论gps技术在地形测绘中应用

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1、论GPS技术在地形测绘中应用　　摘要：全球定位系统GPS是美国研制的新一代卫星导航系统。GPS系统可以向全球任何用户全天候地提供高精度的三维坐标、三维速度以及时间信息，应用广泛，前景远大。本文浅析了GPS技术在地形测绘中的运用。关键词：GPS技术；地形测绘；测量精度中图分类号：Q142.4文献标识码：A文章编号：引言GPS技术已经广泛应用于大地测量、工程测量、控制测量、地籍测量、精密工程测量以及车辆、船舶及飞机导航等方面。本文探讨了GPS技术在地形测绘中的应用。1、全球卫星定位系统概述1.1GPS全球卫星定位系统的组成如下图所示，GPS全球卫星定位系统主要

2、由3部分组成：GPS卫星组成的空间部分、若干地面站组成的控制部分和以接收机为主体的广大用户部分。三者既有独自的功能和作用，又是有机地组合而缺一不可的整体系统。1.2空间卫星部分7空间部分由24颗（其中有3颗是备用卫星）GPS卫星组成，如下图所示，平均分布在6个轨道面内，卫星轨道面相对地球赤道面的倾角为55°，各轨道平面升交点的赤经相差60°。卫星覆盖全球上空，保证在地球各处能时时观测到4颗以上卫星。空间卫星的作用主要是接收地面注入站发送的导航电文和其他信号，向广大用户发送GPS导航定位信号，并用电文的形式提供卫星自身的概略位置，以便用户接收使用。1.3地面

3、监控部分地面监控部分负责监控全球定位系统的工作，包括主控站（1个）、监控站（5个）和注入站（3个）。其主要作用是调整卫星的运行轨道，监控每个卫星的使用状况，统一卫星的时间，收集有关信息并对其处理等。1.4用户部分用户部分包括GPS接收机硬件、数据处理软件和微处理机及其终端设备等。GPS接收机是用户部分的核心，一般由传感器（包括主机、天线和前置放大器）、控制器和电源3部分组成。其主要功能是跟踪接收GPS卫星发射的信号并进行变换、放大和处理，以便测量出GPS卫星信号从卫星到接收机天线的传播时间；解释导航电文，实时地计算出测站的三维位置，甚至三维速度和时间。GP

4、S接收机的基本类型分导航型、授时型和大地型。大地型接收机的类型分为单频（L1）型和双频（L1，L2）型，而双频型接收机又有C/A码相关和C/A码、尸码相关两种。7在精密定位测量工作中，一般采用大地型双频接收机或单频接收机。单频接收机适用于10km左右或更短距离的精密定位测量，其相对精度能达到（5mm+1ppmD），D为基线长度。而D为基线长度。而双频接收机由于能同时接收卫星发射的两种频率（L1，L2）的载波信号，故可进行长距离的精密定位测量，其相对精度可优于（5mm+1ppmD），双频接收机已成为广泛应用的主流机型。1.5GPS观测数据处理7GPS数据预处

5、理是对原始观测数据进行编辑、加工与整理、分流出各种专用的信息文件，为进一步的平差计算做准备。从原始记录中，通过解码将各项数据分类整理，剔除无效观测值和信息，形成各种数据文件，如星历文件、观测文件和测站信息文件等，然后进行观测数据的平滑、滤波、周跳探测、载波相位观测值的修复以及对观测值进行各项必要的改正。观测成果的外业检核是确保外业观测质量，实现预期定位精度的重要环节。所以当观测结束后，必须在测区及时对外业的观测数据质量进行检核和评价，以便及时发现不合格的数据，并根据情况采取淘汰或重测、补测措施。同步观测数据的检核，主要指观测数据的剔除和观测值的残差之差。应

6、用GPS技术进行土地利用调查控制测量，首先应对原始观测数据进行预处理，解算出各基线向量，然后再对同步观测数据进行检核、重复边的检核以及环闭合差的检核，并且3种检核应满足现行GPS测量规范的精度指标要求。观测数据预处理完毕之后，根据预处理所获得的标准化数据文件，便可以观测数据的平差计算。以所有独立基线组成闭合图形，以三维基线向量及其相应方差作为观测信息，以一个点的WGS-84系三维坐标作为起算依据，进行GPS网的三维无约束平差。2、GPS技术在地形测绘中的运用2.1技术指标选用Timble系列双频GPS接收机进行观测，接收机标称精度为5mm±1×10-6mm

7、。2.2外业观测方法用6台GPS接收机进行同步观测，GPS网外业观测由西向东以边连接方式构网观测。接收机的天线利用脚架安置在标志中心的垂线方向上，用测前经过检验、校正的光学对点器进行对中、整平，中误差小于3mm。天线量高使用特制的测高尺，测前测后各量1次，取位至0.001m，取其中数分别记录到外业记录手簿上。观测完后构成GPS基线向量网，网中几何图形基本是三角形，各测站数据剔除率小于10%，外业观测数据良好。2.3内业解算2.3.1数据处理7外业数据处理使用美国Trimble公司出版的TGO116商业软件包。外业当天的数据采集后即传输到计算机，并将外业记录

8、的天线高度输入计算机，然后使用多基线批处理程序进行自动数据处理，同