GPS测量技术及其在工程测量中应用
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GPS测量技术及其在工程测量中的应用
摘要:当前,我国的gps测量技术在工程测量中的使用已经愈来愈广泛,同时满足了工程测量的高精度要求。
本文首先通过介绍gps 测量技术的基本原理及特征,结合gps在工程测量中的应用实例,对gps测量技术在工程测量中的应用进行归类分析。
关键词:gps测量技术;静态测量;动态测量;应用
中图分类号:p228.4 文献标识码:a 文章编号:
随着高科技的进步与发展,gps测量技术在各大工程测量项目中的应用已经越来越广泛,gps测量技术不仅具备高精度、高速度,同时具有全天候性、实时性的优点,传统的常规测量方法正逐步被gps测量技术所替代。
1gps测量技术
1.1gps测量技术概述
gps测量技术通过将用户接收机接收gps卫星发射的信号求解基线向量,从而求解出测量点的具体位置三维坐标。
它包括静态相对定位测量与动态相对定位测量,同时具有高精度、高自动化、高实时性、高速度的特点,为工程测量提供了创新的高技术手段。
当前,gps测量技术已广泛应用于工程测量、航空摄影测量等,其中工程测量的应用包括工程测量控制网的布设、点位选择等,gps测量技术起着重要作用。
1.2gps技术的测量原理
gps测量技术主要是以观测站与gps卫星间的距离作为基本观测
量。
1.2.1伪距测量
通过卫星接收机,将所接收的gps卫星发射测距及电文内容,计算卫星信号从发射到传达用户接收机所需时间,确定卫星与接收机天线间的距离。
由于卫星钟与用户接收机钟存在同步差,导致伪距测量所测距离并非真实值,即伪距。
1.2.2载波相位测量
通过测量gps卫星载波信号在其传播路径的相位变化值,以此求解、确定信号传播的距离。
载波相位测量法的精度性较伪距测量高,一般使用载波相位测量进行相对定位。
1.3gps测量技术的特征
1.3.1gps测量技术精度高
gps测量技术的测量精度较其他传统测量方式高,其精度可达厘米级与分米级。
gps在小于50千米的基线上,其定位精度可达1~2×10-6,而对于100千米至500千米的基线上,其相对定位精度可达10-6~10-7。
由此可见,基线越长,其精度性越高。
1.3.2gps测量技术观测时间短
gps测量技术所需观测时间较短,静态相对定位一般需要的观测时间仅为40分钟至180分钟;而动态相对定位所需观测时间一般仅需几分钟,甚至几秒钟即可。
1.3.3gps测量技术的自动性高
gps测量过程中的主要工作一般包括量取仪器的高度、开关仪器
及检测仪器。
其操作简洁方便,可见gps测量技术具有极高的自动化水平。
1.3.4gps测量站之间无需互相通视
gps测量过程中观测站之间无需互相通视,使得点位的选择范围更广,观测经费更低,所需观测时间更短。
另外,在gps点位选择与布设时,可以通过布设点位为至少有一个方向通视,以便采用其他传统测量方法进行共同观测。
2gps测量技术在工程测量中的应用研究
2.1gps测量技术在点位选择中的应用
gps测量技术的应用中,其测量观测站不需相互通视,其点位选择范围较广,而且便于控制。
2.1.1点位选择的准备工作
在采用gps测量技术进行点位选择之前,应当首先收集、了解工程测量区域的具体情况,包括地理位置、点位数量、点位分布情况及原有点位的实际分布情况,便于在进行点位选择时选择最恰当的观测位置,为工程测量项目的顺利开展拉开帷幕。
2.1.2gps测量技术在点位选择中的具体应用
(1)为了保证gps测量技术在整个工程测量项目中能顺利进行观测,减少多路径误差及便于发播传送差分改正信号,应当选择视野较为宽阔的地方,而且周围障碍物的高度角必须在10°以下。
