角、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，从而使得工程测量更加精准、高效、快速和方便与实用及自动等等。 对照于其他传统