浅谈gps测量在隧道控制测量中的应用

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1、浅谈GPS测量在隧道控制测量中的应用1北京路桥瑞通养护中心有限公司；2北京鑫畅路桥建设有限公司摘要：GPS全球定位系统己在测量领域得到广泛的应用。于GPS具有高效率、高精度等特点，己广泛用于控制测量领域。木文则主要分析了GPS测量在隧道控制测量中的应用。关键词；GPS；隧道控制测量；应用引言GPS-RTK是一种实时动态技术是一种新型的GPS测量方法，基于载波相位观测值的实时动态定位技术，它能够实时提供流动站在指定坐标系中的三维定位结果，并在一定范围内达到厘米级精度，该技术的推广将极大地提高隧道勘测放样外业作业效率，是GPS应用的重大里程碑。1>GPS相关

2、知识1.1、GPS概念GPS是卫星测时测距导航/全球定位系统，GPS的构成有以下三个部分:1.1.1空间部分GPS的空间部分是由24颗工作卫星组成，它位于距地表20〜200km的上空，均匀分布在6个轨道面上(每个轨道面4颗)，轨道倾角为55°；o此外，还有4颗有源备份卫星在轨运行。卫星的分布使得在全球任何地方、任何时间都可观测到4颗以上的卫星，并能保持良好定位解算精度的几何图象。这就提供了在时间上连续的全球导航能力。GPS卫星产牛两组电码，一组称为C/A码(Coarse/AcquisitionCodell023MHz)；一组称为P码(Precise

3、Codel0123MHz),P码因频率较高，不易受干扰，定位精度高，因此受美国军方管制，并设有密码，一般民间无法解读，主要为美国军方服务。C/A码人为采取措施而刻意降低精度后，主要开放给民间使用。1.2、地面控制部分地面控制部分由一个主控站，5个全球监测站和3个地面控制站组成。监测站均配装有精密的锥钟和能够连续测量到所有可见卫星的接受机。监测站将取得的卫星观测数据，包括电离层和气象数据，经过初步处理后，传送到主控站。主控站从各监测站收集跟踪数据，计算出卫星的轨道和时钟参数，然后将结果送到3个地面控制站。地面控制站在每颗卫星运行至上空吋，把这些导航数据及主

4、控站指令注入到卫星。这种注入对每颗GPS卫星每天一次，并在卫星离开注入站作用范围之前进行最后的注入。如果某地面站发生故障，那么在卫星中预存的导航信息还可用一段时间，但导航精度会逐渐降低。1.3＞用户设备部分用户设备部分即GPS信号接收机。其主要功能是能够捕获到按一定卫星截止角所选择的待测卫星，并跟踪这些卫星的运行。当接收机捕获到跟踪的卫星信号后，就可测量出接收天线至卫星的伪距离和距离的变化率，解调出卫星轨道参数等数据。根据这些数据，接收机中的微处理计算机就可按定位解算方法进行定位计算，计算出用户所在地理位置的经纬度、高度、速度、吋间等信息。接收机硬件和机

5、内软件以及GPS数据的后处理软件包构成完整的GPS用户设备。GPS接收机的结构分为天线单元和接收单元两部分。接收机-•般采用机内和机外两种直流电源。设置机内电源的目的在于更换外电源吋不中断连续观测。在用机外电源时机内电池自动充电。关机后，机内电池为RAM存储器供电，以防止数据丢失。目前各种类型的接受机体积越来越小，重量越来越轻，便于野外观测使用。2、GPS在隧道控制测量中的应用为了克服传统测量方法中几何水准高程值的精度较低的问题，可以运用水准测量来对高程进行测量，减少高程误差。这种方法是先测量少数GPS点的高程，再运用拟合手段将其他GPS点的高程计算出来

6、。但是在实际应用中如果拟合模型选择不当，就会导致高程误差过大。2.1、公共点几何水准测量精度在正常情况下，要得到测量点的正常值，只需对其人地高测量值和高程异常值的值差进行控制即可。当前往往要运用数学方法来对高程异常值进行计算,在获取数值的过程中，测量点的几何水准高程测量差与GPS大地高之间的差值会产生较大的影响。如果没有严格有效的控制水准测量的精度，就难以保证高程异常值的精度，容易出现高程精度误差。2.3、GPS测量精度要对GPS的正常高进行准确的计算，其前提条件就是GPS大地高程观测数据的准确。系统生成模型误差、天线对中误差、天线整平误差、接收设备问题

7、、电离层延迟、多路径效应、对流层延迟、卫星钟差一级卫星星历误差、关于卫星误差的相对论效应等都会影响GPS大地高测量精度。如果是运用GPS技术进行静态测绘，往往要保证信号接收设备的数量能够满足测量需要，并对控制点的准确性进行保证，但是在实际测量工作中往往难以确定采样观察吋间，也难以保证信号接收设备的数量和控制点的准确，容易造成高程精度误差。在实际测量中还有一些主客观因素也会对高程精度造成影响，例如测量现场有磁场、不适合测量的环境、天线高量取不准等。3、提高工程测量中GPS测量精度的具体途径3.1、对控制点的布设进行强化要对其他控制点的高程值精度进行保障，就

8、必须保障高程起算点的精度。因此在工程测量中，应该科学的布设控制点，对高程起算点的