浅谈gps全球定位系统结合全站仪在高速铁路中的应用

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1、浅谈GPS全球定位系统结合全站仪在高速铁路中的应用摘要:本文简述了GPS测量技术特点及原理,重点介绍了GPS测量用于高速铁路的首级网与全站仪相结合进行平面控制，三角高程测量进行高程控制测量的实际应用。关键词:全球定位系统、全站仪、高速铁路、三角高程测量、应用1GPS概述1.1GPS测量简介全球定位系统（GlobalPositioningSystem-GPS）作为新一代的卫星导航定位系统，经过二十多年的发展,已发展成为一种被广泛采用的系统，它的应用领域和应用前景已远远超出了该系统设计者当初的设想，目

2、前，它在航空、航天、军事、交通、运输、资源勘探、通信、气象等几乎所有的领域中，都被作为一项非常重要的技术手段和方法，用来进行导航、定时、定位、地球物理参数测定和大气物理参数测定等。作为较早采用GPS技术的领域，在测量中，它最初主要用于高精度大地测量和控制测量，建立各种类型和等级的测量控制网；现在，它除了继续在这些领域发挥着重要作用外，还在测量领域的其它方面得到充分的应用，如用于各种类型的施工放样、测图、变形观测、航空摄影测量、海测和地理信息系统中地理数据的采集等。在采用广播星历的条件下，静态定位能

3、取得5mm+1PPm(双频)或10mm+2PPm(单频)基线解精度。尤其是在各种类型的测量控制网的建立这一方面，GPS定位技术已基本上取代了常规测量手段，成为了主要的技术手段。1.2GPS的基本原理GPS定位系统属无线电定位系统，其定位基础是取得卫星至测站的距离观测值。设电波在真空中的传播速度为c,传播时间为△t，则卫星至地面测站距离为ρ=c·△t该式中c为常数，一般取c=2.99792458×108m/s大气层中的电离层和对流层的影响，因而求得卫地距离ρ并非是卫星至地面测站的空间几何距离，ρ=ρ

4、+δρt+δρion+δρtrop该式中ρ——伪距ρ——星至地面测站距离δρt——时钟不同步误差值δρion——电离层对距离值的影响值δρtrop——对流层对距离值的影响值则ρ=[（XS-XR）2+(YS-YR)2+(ZS-ZR)2]1/2（XS，YS，ZS）——卫星瞬时位置坐标（XR，YR，ZR）——测站位置坐标式中（XS，YS，ZS）可由导航电文数据求得，而δρt，δρion，δρtrop或设为未知数，或由导航电文信息求取，ρ为基本观测量，则由待定未知数为接收机位置（XR，YR，ZR），由测站

5、对多颗卫星的观测值（XR，YR，ZR）。1.3GPS定位技术的特点(1)控制点间无需通视，选点方便、灵活，用GPS进行定位，只要各站上空开阔。这彻底摆脱了常规测量既要求站间通视，又要保持网形的难题；并且不需要设立觇标，观测人员也不必爬到制高点作业，从而大大减少了作业人员的劳动强度。(2)定位精度高。根据大量的资料表明，GPS定位的相对定位精度相当高。在15km以内，定位精度可达cm级；而几十公里到几千公里的基线上，相对定位精度可达10-7~10-8数量级。(3)观测速度快。目前，用GPS作静态相对

6、定位，观测时间约为1小时，精度为5mm+1ppm；而采用快速定位技术，对双频机仅需5分钟（对单频机，当卫星数大于5颗时，也只要15分钟左右），即可达到同样的精度5mm+1ppm。(4)自动化程度高，用GPS测量，其自动化程度相当高。在实测中，观测人员的主要工作是安置仪器，开关仪器，量测仪高及监测仪器运行情况等，其余一切工作均由GPS接收机完成。(5)控制网的图形结构简单，相应地观测工作量也较小。(6)全天候的连续作业优势，GPS观测工作可在任何地点、任何时间连续进行，不受天气影响；可大幅度地缩短工

7、期，提高经济效益。1.4GPS网的施测1.4.1GPS网的选点原则(1)GPS网点应尽量选在交通方便的地方，当边长较长时，还应顾及通讯方式的影响。(2)为保证对卫星的连续跟踪观测和卫星信号的质量，要求测站上空应尽可能的开阔，在10°~15°高度角以上不能有成片的障碍物。(3)为减少各种电磁波对GPS卫星信号的干扰，在测站周围约200m的范围内不能有强电磁波干扰源，如大功率无线电发射设施、高压输电线等。(4)为避免或减少多路径效应的发生，测站应远离对电磁波信号反射强烈的地形、地物，如高层建筑、成片水

8、域等。(5)为便于观测作业和今后的应用，测站应选在交通便利，上点方便的地方。(6)测站应选择在易于保存的地方。1.4.2外业观测(1)天线的安置要与周围的物体有一定的距离。(2)天线应可能地利用三脚架直接对中(3)正确连接各电缆、无误后方可通电。(4)开机，开机后仪表显示正确后，进行系统自测和输入测站信息。(5)搜索卫星，测站信息输入后，启动接收机搜索卫星。(6)记录。搜索到卫星信号后，接收机锁定卫星信号并跟踪，记录信号。(7)停止。完成一个测站的观测记录后，根据预定的操作指令，停