畢業(yè)論文---gps在公路控制測量中的應(yīng)用

1、<p><b>　　主要內(nèi)容：</b></p><p>　　1、公路工程控制測量現(xiàn)狀探討</p><p>　　2、GPS技術(shù)在公路測量中的應(yīng)用前景 </p><p>　　3、GPS系統(tǒng)的組成</p><p>　　4、GPS網(wǎng)的技術(shù)設(shè)計(jì)</p><p>　　5、施工控制網(wǎng)的常見網(wǎng)形設(shè)計(jì)方

2、法</p><p>　　6、GPS公路工程獨(dú)立控制網(wǎng)建立</p><p>　　7、快速靜態(tài)定位模式</p><p><b>　　8、動(dòng)態(tài)定位</b></p><p>　　9、基于GPS控制網(wǎng)布設(shè)的優(yōu)點(diǎn)</p><p>　　10、GPS公路工程獨(dú)立控制網(wǎng)建立的工作流程</p><

3、p>　　11、GPS控制網(wǎng)的應(yīng)用</p><p><b>　　12、精度分析</b></p><p><b>　　13、優(yōu)化設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　基本要求：</b></p><p>　　通過大量閱讀材料，對自己所選的課題有所了解和加深。進(jìn)一步加深鞏固測

4、量儀器的使用方法，和數(shù)據(jù)的處理方法。在此基礎(chǔ)上掌握控制網(wǎng)的布設(shè)熟悉公路設(shè)計(jì)的步驟，在老師的指導(dǎo)下的獨(dú)立完成該設(shè)計(jì)。 </p><p><b>　　主要參考文獻(xiàn)：</b></p><p>　　[1] 劉基余,李征航,王躍虎等.全球定位系統(tǒng)原理及應(yīng)用[M].北京:測繪出版社,1992.</p><p>　　[2] 中華人民共和國交通部,公路勘測規(guī)范

5、[M].北京:人民交通出版社,1999.</p><p>　　[3] 周忠漠，易杰軍, 周琪. GPS衛(wèi)星測量原理與應(yīng)用[M].北京：測繪出版社,1995.</p><p>　　[4] 張雨化，公路勘測設(shè)計(jì)[M] . 武漢：人民交通出版社，1986 .</p><p>　　[5] 中華人民共和國行業(yè)標(biāo)準(zhǔn).全球定位系統(tǒng)(GPS) 測量規(guī)范1992</p>

6、<p>　　[6] 中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn). 工程測量規(guī)范,1993</p><p>　　[7] 王廣運(yùn).GPS精密測地系統(tǒng)原理. 測繪出版社,1988</p><p>　　[8]熊建明. GPS短邊方位測量的精度分析[J]. 測繪通報(bào), 2000, (11) :18～20</p><p>　　[9]楊建軍.GPS解算點(diǎn)滴[ J]. 測繪通報(bào),1997,

7、 (1): 18～20</p><p>　　[10]CJJ73-1997,全球定位系統(tǒng)城市測量技術(shù)規(guī)程[S].</p><p>　　[11]CH2001- 92,全球定位系統(tǒng)(GPS)測量規(guī)范[S].</p><p>　　[12]劉永昶,牛仁義.ＴＫ圖根控制測量及其精度檢驗(yàn)[J]. 測繪通報(bào),2002,24(4):45-50. </p><p&g

8、t;　　[14]U. Hugentobler, et al., Bernese GPS Software Version 4.2, Astonomical Institute University </p><p>　　Of Berne, 2001. </p><p>　　[15] BHofmannWellenhof, et al. GPSTheory andpractice( Fourt

9、hedition) [ M]. Springer, 1997.</p><p>　　完 成 期 限： </p><p>　　指導(dǎo)教師簽名： </p><p>　　專業(yè)負(fù)責(zé)人簽名： </p><p>　　年 月

10、 日</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　摘 要I</b></p><p>　　ABSTRACTII</p><p><b>　　1 緒論1</b></p><p><b>　　1.1 引言1<

11、;/b></p><p>　　1.2公路工程控制測量現(xiàn)狀探討2</p><p>　　2 GPS的相關(guān)知識3</p><p>　　2.1 GPS系統(tǒng)的組成3</p><p>　　2.2GPS RTK的測量原理5</p><p>　　2.3 差分GPS6</p><p>　　3 GP

12、S網(wǎng)的技術(shù)設(shè)計(jì)7</p><p>　　3.1 GPS控制網(wǎng)的內(nèi)業(yè)設(shè)計(jì)7</p><p>　　3.1.1 GPS控制網(wǎng)設(shè)計(jì)7</p><p>　　3.1.2 影響GPS測量技術(shù)設(shè)計(jì)的因素10</p><p>　　3.1.3 GPS控制網(wǎng)的圖形設(shè)計(jì)10</p><p>　　3.1.4 技術(shù)指標(biāo)11</p

13、><p>　　3.2 GPS控制網(wǎng)的外業(yè)設(shè)計(jì)12</p><p>　　3.2.1 選點(diǎn)要求12</p><p>　　3.2.2 埋石12</p><p>　　3.2.3 外業(yè)觀測13</p><p>　　4 控制網(wǎng)的布設(shè)13</p><p>　　4.1施工控制網(wǎng)的常見網(wǎng)形設(shè)計(jì)方法13&l

14、t;/p><p>　　4.2 GPS公路工程獨(dú)立控制網(wǎng)建立14</p><p>　　4.2.1 快速靜態(tài)定位模式15</p><p>　　4.2.2 動(dòng)態(tài)定位16</p><p>　　4.3 基于GPS控制網(wǎng)布設(shè)的優(yōu)點(diǎn)16</p><p>　　4.4GPS公路工程獨(dú)立控制網(wǎng)建立的工作流程17</p>

15、<p>　　4.4.1靜態(tài)GPS測量17</p><p><b>　　5 精度分析18</b></p><p>　　5.1 流動(dòng)站-流動(dòng)站校正精度分析19</p><p><b>　　6 優(yōu)化設(shè)計(jì)20</b></p><p><b>　　7　應(yīng)用實(shí)例21</b&

