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1、全球定位系统在公路工程测量中应用 摘要：在最近的几年，全球定位系统(GlobalPositioningSystem)在公路工程测量中的应用得到了迅速推广,这主要依赖于GPS系统可以向全球任何用户全天候地连续提供高精度的3维坐标、3维速度和时间信息等技术参数。我们先了解一下GPS系统的组成以及在测量领域的应用特点,进而对其在公路工程测量中的应用进行探讨。关键词：全球定位系统；公路工程，测量中图分类号：P228.4文献标识码：A1、系统的组成GPS系统由空间卫星星座、地面监控站及用户设备三部分构成。1.1GPS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
2、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的发送导航定位信号，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，平均可以观测6颗卫星，最多可达9颗。1.27GPS地面监控站主要由分布在全球的一个主控站、三个注入站和五个检测站组成。主控站根据各检测站对GPS卫星的观测数据，计算各卫星的轨道参数、种差参数等，并将这些数据编制成导航电文注入到相应卫星的存储器中。1.3GPS用户设备由GPS接收机、数据处理软件及其终端设备组成。GPS接收机可捕获
3、到按一定卫星高度截止角所选择的待测卫星信号，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接收机中心的三维坐标。2、公路工程测量中使用GPS技术特点2.1实时定位，准确。对导航用户而言,需要实时知道自己所处的位置。利用子午卫星系统要测若干段时间后才能获得定位结果;而GPS技术利用实时的观测数据获得实时的定位结果,具有实时性。2.2定位精度高、速度快。在导航及测量领域,GPS与常规方法相比,具有精度高、速度快、操作简单、自动化程度高等优点,由此带来了很好的经济和社会效益。2.3无需通视。对常规测量而言,点与点之间只有通视才能进行测量,而
4、GPS用于测量的一个显著优点就是点与点之间无需通视,只要各测量点能接受到卫星信号就可进行定位,因此,可以避免许多过渡点,不仅给测量工作到来许多方便、节省许多费用,而且能够提高测量精度。72.4不受天气限制。无论是雨雪还是风雾的天气均可进行GPS定位服务,因此,在恶劣气候环境下也能进行GPS定位,保证用户在恶劣气候环境下按时顺利地完成任务。2.5操作简便。GPS测量的自动化程度很高。目前GPS接收机已趋小型化和操作傻瓜化，观测人员只需将天线对中、整平，量取天线高打开电源即可进行自动观测，利用数据处理软件对数据进行处理即求得测点三维坐标。而其它观测工作如卫星的捕获，跟踪观测等均由仪器自动完成
5、。2.6提供三维坐标。GPS技术测量在精确测定观测站平面位置的同时，可以精确测定观测站的大地高程。3.系统在公路工程测量工作中的应用探讨公路工程的测量主要应用了GPS的两大功能:静态功能和动态功能。3.1静态GPS测量技术在公路工程测量中的应用探讨静态GPS测量技术主要用于建立公路首级控制网,之后再利用其它测量方法进行加密的附合导线测量。控制网的建立过程如下:第一步:路线、GPS点选址的初步勘察接到外业测量任务后,组织人员对路线的走向进行初步勘察,查看沿线可选作GPS点的位置情况。调察路线附近高等级GPS点以便进行联测。第二步:GPS点控制网的设计GPS控制网的布设应根据公路等级、沿线地
6、形地物、作业时卫星状况、精度要求等因素进行综合设计。因为GPS控制网作为公路首级控制网时,7需采用其他测量方法进行加密。故沿路线两侧每隔5-10km布设一对相互通视的GPS点。理论上GPS点观测时只须在3个GPS点上架设GPS仪同时观测即可确定这3个点的坐标。考虑到公路测量本身的特点采用4台GPS仪同时观测4个GPS点,这样可大大加快全线的测量速度。第三步:GPS选点、埋石选点应按技术设计要求有利于采用其他测量方法扩展和联测。第四步:架设GPS仪观测4个GPS点观测的共同时间、有效观测卫星总数等应满足规范要求。我们在外业的观测中规定观测时间不得少于0.5h,有效观测卫星数不少于4个。第五
7、步:GPS观测数据的处理外业观测结束后将GPS中的数据传入计算机中,采用相应的数据处理软件(包括采集器与计算机通讯软件、基线向量处理软件、网平差及坐标转换软件),及时进行数据处理和质量分析。过程可分为基线解算与检核、GPS控制网平差计算两个步骤。第六步:GPS控制网进行加密利用全站仪测量附合导线的方法进行首级GPS控制网的加密作业。将路线按GPS的分布分成若干段,每一段单独进行附合导线的测量,保证每一段附合导线起始于7GPS点,终止
