（毕业论文）gps高程测量应用探讨

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1、GPS局程测量应用探讨摘要：近年来，以美国大地测量局(NGS)为代表提出了“高程现代化”概念，其中心思想是用GPS而不是经典的精密水准来测定高程，以加强国家空间参考系的垂直方向基准，其内容包括寻求改善GPS测量的高程精度与改善大地水准面高的测定精度，以及导致改进静态和动态高程测定精度的各种科学研究。GPS测量得到的是大地高，水准测量得到的是正常高，最精密的水准测量1km的误差大约为0.5mm，水准测量是传统的进行高精度高程测量的方法，但费时、费力、效率低，而且作业条件要求苛刻，野外工作强度大，而GPS高程测量不

2、仅可以节省经费更重要的是高效率和实时性，用GPS测量测定的大地高来研究与高程相关的问题是大地测量的一个发展方向。但是我国的法定高程系统是以似大地水准面为基准的正常高，因此将高精度的GPS大地高转换为正常高是实现GPS高程测量的关键。GPS大地高与正常高之间的转换主要是用高程拟合的方法，高程拟合的方法有多种。本文结合某矿区、兰州黄河大桥等科研项目和相关资料，在这些区域采用GPS卫星定位技术进行高程测量，并采用高程拟合中多项式曲面拟合法，样条曲线拟合法和二次曲线拟合法进行高精度的高程拟合，对GPS高程测量在矿区，桥

3、梁工程中的应用进行探讨。通过对以上两实例在GPS高程测量方面的应用探讨，得出结论：GPS高程测量应用在工程方面时，我们应根据不同工程的需要，制定不同的施测方案及合适的拟合模型和拟合方法，在确保工程质量的同时，最大限度地降低生产成本，使经济效益得到大幅提高。关键词：GPS高程测量；正常高；大地高；高程异常；高程拟合；高精度1绪论1.1GPS卫星定位系统的发展概况GPS全球定位系统是美国国防部门主要为了满足军事部门对海上、陆地和空中设施进行高精度导航和定位的要求而建立的。该系统从20世纪70年代开始设计、研制，历经

4、23年进入全功能使用阶段,GPS系统作为新一代卫星导航与定位系统，不仅具有全球性、全天候、连续的精密三维导航和定位能力，而且具有良好的抗干扰性和保密性。因此，发展全球定位系统(GPS)也成为美国导航定位技术现代化的重要标志，并且被视为20世纪美国继阿波罗登月计划和航天飞机计划之后的又一重大科技成就。GPS最初主要用于军事和涉及国家重要利益的民用领域，可实现飞机、舰船的导航目标定位，部队调动,武器的精确定位等。鉴于GPS巨大的实用价值，美国总统克林顿颁布法令，将GPS向民用领域免费开放，同吋在2000年5月1F1

5、起停止SA政策，即不再对民用定位码加入人为干扰，使民用定位精度大大提高，现在GPS也发展成为一个高速成长的产业，广泛应用于目标定位，航海航空，测量民用行业。目前，GPS精密定位技术已经广泛地渗透到经济建设和科学技术等许多领域,如大地测量、资源勘测、航空、卫星遥感、运动物体的定位和测速以及精密吋间的传递。1.2GPS卫星定位系统简介GPS系统由空间部分、地面测控部分和用户设备三部分组成。(1)空间部分。GPS系统的空间部分由空间GPS卫星星座组成。GPS卫星星座原计划是将24颗卫星均匀分布在6个不同的轨道平面上，

6、而发展到今天，在轨道上运行的卫星数量已经达到27颗。每个轨道平面与赤道平面的倾角大约55度。在地球上任何地点任何时刻都能观测5-8颗卫星。每颗卫星都利用两个L载频传送信号，即L1(1575.42MHz)和L2(1227.26MIlz)。每颗卫星都在完全相同的频率上传送信号，但每颗卫星的信号在到达用户之前都经过了多普勒颇移。L1承载精密(P)码和粗/捕获(C/A)码，L2仅承载P码。(2)控制部分。控制部分包括地球上所有监测与控制卫星的设施。美国的GPS运行控制系统(0CS)包括监测站、主控站(MCS)以及上行线

7、路天线。主控站设在美国Colorado州的Falcon空军基地，一天24小吋从监测站接收数据，用以确定卫星是否有吋钟或者年历变化以及检测设备功能是否正常。主控站根据监测信号的计算结果，每天向卫星发送1、2次新的导航与位置推算历信息。监测站测量来自卫星的信号，并注入毎颗卫星的轨道模型。卫星轨道模型可用以计算精密的轨道数据以及卫星时钟的修正。主控站向卫星传送天文历和时钟数据。然后，卫星通过无线电信号将轨道的无文历数据子集发送到GPS接收机。（3）用户部分。GPS用户部分包括GPS接收机和用户团体。GPS接收机的体积

8、很小，仅使用几个集成电路，所以造价也较低，这是它能够广泛应用的基础。GPS系统可提供GPS接收机能够处理的特殊编码卫星信号，用以计算位置、速度和吋间。要想求得一点至卫星的距离，需要测量无线电信号从卫星到该点的传播时间。假定卫星和接收机可同吋生成相同的伪随机码，接收机本机代码与接收到卫星随机代码的吋间差即是信号的传播吋间，该吋间乘以光速就是该点至卫星的距离。根据三角测量法，计算位置（X，