16、gt;</p><p>　　7. 1　布設(shè)GPS網(wǎng)的技術(shù)方案21</p><p><b>　　8 結(jié)語25</b></p><p><b>　　致 謝26</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)27</b></p><p>　　GPS在公

17、路控制測量中的應(yīng)用</p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　公路的控制測量方法有很多種，其中用GPS來對公路的控制點(diǎn)坐標(biāo)進(jìn)行測量就是公路的GPS控制測量，在國家建設(shè)的各個(gè)方面GPS全球定位系統(tǒng)都發(fā)揮著重要的作用，尤其是這幾年GPS已經(jīng)廣泛應(yīng)用于地質(zhì)災(zāi)害的預(yù)防和國家建設(shè)以及未知領(lǐng)域的探索。</p><p>　　本文主要介紹

18、了GPS在公路控制測量中的布設(shè)控制點(diǎn)的方法，并且對其中出現(xiàn)的問題進(jìn)行了一定的討論，對精度和后期處理作出了有關(guān)的說明，并對優(yōu)化處理進(jìn)行了一定的闡述。</p><p>　　GPS比以前布設(shè)導(dǎo)線網(wǎng)或者三角網(wǎng)的優(yōu)勢就是能快速及時(shí)準(zhǔn)確的測定一些點(diǎn)的坐標(biāo)，在地形測量中發(fā)揮了很重要的作用，其中用到了RTK因此對RTK我們也進(jìn)行了相關(guān)的介紹。</p><p>　　關(guān)鍵詞 公路控制網(wǎng)的設(shè)計(jì)/控制網(wǎng)的建立

19、/精度評定/優(yōu)化設(shè)計(jì)</p><p>　　Application of GPS in control survey of highway </p><p><b>　　ABSTRACT</b></p><p>　　There are many methods of control measure of the highway, which is

20、 controlled by the GPS to point to the road coordinate control GPS measurement is the highway, in each country construction aspect of the GPS global positioning system plays an important role, especially the prevention a

21、nd national construction in recent years, GPS has been widely used in geological disasters and exploration the unknown.</p><p>　　This paper mainly introduces the GPS in highway control layout measurement con

22、trol point method, and on the problems discussed, made the relevant description of the precision and post processing, and the optimum processing describes.</p><p>　　GPS can quickly and timely and accurate de

23、termination of coordinates of some point advantage over previous layout is wire or triangulation, has played a very important role in topographic survey, which uses the RTK to RTK we also introduced.</p><p>

24、　　Keywords： Highway control network design / control network establishment / accuracy / optimization design </p><p><b>　　1 緒論</b></p><p><b>　　1.1 引言</b></p><p&

25、gt;　　在公路測量過程中我們會(huì)碰到各種各樣不同的工程，例如橋梁、涵洞、隧道等等。這樣我們公路平面控制測量就要考慮到這些情況中測量的工作進(jìn)行的方法。而在測量過程中其中路線測量是最主要的方面，而其中的碰到的橋梁、涵洞、隧道它們的控制測量最終都要參與到整個(gè)路線平差。以前我們更多的用的是布設(shè)導(dǎo)線網(wǎng)和布設(shè)三角網(wǎng)最終平差，但是隨著GPS技術(shù)的發(fā)展，GPS已經(jīng)滲入到民用生活的各個(gè)方面，其中測量方面是非常重要的一方面，它的時(shí)間短，精度高，無需通視等優(yōu)

26、點(diǎn)使它在現(xiàn)在測量工作中更受青睞。</p><p>　　傳統(tǒng)的控制測量是通過測量導(dǎo)線的角度和邊長，從而換算成方位角，由角度距離在通過一個(gè)點(diǎn)的坐標(biāo)往前傳遞，最終符合到一個(gè)已經(jīng)點(diǎn)上，在平差從而求出其中導(dǎo)線點(diǎn)的坐標(biāo)啊。它所用的坐標(biāo)系統(tǒng)是大地坐標(biāo)系，GPS所用的坐標(biāo)系統(tǒng)是WGS-84地心坐標(biāo)系，在這個(gè)過程中我們知道的是一個(gè)點(diǎn)的空間直角坐標(biāo)或者大地坐標(biāo)（B,L,H）T。</p><p>　　由于測量過

27、程中不是根據(jù)一個(gè)點(diǎn)的坐標(biāo)推出后面點(diǎn)的坐標(biāo)，從而各個(gè)點(diǎn)之間的坐標(biāo)值沒有相關(guān)性。但是GPS測量是根據(jù)空中衛(wèi)星的坐標(biāo)來推算出的大地上一些點(diǎn)的坐標(biāo)，因此地球?qū)φ麄€(gè)測量的影響就非常大，這其中的誤差包括鐘誤差，衛(wèi)星星歷誤差，電離層延遲誤差，對流層延遲誤差，多路徑誤差等誤差。對于精度要求比較高的公路以及里程數(shù)比較長的公路這些影響因素都需要考慮到。</p><p>　　GPS定位方法有很多種，其中有好幾種方法定位的精度很低，通過

28、相互對比，我們可以得出，公路控制方面的測量用的是GPS相對定位的技術(shù)。我們根據(jù)的是線路周邊已有的符合精度的GPS控制點(diǎn)，根據(jù)聯(lián)測的方法，建立起首級的公路平面控制網(wǎng)，然后在在網(wǎng)內(nèi)進(jìn)行加密。</p><p>　　下文我們將對GPS在公路控制測量中的各種技術(shù)問題進(jìn)行展開的闡述，現(xiàn)在GPS和GPS-RTK技術(shù)已經(jīng)非常的成熟，它有很多傳統(tǒng)工程測量沒有的優(yōu)點(diǎn)，傳統(tǒng) 的工程測量各個(gè)點(diǎn)的精度都不一樣，而這個(gè)精度也很不好把控，GP

