gps测量技术工作原理和实践应用

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1、GPS测量技术工作原理和实践应用　　摘要：介绍了GPS系统在测量技术上的工作原理，简述了GPS在工程测量中所发挥的功能，并结合工程实践经验，总结了GPS在工程测量中的应用及注意的事项。关键词：GPS坐标系统；工程测量；实例应用中图分类号：{P286文献标识码：A文章编号：全球定位系统（简称GPS）于1994年在美国全面建成。是以卫星为基础的无线电卫星导航定位系统，具有全能性、全球性、全天候、连续性和实时性的精密三维导航与定位功能，而且具有良好的抗干扰性和保密性。本文介绍GPS在山区工程测量中的应用，并提出几点体会。1

2、GPS坐标系统1．1GPS构成GPS主要由空间卫星星座、地面监控站及用户设备三部分构成。（1）GPS空间卫星星座由21颗工作卫星和3颗在轨备用卫星组成。24颗卫星均匀分布在6个轨道平面内，轨道平面的倾角为55°，卫星的平均高度为20200km，运行周期为11h58min。卫星用L波段的两个无线电载波向广大用户连续不断地发送导航定位信号，导航定位信号中含有卫星的位置信息，使卫星成为一个动态的已知点。在地球的任何地点、任何时刻，在高度角15°以上，平均可同时观测到6颗卫星，最多可达到9颗。7（2）GPS地面监控站主要由分

3、布在全球的一个主控站、三个注入站和五个监测站组成。主控站根据各监测站对GPS卫星的观测数据，计算各卫星的轨道参数、钟差参数等，并将这些数据编制成导航电文，传送到注入站，再由注入站将主控站发来的导航电文注入到相应卫星的存储器中。（3）GPS用户设备由GPS接收机、数据处理软件及其终端设备（如计算机）等组成。GPS接收机可捕获到按一定卫星高度截止角所选择的待测卫星的信号，跟踪卫星的运行，并对信号进行交换、放大和处理，再通过计算机和相应软件，经基线解算、网平差，求出GPS接收机中心（测站点）的三维坐标。1．2GPS定位原理

4、GPS定位是根据测量中的距离交会定点原理实现的［2］。如图1所示，在待测点D设置GPS接收机，在某一时刻同时接收到3颗（或3颗以上）卫星A、B、C所发出的信号。通过数据处理和计算，可求得该时刻接收机天线中心（测站点）至卫星的距离L1、L2、L3。根据卫星星历可查到该时刻3颗卫星的三维坐标（Xj，Yj，Zj），j＝1，2，3，从而由下式解算出D点的三维坐标（X，Y，Z）：L12=(X-X1)2+(Y-Y1)2+(Z-Z1)2L22=(X-X2)2+(Y-Y2)2+(Z-Z2)2L13=(X-X3)2+(Y-Y3)2+(

5、Z-Z3)21．3GPS测量的特点7相对于常规测量来说，GPS测量主要有以下特点：①测量精度高。GPS观测的精度明显高于一般常规测量，在小于50km的基线上，其相对定位精度可达1×10－6，在大于1000km的基线上可达1×10－8。②测站间无需通视。GPS测量不需要测站间相互通视，可根据实际需要确定点位，使得选点工作更加灵活方便。③观测时间短。随着GPS测量技术的不断完善，软件的不断更新，在进行GPS测量时，静态相对定位每站仅需20min左右，动态相对定位仅需几秒钟。④仪器操作简便。目前GPS接收机自动化程度越来越

6、高，操作智能化，观测人员只需对中、整平、量取天线高及开机后设定参数，接收机即可进行自动观测和记录。⑤全天候作业。GPS卫星数目多，且分布均匀，可保证在任何时间、任何地点连续进行观测，一般不受天气状况的影响。⑥提供三维坐标。GPS测量可同时精确测定测站点的三维坐标，其高程精度已可满足四等水准测量的要求。2实例应用2．1工程概况本工程由河北省第二建筑工程公司承建，项目位于河北省保定市，先期项目为联排、别墅、小高层，楼号较多，项目东面环湖，地势较低，西面依山，地势较高，属山地项目。为了该工程的设计和施工，需建立首级控制网。

7、考虑到工程复杂，工期较紧，测区通视特别困难，地形起伏大等因素，决定采用GPS测量。2.1．1测量仪器7本工程使用的1台套中海达V8双频GPS接受机，仪器标称精度：平面10mm+1×10-6D，高程20mm+1×10-6D。2.1.2测前准备①施工控制网根据施工需要，现场勘踏，进行图上设计。②按优化设计原则和相关规范的要求进行网型设计，实测前根据星历预报制订了合理的观测计划。采用RTK技术放样时，仅需把放样点位坐标输入到电子手薄中，通过电子手薄的动态显示寻找放样点，放样工作迅速且方便。本工程使用道路坐标计算软件，计算放

8、样数据，计算完成后保存成*.dat格式，手薄的工程之星软件可直接调用。2．2GPS测量的技术设计（1）设计依据GPS测量的技术设计主要依据1999年建设部发布的行业标准《城市测量规范》、1997年建设部发布的行业标准《全球定位系统城市测量技术规程》及工程测量合同有关要求制定的，本工程采用北京54坐标系。（2）设计精度根据工程需要和测区情况，选择