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1、GPS在工程测量中的几点体会2011年第1期童媳差斜l枝5GPS在工程测量中的几点体会张江华(宁夏煤矿设计研究院有限责任公司,宁夏银川750021)摘要全球定位系统(GlobalPositioningSystem,简称GPS)是以卫星为基础的无线电卫星导航定位系统,它具有全能性,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.因此,GPS技术率先在大地测量,工程测量,航空摄影测量,海洋测量,城市测量等测绘领域得到了应用.该文介绍GPS在山区工程测量中的应用,并提出几点体会.关键词工程测量GPS应用中图分类号P228.4文献标识码C1GPS简介1.
2、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.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l5.以上,平均可同时观测到6颗卫星,最多可达到9颗.(2)GPS地面监控站主要由分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
3、,再由注人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GPS定位是根据测量中的距离交会定点原理实现的.在待测点Q设置GPS接收机,在某一时刻接收机同时接收到3颗(或3颗以上)卫星S1,s2,S3所发出的信号,通过计算,可求得该时刻接收机天线中心(测站点)至三颗卫星的距离pl,p2,
4、p3.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,从而解算出Q点的三维坐标(x,Y,z).1.3GPS测量的特点}收稿日期:2010—05—19作者简介:张江华(1972一一)工程师,1993年毕业于西安矿业学院测量系工程测量专业,现在宁夏煤矿设计研究院有限责任公司工作.(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～,在大于1000km的基线上可达1×10～.(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
5、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应用实例2.1工程概况本文涉及的工程为汝箕沟矿区剥离灭火工程.工程位于贺兰山腹地的汝箕沟矿区,矿
6、区走向长度约6km,宽约3km,为高山区地形.为了该工程的设计和施工,需建立首级控制网.考虑到工期较紧,测区通视困难,地形起伏大等因素,决定采用GPS测量.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.(2)设计精度.根据工程需要和测区情况,选择工程二级GPS网作为测区首级控制网.要求平均边长小于1km,最弱边相对中误差小于1/10000,GPS接收机标称精度的固定误差a≤15ram,比例误差系数b≤20×10-60
7、(3)控制网共18个节点,其中联测已知平面控制点2个,高程控制点5个(其高程由四等水准测得).采用3台GPS接收机观测,网形布设成边连式.(4)观测计划.根据GPS卫星的可见预报图和几6童瞧晨科技2011年第1期何图形强度(空间位置因子PDOP),选择最佳观测时段(卫星多于4颗,且分布均匀,PDOP值小于6),并编排作业调度表.2.3GPS测量的外业实施(1)选点.GPS测量测站点之间不要求一定通视,图形结构也比较灵活,因此,点位选择比较方便.但考虑GPS测量的特殊性,并顾及后续测量,选点时