29、S-RTK精度問題一直不太理想，但是以前我們已經(jīng)有成功的案例，利用RTK進(jìn)行控制測量布設(shè)首級控制網(wǎng)，并且做了評定符合精度要求實(shí)踐證明了RTK進(jìn)行控制測量布設(shè)首級控制網(wǎng)的可行性。</p><p>　　1.2 公路工程控制測量現(xiàn)狀探討</p><p>　　一般短距離的線路比較簡單的公路可以通過布設(shè)導(dǎo)線網(wǎng)來進(jìn)行公路的控制測量。但是對于線路比較長等級要求比較高的公路，傳統(tǒng)的測量方法在誤差的傳播過程

30、中精度比較低，實(shí)施起來非常困難，同時(shí)浪費(fèi)人力物力。而GPS在長距離測量中精度高的特點(diǎn)就展現(xiàn)出來了，當(dāng)然還得考慮長距離測量過程中地球投影的誤差。隨著上世紀(jì)后期GPS全球定位系統(tǒng)的形成，中國也開始探索和學(xué)習(xí)GPS定位技術(shù)在公路控制測量中的應(yīng)用，近現(xiàn)代也在很多公路的建設(shè)工程中進(jìn)行了實(shí)踐，如應(yīng)用GPS進(jìn)行了控制測量的技術(shù)并在貴州貴黃公路、河南安林高速公路、廈門廈浙公路、天津津石公路進(jìn)行了有益的探索和實(shí)踐。同時(shí)很多新的技術(shù)是自己發(fā)明和實(shí)踐中得到的

31、。云南云貴公路建設(shè)有限公司對GPS在水準(zhǔn)高程方面進(jìn)行了相關(guān)的研究?，F(xiàn)在利用GPS技術(shù)進(jìn)行首級控制網(wǎng)的布設(shè)已經(jīng)非常普遍，如在湖廣高速公路，連霍高速公路，濟(jì)上高速公路等公路的控制測量過程中已經(jīng)得到廣泛的應(yīng)用。</p><p>　　GPS靜態(tài)相對定位技術(shù)在公路控制測量中非常常用。將兩臺接收機(jī)分別安置在基線的兩個(gè)端點(diǎn)，其位置靜止不動(dòng)，并同步觀測相同的4顆以上的GPS衛(wèi)星，確定基線兩個(gè)端點(diǎn)在協(xié)議地球坐標(biāo)系中的相對位置，這種

32、定位模式稱為相對定位。靜態(tài)相對定位中所應(yīng)用的觀測值可以是載波相位觀測值，也可以是測碼偽距觀測值?？紤]到修復(fù)周跳并確定了整周模糊度后的載波相位觀測值就“相當(dāng)于”高精度的測碼偽距觀測值（除電離層延遲項(xiàng)反號外，其余數(shù)學(xué)模型皆相同）。這種方法事通過同時(shí)觀測相減消除一部分誤差，從而精確獲得兩點(diǎn)的坐標(biāo)差，再根據(jù)一個(gè)已知的坐標(biāo)點(diǎn)坐標(biāo)，從而可以推算出另一點(diǎn)的坐標(biāo)。靜態(tài)相對定位技術(shù)由于精度高的優(yōu)勢已經(jīng)非常普遍的應(yīng)用于一些精度要求比較高的項(xiàng)目，用于建立高精

33、度的控制網(wǎng)、首級控制網(wǎng)。隨著理論技術(shù)的深入研究和方法的不斷改進(jìn)，這種技術(shù)將會(huì)更好的應(yīng)用于公路控制測量中。</p><p>　　1.3 GPS技術(shù)在公路測量中的應(yīng)用前景　　隨著國民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，我國的北斗導(dǎo)航系統(tǒng)的覆蓋面進(jìn)一步擴(kuò)大，精度進(jìn)一步提高，和GPS兼容性更加完善。利用GPS或者北斗系統(tǒng)的全球定位系統(tǒng)進(jìn)行工程建設(shè)也迎來了前所未有的機(jī)遇。隨著計(jì)算機(jī)硬件和軟件技術(shù)的發(fā)展，我們利用GPS采集的數(shù)據(jù)，內(nèi)業(yè)處理方面

34、的軟件開發(fā)還有很多進(jìn)步的空間。現(xiàn)在已經(jīng)有很多軟件支持?jǐn)?shù)字化測繪產(chǎn)品。例如南方CASS，MAPGIS,MAPINFO,等等。其中很多軟件都是建立在CAD的基礎(chǔ)上的。像地形圖的生成，填挖土量的計(jì)算都可以利用軟件進(jìn)行計(jì)算。常規(guī)測量方法雖然得到了不斷的改善，測量儀器不斷的更新，精度不斷的提高，但是由于常規(guī)方法受到通視情況、天氣情況、光線情況、作業(yè)條件等方面的局限性，而且作業(yè)強(qiáng)度大效率，比較低下，整體成本比較高。綜合這些情況，引入GPS成為首選。

35、在公路測量初期階段，應(yīng)用GPS靜態(tài)或者快速靜態(tài)方法方法進(jìn)行首級控制網(wǎng)的布設(shè)，為整個(gè)公路勘測一條帶狀的地形圖，為公路的縱橫斷面測量提供數(shù)據(jù)支持，在施工過程中碰到的隧道、涵洞、橋梁為其建立施工控制網(wǎng)，公路測量技術(shù)蘊(yùn)含在RTK技術(shù)之中，RTK技術(shù)將有著廣闊的應(yīng)用前景，在公路控</p><p>　　2 GPS的相關(guān)知識</p><p>　　2.1 GPS系統(tǒng)的組成</p><p

36、>　　GPS全球定位系統(tǒng)是由24顆衛(wèi)星組成，其中21顆工作衛(wèi)星還有3顆備用衛(wèi)星。這幾顆衛(wèi)星處于距離地面20200km的上空，分布在6個(gè)軌道面上，平均一個(gè)軌道上有4顆衛(wèi)星。運(yùn)行周期是12個(gè)小時(shí)。衛(wèi)星軌道的傾角是55度。這樣的軌道分布可以讓每個(gè)用戶在全球的每個(gè)地方任何時(shí)間都能夠接收到四顆衛(wèi)星。能夠存住導(dǎo)航信息，衛(wèi)星在運(yùn)行過程中因?yàn)橐恍┳枇?，這樣時(shí)間越往后，整個(gè)系統(tǒng)的精度將會(huì)越來越低[1]。</p><p>　　