(2)为了保证在gps测量过程中,gps卫星信号不被各类电磁波所干扰,必须保证所选择的观测点位稳固,而且周围两百米以内不
能有强电磁波干扰源,包括高压输电线及无线电发射设施等,即点位的选择应避免处于大片水域或者高层建筑之中。
2.2gps测量技术在工程测量的观测时段选择中的应用
根据文中所述,gps测量技术主要通过gps卫星定位信号,进而求解测量点的空间位置及三维坐标。
为了保证在工程测量的过程中,能观测到精度高、数量足够的卫星,降低大气折射对工程测量成果的影响,对于所观测的卫星高度角要求也较高,其高度角不能低于10度至15度,以此保证所观测的卫星对观测站构成的几何图形强度足够。
因此,只能通过精密卫星星历与观测的坐标,从而选择恰当的观测时段对卫星进行观测,保证观测点所观测到的空间距离的精度性,以便求解准确的空间三维坐标,使得工程测量的观测成果达到最佳程度。
2.3gps测量技术在静态相对定位中的应用
2.3.1静态gps相对定位分析
gps静态相对定位主要是指通过两台或两台以上的卫星接收机进行卫星信号的接受,接着对采集到的数据进行分析、处理,求解出精确的测区空间位置,即三维坐标。
gps静态相对定位的高精度性,可以根据测量区域中某点的具体坐标位置,从而求出其他点的精确坐标位置。
在工程测量中,静态gps测量技术一般用于建立工程控制网,接着使用其他测量方法对附合导线进行加密测量。
当前,静态gps相
对定位技术应用于我国野外工程测量愈来愈广泛,包括地球定位测量、大型工程野外涵洞、隧道定位测量、位移监测等工程测量项目。
常规的工程测量技术不仅程序复杂,而且测量成果精度性比较低,而静态相对定位技术的使用,使得我国工程测量事业发展前景更为广阔。
同时,静态gps相对定位技术的使用不受天气环境、气候所限制,不仅减少了成果干扰因素,而且提高了整体观测精确度及观测效率。
2.3.2静态gps相对定位应用实例分析
在我国的工程测量项目中,航空摄影测量对精度及技术的要求是相当高的,静态gps相对定位技术的使用,提高了航空摄影测量图像的控制点数量及精度,以便图像可以自行纠正。
gps静态相对定位技术使得所观测的图像简便易懂,便于工作人员对其进行分析、处理、研究。
2.4gps测量技术在动态相对定位中的应用
2.4.1动态gps相对定位分析
gps动态相对定位指的是通过使用gps信号对观测目标相对于其他参照物的位置、时间、形态、速度、加速度等动态参数进行观测、分析。
gps实时动态定位主要是利用设置在运动载体上的gps卫星信号接收机对gps信号接收机天线所在的位置进行实时观测。
动态gps相对定位主要是通过一台固定的信号接收机作为基准站,而其他的接收机则处于运动状态之中,作为流动站,它通过求解基准站与流动站直接的信号差别,得出各个流动站在各个时刻的位移及空
间位置坐标。
一方面,动态gps相对定位通过及时将基准站的观测信息、数据传播到流动站,形成数据链,便于基准站将观测的信息及时传播至流动站,从而对数据进行分析对比,此种数据分析方法称为及时处理方法。
另一方面,动态gps在观测后期对所测得的差分数据仅作相关数据处理,而非传输至流动站,即滞后处理方法。
2.4.2动态gps相对定位的应用实例
动态gps相对定位主要用于对道路的勘测工程之中,为道路勘测作出直线及曲线的定位,对于道路的维修与养护具有极大意义,不仅可以减少工程量,还可以降低整体养护费用,提高效率。
3结语
随着工程测量项目对测量精度、速度、技术各方面要求的提升,传统的常规测量方法已经不能满足当前工程测量对其要求。
同时,随着gps测量技术的不断发展与进步,gps测量技术在工程测量中的应用前景必将更为广阔。
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