37、監(jiān)測站是無人值守的數(shù)據(jù)自動(dòng)采集中心，整個(gè)全球定位系統(tǒng)一共設(shè)立了17個(gè)監(jiān)測站，其中有6個(gè)是美國空軍的檢測站，它們位于卡納維拉爾角、科羅拉多泉城、夏威夷、阿松森島、卡瓦加蘭、迭戈加西亞。主要功能是對市場中的各個(gè)GPS衛(wèi)星進(jìn)行偽距測量。通過氣象傳感器自動(dòng)測定并記錄氣溫、氣壓、相對濕度等氣象元素。對偽距觀測值進(jìn)行改正后再進(jìn)行編輯、平滑和壓縮，然后傳送到主控站。</p><p>　　用戶部分由用戶及GPS接收機(jī)等儀器設(shè)備設(shè)

38、備組成。GPS接收機(jī)主要是捕捉到一定的衛(wèi)星截止角的待測衛(wèi)星。再通過跟蹤這些衛(wèi)星來獲得距離從而求得坐標(biāo)。當(dāng)然求得的距離并不是真實(shí)的距離，由于有很多因素的影響所定位求出的只是偽距，GPS接收機(jī)由前置放大器的接受天線、信號處理設(shè)備、輸入輸出設(shè)備、電源和微處理器等部分組成。GPS接收機(jī)有導(dǎo)航型接收機(jī)、測量型接收機(jī)、授時(shí)型接收機(jī)等。按照接收機(jī)衛(wèi)星頻率數(shù)可以分成單頻的接收機(jī)和雙頻的接收機(jī)等等。GPS接收機(jī)有天線單元和結(jié)構(gòu)單元兩個(gè)部分。接收機(jī)采用的是

39、機(jī)內(nèi)和機(jī)外這兩種直流電源。這樣的主要目的是能夠在在斷電的情況下的能夠不斷的進(jìn)行觀測。接收單元是由接收單云、存儲器、微處理器、輸入輸出設(shè)備和電源等部件組成。</p><p>　　圖1.2 GPS系統(tǒng)定位原理</p><p>　　已知，S=1,2,3，觀測，，，計(jì)算。</p><p>　　用距離交會(huì)的方法求解P點(diǎn)的三維坐標(biāo)（X,Y,Z）的觀測方程： （公式1-1）

40、</p><p>　　實(shí)質(zhì)：由GPS接收機(jī)在某一時(shí)刻同時(shí)接收4顆以上的GPS衛(wèi)星信號測出GPS接收機(jī)到GPS衛(wèi)星的距離，根據(jù)空間距離后方交會(huì)來確定地面點(diǎn)位置。</p><p>　　觀測方程： </p><p>　　式中： 為衛(wèi)星的坐標(biāo)；<

41、/p><p><b>　　為測站的坐標(biāo)；</b></p><p><b>　　為接收機(jī)鐘差。</b></p><p>　　2.2 GPS RTK的測量原理</p><p>　　RTK(Real-Time-Kinematic)技術(shù)是一種建立在利用載波相位觀測值進(jìn)行的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)測量定位系統(tǒng)技術(shù)。利用求差法來減

42、小了載波相位測量改正后的殘余誤差及接收機(jī)鐘差和衛(wèi)星改正后的殘余誤差等因素的影響，測量的精度可以達(dá)厘米級。在進(jìn)行RTK進(jìn)行測量時(shí)，至少需要有兩臺接收機(jī)。其中一臺裝在基準(zhǔn)站上面，這樣可以觀測到所有可以觀測的軌道上的衛(wèi)星，其他的幾臺接收機(jī)安置在基準(zhǔn)站的附近進(jìn)行測量，這些站通常被稱為流動(dòng)站。RTK的工作原理：參考站、流動(dòng)站需要能夠接收4顆以上的衛(wèi)星并且是相同的衛(wèi)星，但是在初始化不同，初始化時(shí)需要至少5 顆衛(wèi)星，已知站接受衛(wèi)星的信號來計(jì)算出來已知

43、站在WGS-84坐標(biāo)。再通過電臺來將已知站的一些信息傳輸給流動(dòng)站。流動(dòng)站根據(jù)接受到的這些數(shù)據(jù)鏈，再根據(jù)接受到的衛(wèi)星數(shù)據(jù)可以求出流動(dòng)站的WGS-84坐標(biāo)，再根據(jù)投影和之間的轉(zhuǎn)換參數(shù)來求出流動(dòng)站的大地坐標(biāo)和流動(dòng)站的高程坐標(biāo)。</p><p>　　參考站是由傳感器、控制器、天線組成的一個(gè)接收裝置，并且配備有帶有調(diào)制解調(diào)器的發(fā)射電臺；流動(dòng)站是由傳感器、控制器、接收器的天線組成的接收裝置；流動(dòng)站配備有帶調(diào)制解調(diào)器的接受電臺

44、；中繼站它起到一個(gè)中介作用，既具有發(fā)射功能也具有接受功能，他是把數(shù)據(jù)鏈從參考站發(fā)到流動(dòng)站。</p><p>　　隨著國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，RTK測量范圍不斷的擴(kuò)大，已經(jīng)出現(xiàn)了廣域差分GPS系統(tǒng)的WADGPS,國內(nèi)外已經(jīng)建立了很多的CORS系統(tǒng)，有美國的CORS系統(tǒng)，德國的CORS系統(tǒng)（SAPOS）,日本的CORS系統(tǒng)（COSMOS）,國內(nèi)也先后在深圳、上海、北京、武漢建立了的城市CORS系統(tǒng)，四川、江蘇、廣東建立了省級

45、的CORS系統(tǒng)，在國家發(fā)展中發(fā)揮了很重要的作用。當(dāng)然在數(shù)據(jù)傳輸方面也有了很大的進(jìn)步，以前都是用的電臺傳輸，現(xiàn)在用的是GPRS和GSM用卡傳輸，這比以前更能提高效率，也能減少成本。而在儀器方面，現(xiàn)在的RTK也比傳統(tǒng)的更為簡單而且操作界面更為簡便，同時(shí)精度也比以前更高。</p><p><b>　　2.3 差分GPS</b></p><p>　　差分GPS（DGPS，di

46、fferential GPS-DGPS）就是根據(jù)已知的精確的三維坐標(biāo)的差分GPS基準(zhǔn)平臺，從而求得位置的修正量和位置修正量，再將這些修正量發(fā)給GPS導(dǎo)航儀，根據(jù)差分GPS基準(zhǔn)站發(fā)送的信息方式可以將差分GPS分成三類，也就是：偽距差分、相位差分、位置差分。差分GPS（DGPS)是在原來的GPS的基礎(chǔ)上加長一些改正的信號，從而能夠增高GPS的精度。</p><p>　　這三種差分GPS工作的原理是相同的，都是通過基準(zhǔn)

47、站來將改正數(shù)發(fā)向用戶，用戶自己再在原來的測量的結(jié)果上加上改正數(shù)，從而得到比原來精度更高的定位結(jié)果。</p><p>　　3 GPS網(wǎng)的技術(shù)設(shè)計(jì)</p><p>　　3.1 GPS控制網(wǎng)的內(nèi)業(yè)設(shè)計(jì)</p><p>　　3.1.1 GPS控制網(wǎng)設(shè)計(jì) </p><p>　　在進(jìn)行GPS測量之前首先要進(jìn)行的就是控制網(wǎng)的設(shè)計(jì)和布設(shè)，進(jìn)行設(shè)計(jì)的依據(jù)是測量

48、合同中所規(guī)定的相關(guān)的任務(wù)以及用戶提交任務(wù)書,這其中包含的內(nèi)容應(yīng)該包括測區(qū)的概況、坐標(biāo)系的選擇、測量的內(nèi)外業(yè)、經(jīng)費(fèi)情況等等。GPS控制網(wǎng)設(shè)計(jì)的目的是能夠在保證質(zhì)量的情況下，盡可能提高效率，努力的降低成本。因此在設(shè)計(jì)的過程中既不能脫離實(shí)際要求，盲目的追求高精度高的可靠性，也不能為了追求速度和節(jié)約經(jīng)費(fèi)而不過質(zhì)量。</p><p>　　（一）GPS網(wǎng)技術(shù)設(shè)計(jì)的一般原則</p><p>　　(1)充

49、分考慮GPS控制網(wǎng)的應(yīng)用范圍</p><p>　　對于省級城市GPS控制網(wǎng)，我們不能只看到現(xiàn)在，要能著眼未來，所布設(shè)的控制網(wǎng)能夠擴(kuò)展，對于建筑GPS控制網(wǎng)，要不僅考慮設(shè)計(jì)階段，還要考慮施工階段的可行性。在對起算點(diǎn)的選取過程中，如果要求所建立的GPS網(wǎng)的成果與現(xiàn)有成果能吻合的比較好，則起算點(diǎn)的數(shù)量越多越好，當(dāng)然布設(shè)的起算點(diǎn)越多，則所需的人力物力也越多。所以如果不是要求所建立的GPS控制網(wǎng)成果與現(xiàn)有成果完全吻合，則一

50、般可以選取3到5個(gè)起算點(diǎn)。為了保證整個(gè)控制點(diǎn)的點(diǎn)位精度能夠分布均勻，起算點(diǎn)一般要求能均勻的分布在GPS網(wǎng)的周邊和網(wǎng)內(nèi)。要避免所有的起算點(diǎn)在網(wǎng)的一側(cè)這種情況。起算邊可以采用高精度的激光測距邊作為起算邊，數(shù)量可以是3到5條，邊長兩個(gè)端點(diǎn)的高差不能相差太大，可以設(shè)在GPS控制網(wǎng)中的任意位置。在使用GPS建立控制網(wǎng)時(shí)也可以引入起算方位，起算方位可以放在GPS控制網(wǎng)的任意位置，但是起算方位不能過多。</p><p>　　(

51、2)采用分級布網(wǎng)的方案</p><p>　　GPS布網(wǎng)是指在建立GPS網(wǎng)時(shí)觀測作業(yè)的方式，應(yīng)該包括網(wǎng)的點(diǎn)數(shù)和參與觀測的接收機(jī)數(shù)的比例關(guān)系、觀測時(shí)段數(shù)、觀測時(shí)段的長短以及觀測作業(yè)期間接收機(jī)所處的地位等特征?，F(xiàn)在的布網(wǎng)的形式主要有跟蹤站式、多基準(zhǔn)站式、同步圖形擴(kuò)展式、會(huì)戰(zhàn)式和單基準(zhǔn)站式。跟蹤站式具有極高的精度和可靠性，同時(shí)為了能連續(xù)觀測要有永久的觀測站，用來安置儀器，這樣卻使得布網(wǎng)形式的觀測和運(yùn)營的成本會(huì)很高。跟蹤戰(zhàn)

52、式一般用來建立A級控制網(wǎng)，對于其他等級的控制網(wǎng)，由于觀測的時(shí)間比較長，觀測的成本比較高，因此，一般不被采用。會(huì)戰(zhàn)式可較好的消弱大氣折光軌道誤差和多路徑效應(yīng)等因素的影響。具有很高的精度和可靠性，但是該布網(wǎng)形式一次需要的接收機(jī)數(shù)量也是比較多，觀測的成本也比較高，會(huì)戰(zhàn)式布網(wǎng)形式一般用于建立B級網(wǎng)。多基準(zhǔn)站式由于各個(gè)基準(zhǔn)站間進(jìn)行了長時(shí)間的觀測，因而可以獲得高精度的、高可靠性的基站向量，這些基線向量可作為整個(gè)GPS網(wǎng)的骨架。另一方面， 若流動(dòng)站采

53、用同步觀測模式，則除了同步觀測的流動(dòng)站間存在基線向量外，流動(dòng)站還與各個(gè)基準(zhǔn)站之間存在基線向量，這樣可以獲得更強(qiáng)的圖形結(jié)構(gòu)。多基準(zhǔn)站式的布網(wǎng)形式使用于建立B、C、D、E級網(wǎng)。同步圖形擴(kuò)展式與</p><p>　　GPS網(wǎng)中的各種圖形都是由獨(dú)立的基線向量來組成的，根據(jù)GPS網(wǎng)的精度之標(biāo)以及完成的時(shí)間經(jīng)費(fèi)等因素，GPS網(wǎng)可以布設(shè)成三角網(wǎng)、多邊形、附合導(dǎo)線、支導(dǎo)線等基本的圖形來組成。三角形網(wǎng)的優(yōu)點(diǎn)就是網(wǎng)的幾何強(qiáng)度好，抗粗

54、差能力比較強(qiáng)，而且可靠性比較高；但是缺點(diǎn)是工作量比較大。多邊形網(wǎng)的幾何強(qiáng)度不如三角形網(wǎng)強(qiáng)，但只要對多邊形的邊數(shù)加以適當(dāng)?shù)南拗?，多邊形網(wǎng)也有足夠的強(qiáng)度。附合導(dǎo)線幾何強(qiáng)度一般不如三角形網(wǎng)和多邊形網(wǎng)，但只要對附合導(dǎo)線的邊數(shù)及長度加以限制仍能保證一定的幾何強(qiáng)度。星形網(wǎng)由于各個(gè)基線之間不構(gòu)成任何閉合圖形，因而星形網(wǎng)抗粗差能力比較差。星形網(wǎng)常用于界址點(diǎn)、碎部點(diǎn)、以及低等控制點(diǎn)的測定。為了防止出現(xiàn)粗差，最好能夠從兩個(gè)已知點(diǎn)上對同一個(gè)待定點(diǎn)進(jìn)行觀測。如

55、果只是設(shè)立一個(gè)基準(zhǔn)站，搬站之后應(yīng)選取若干已經(jīng)測定的流動(dòng)站進(jìn)行復(fù)測以盡量減少粗差的發(fā)生。</p><p><b>　　GPS測量的精度</b></p><p>　　GPS測量的精度是用網(wǎng)內(nèi)相鄰的點(diǎn)的距離中誤差來衡量的，它的表達(dá)形式是：</p><p>　　σ = a + bd </p>&

56、lt;p>　　σ————距離中誤差，mm</p><p>　　a————固定誤差，mm</p><p>　　b————比例誤差系數(shù)，10-6</p><p>　　d———— 相鄰點(diǎn)的距離，km</p><p>　　表3.1 GPS測量精度</p><p><b>　　坐標(biāo)系統(tǒng)</b><

57、;/p><p>　　世界大地坐標(biāo)系是美國建立的全球地心坐標(biāo)系，曾先后推出WGS60、WGS66、WGS72和WGS84等不同的版本。其中WGS84于1987年取代WGS72而成為全球定位系統(tǒng)廣播星歷所使用的坐標(biāo)系，并隨著GPS導(dǎo)航定位技術(shù)的普及推廣而被世界各國廣泛的使用。為了提高WGS84框架的精度，美國國防制圖局利用全球定位系統(tǒng)和美國空軍的GPS衛(wèi)星跟蹤站的觀測材料，以及部分的IGS站的GPS觀測材料進(jìn)行了聯(lián)合解算

58、。解算時(shí)，將IGS站在ITRF框架中的站坐標(biāo)當(dāng)做固定值，重新求得了其他站點(diǎn)的坐標(biāo)，從而獲得了更精確的WGS84框架。這個(gè)改進(jìn)后的框架被稱為WGS84(G730),其中括號中的G表示該框架是用GPS資料求得的，730表示是從第730周開始使用的。</p><p>　　3.1.2 影響GPS測量技術(shù)設(shè)計(jì)的因素</p><p>　　GPS外業(yè)的整個(gè)工作相當(dāng)復(fù)雜，因此在設(shè)計(jì)階段我們就不得不考慮很

59、多的因素，考慮到外業(yè)能出現(xiàn)的情況，下面就介紹一下可能出現(xiàn)的情況：</p><p>　　和觀測衛(wèi)星有關(guān)的因素有圖形的強(qiáng)度因子；衛(wèi)星信號質(zhì)量；觀測衛(wèi)星數(shù)；星歷來源。</p><p>　　和測站有關(guān)的因素布網(wǎng)的方案；重復(fù)設(shè)站；網(wǎng)站密度；時(shí)段分配和重合點(diǎn)的設(shè)計(jì)。</p><p>　　后勤方面動(dòng)用接收機(jī)的臺數(shù)以及使用期間和來源；其他外業(yè)裝備，主要是效能工具和通訊設(shè)備；測區(qū)內(nèi)各

60、時(shí)段，機(jī)組的調(diào)度。</p><p>　　跟儀器有關(guān)的因素，天線，如果天線的質(zhì)量和穩(wěn)定性不好，會(huì)帶來一系列的誤差；接收機(jī)用于精確定位的時(shí)候至少需要兩臺；記錄設(shè)備，可以是軟磁帶或者是盒式磁帶。</p><p>　　3.1.3 GPS控制網(wǎng)的圖形設(shè)計(jì)</p><p>　　在設(shè)計(jì)階段很重要的一部分就是網(wǎng)形設(shè)計(jì)，它不僅影響著以后施工工程的可行性、經(jīng)費(fèi)情況、人員配備情況，甚至影

61、響著施工結(jié)束后的精度，當(dāng)然，GPS網(wǎng)不像傳統(tǒng)的導(dǎo)線網(wǎng)、三角網(wǎng)、三邊網(wǎng)需要通視，這也給GPS網(wǎng)的設(shè)計(jì)帶來了很大的靈活性。</p><p>　　布設(shè)GPS控制網(wǎng)不只是用于我們當(dāng)時(shí)工程的需要，還要考慮以后方便低等級的施工測量，施工測量使用的儀器可能更多的是全站儀，這樣就需要通視。因此，通常情況下要保證任意一個(gè)GPS控制點(diǎn)應(yīng)該與其他兩個(gè)或者兩個(gè)以上的控制點(diǎn)保持通視，如果地形比較復(fù)雜同時(shí)情況不是很好的情況下，也應(yīng)該至少要保

62、持跟相鄰的控制點(diǎn)保持通視，除此之外就要埋設(shè)方位樁，并且要用GPS進(jìn)行聯(lián)測。</p><p>　　GPS各個(gè)點(diǎn)之間的距離應(yīng)該按照規(guī)范進(jìn)行設(shè)計(jì)，其中也要會(huì)靈活的變通，方便以后低等級的控制點(diǎn)進(jìn)行加密。</p><p>　?。?）GPS網(wǎng)內(nèi)各個(gè)同步邊應(yīng)該盡可能構(gòu)成若干個(gè)閉合環(huán)，一等以上的網(wǎng)中應(yīng)該至少包括三個(gè)線性無關(guān)的閉合環(huán)，二、三、四等也應(yīng)至少兩個(gè)的閉合環(huán)，五等的GPS網(wǎng)中也應(yīng)有一個(gè)以上的閉合環(huán)，

63、這樣在完成各條邊的平差之后，才能檢驗(yàn)各個(gè)閉合差是否滿足相應(yīng)的等級要求。</p><p>　?。?）應(yīng)該盡可能的和測區(qū)內(nèi)的原有的導(dǎo)線點(diǎn)三角點(diǎn)進(jìn)行聯(lián)測，這樣方便兩個(gè)坐標(biāo)系的相互轉(zhuǎn)換，聯(lián)測點(diǎn)應(yīng)該盡可能在均勻的分布在測區(qū)內(nèi)部和外圍，GPS網(wǎng)應(yīng)該盡可能多的聯(lián)測一些高等級的大地控制點(diǎn)，重合點(diǎn)和聯(lián)測點(diǎn)不應(yīng)該少于3個(gè)，即使特殊情況下也不能夠少于2個(gè)[1]。</p><p>　　3.1.4 技術(shù)指標(biāo)<

64、/p><p>　　根據(jù)相關(guān)的規(guī)范要求，控制網(wǎng)的精度應(yīng)該符合下面表格中的規(guī)定。相鄰點(diǎn)之間的最大距離是平均距離的兩到三倍，相鄰點(diǎn)之間的最小距離應(yīng)該是平均距離的1/2到1/3；下面是詳細(xì)的技術(shù)指標(biāo)：</p><p>　　表3.2 GPS網(wǎng)的技術(shù)指標(biāo)</p><p>　　3.2 GPS控制網(wǎng)的外業(yè)設(shè)計(jì)</p><p>　　3.2.1 選點(diǎn)要求</p

65、><p>　　在選點(diǎn)埋石之前，首先要了解測區(qū)的基本狀況，要手記測區(qū)原有的一些資料，包括測區(qū)及其周邊的一些國家平面控制點(diǎn)（導(dǎo)線點(diǎn)、三角點(diǎn)等等）、水準(zhǔn)點(diǎn)、GPS控制點(diǎn)以及關(guān)于衛(wèi)星定位連續(xù)運(yùn)行的一些基準(zhǔn)站的資料，還要了解測區(qū)的氣候條件、交通條件、原有的地形圖、交通圖、測區(qū)的近期以及長期的規(guī)劃、還有一些交通通信供電等情況，再根據(jù)相關(guān)的規(guī)范以及項(xiàng)目的合同書任務(wù)書來進(jìn)行接下來的工作[2]。 </p><p&

66、gt;　?。?）點(diǎn)位周圍應(yīng)視野較開闊，如運(yùn)動(dòng)場、公園、建筑物樓頂或地面停車場內(nèi)，測站上應(yīng)便于安置GPS接收機(jī)和天線，可以方便進(jìn)行觀測。</p><p>　　（2） GPS網(wǎng)點(diǎn)視場內(nèi)不應(yīng)有大于仰角15°的成片障礙物，防止阻擋衛(wèi)星信號的接受。</p><p>　?。?）需按區(qū)域一些地質(zhì)條件良好，穩(wěn)定堅(jiān)固，易于保護(hù)的地方設(shè)點(diǎn)，并盡可能的顧忌周邊的交通情況，國家和地方的基準(zhǔn)點(diǎn)應(yīng)該要埋設(shè)儀

67、器墩和固定的標(biāo)石。</p><p>　?。?） GPS網(wǎng)點(diǎn)應(yīng)遠(yuǎn)離大功率的無線電的發(fā)射源（如微博中繼站、電臺、電視臺），以免損害了接收機(jī)的天線，要避開變電站、高壓輸電線等設(shè)施，其最近處不得小于100m，避免遭到干擾。</p><p>　　（5）搜集已有的資料充分使用已有的控制點(diǎn)和觀測墩，另外測站附近的氣候條件應(yīng)該與周邊的大環(huán)境應(yīng)該保持一致，以減少由于氣候原因造成的誤差。</p>

68、<p>　?。?） GPS網(wǎng)點(diǎn)應(yīng)避開類似房屋、廣告牌、山坡及大面積的平靜水面（湖泊、池塘）等對電磁波接收有強(qiáng)烈吸收和反射影響的金屬和其他障礙物[2]。</p><p><b>　　3.2.2 埋石</b></p><p>　　埋石的工作包括埋設(shè)標(biāo)石和建造觀測墩的工作，時(shí)間比較緊的情況，埋石應(yīng)該和選點(diǎn)應(yīng)該同時(shí)進(jìn)行。埋石和標(biāo)志規(guī)格應(yīng)該符合相關(guān)的規(guī)定。埋石時(shí)周邊

69、要夯實(shí)，以防由于天氣原因或者其他原因?qū)е聵?biāo)石移動(dòng)，如果是現(xiàn)澆混凝土的標(biāo)志還應(yīng)該適當(dāng)?shù)奶砑臃纼鰟﹣砑訌?qiáng)防凍措施。</p><p>　　3.2.3 外業(yè)觀測</p><p>　　在進(jìn)行觀測之前，應(yīng)該讓GPS接收機(jī)進(jìn)行預(yù)熱和靜置，具體的過程按照指導(dǎo)書進(jìn)行，要按照設(shè)計(jì)的要求進(jìn)行對中、整平、量取儀器高以及天線定向。</p><p>　　根據(jù)GPS網(wǎng)形設(shè)計(jì)要編制好作業(yè)調(diào)度表，交

70、通工具的配備和作業(yè)人員。觀測者觀測時(shí)采取靜態(tài)相對定位，衛(wèi)星高度角為150，時(shí)段長度為45min，采樣間隔為10 s。應(yīng)該在4個(gè)點(diǎn)上同時(shí)安置4臺接收機(jī)天線(對中、整平、定向)，量取天線的高度，測量的氣象數(shù)據(jù)，開機(jī)進(jìn)行觀察，當(dāng)各項(xiàng)指標(biāo)都達(dá)到要求時(shí)，按接收機(jī)的提示輸入相關(guān)的數(shù)據(jù)，接收機(jī)將自動(dòng)記錄，觀測者要認(rèn)真的填寫測量手簿和外業(yè)觀測的相關(guān)記錄，并隨時(shí)監(jiān)視儀器的工作狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)有不良反應(yīng)，及時(shí)報(bào)上報(bào)或記錄。觀測要求按照下表的要求進(jìn)行測量。<

71、/p><p>　　表3.3 GPS測量作業(yè)基本技術(shù)要求</p><p><b>　　4 控制網(wǎng)的布設(shè)</b></p><p>　　4.1施工控制網(wǎng)的常見網(wǎng)形設(shè)計(jì)方法</p><p>　　施工控制網(wǎng)的設(shè)計(jì)方法有：導(dǎo)線、GPS控制網(wǎng)、邊角網(wǎng)、建筑方格網(wǎng)。這幾種控制網(wǎng)的特點(diǎn)分別是：（1）導(dǎo)線網(wǎng)優(yōu)點(diǎn)：導(dǎo)線網(wǎng)應(yīng)用非常的廣泛，由于導(dǎo)線網(wǎng)

72、布網(wǎng)非常的靈活，推進(jìn)的速度非常的快，特別適合于狹長的地帶而且精度分布比較均勻，所需要的儀器也比較便宜和常用，所以導(dǎo)線網(wǎng)是布設(shè)大地控制網(wǎng)非常常用的一種方式。但是缺點(diǎn)是它所控制的面積比較小、檢核的條件也比較少、方位的傳算誤差也比較大。 （2）建筑方格網(wǎng)布設(shè)的特點(diǎn)：建筑區(qū)的特點(diǎn)是是一個(gè)塊狀的施工區(qū)，如果用導(dǎo)線不太適合，這樣用建筑方格網(wǎng)先測出來軸線，然后再測出其中局部的部分，最后也可以通過量距來進(jìn)行檢核。它不僅使用于建筑工地，而且適用于一些工業(yè)

73、場地和一些倉庫。（3）邊角網(wǎng)：有很多的檢核條件，包括點(diǎn)位的橫向縱向誤差。（4）GPS的特點(diǎn)：①網(wǎng)形設(shè)計(jì)具有比較大靈活性，故選點(diǎn)工作比常規(guī)測量更為簡便。但GPS測量也有其自身的特點(diǎn)，因此選點(diǎn)時(shí)應(yīng)滿足以下要求：點(diǎn)位應(yīng)選在交通比較便利、容易于安置設(shè)備的地方，視野要盡可能的開闊；GPS點(diǎn)應(yīng)應(yīng)遠(yuǎn)離高壓線和電磁波的干擾。②定位精度比較高。③觀測時(shí)間比較短。④可以直接提供三維坐標(biāo)。⑤操作比較簡單，同時(shí)可以全天候作業(yè)[5]。</p>&l

74、t;p>　　4.2 GPS公路工程獨(dú)立控制網(wǎng)建立</p><p>　　首先我們要根據(jù)任務(wù)書的要求要知道我們所要修的這條路的等級，然后根據(jù)我們搜集的資料在工程附近找到兩個(gè)已知控制點(diǎn)來確定這條路的方向，然后我們遵循先整體后局部，先控制后碎步的原則，再進(jìn)一步的布設(shè)施工控制網(wǎng)，再利用同步異步環(huán)來進(jìn)行觀測最終來確定整個(gè)控制網(wǎng)中的基線的向量。然后我們利用這些數(shù)據(jù)來反算端點(diǎn)基線長來作為整個(gè)控制網(wǎng)已知的邊長，再將方位反算一

75、下反算過后，跟原先的控制點(diǎn)必定會(huì)有一個(gè)差值也就是不符值，如果這個(gè)差值超限我們要重新解算，如果在限差之內(nèi)，就要進(jìn)行無約束平差，再將新舊坐標(biāo)值取平均后，對高等級網(wǎng)進(jìn)行約束平差。GPS觀測工程過程中，觀測時(shí)主要技術(shù)要求如下：</p><p>　　表4.1 觀測主要技術(shù)要求</p><p>　　各級公路及構(gòu)造物的水準(zhǔn)測量等級應(yīng)按照表1選定 </p><p>　　表4.2 工

76、程水準(zhǔn)測量等級 </p><p>　　4.2.1 快速靜態(tài)定位模式</p><p>　　讓GPS接收機(jī)在每一個(gè)流動(dòng)站上進(jìn)行靜止的觀測，在這個(gè)過程中接收機(jī)可以同時(shí)接收到衛(wèi)星和基準(zhǔn)站的同步觀測數(shù)據(jù)，利用這些數(shù)據(jù)可以求出用戶的三維坐標(biāo)和整周模未知數(shù)，如果整個(gè)結(jié)算過程慢慢的穩(wěn)定而且精度達(dá)到了所要求的精度要求，則可以進(jìn)行下一個(gè)觀測，這種方法一般用于控制網(wǎng)的加密，如果采用全站儀進(jìn)行加密，由于受到通視情

77、況和自然條件的限制，有時(shí)實(shí)現(xiàn)起來非常的困難，用RTK技術(shù)就能夠達(dá)到事半功倍的效果，定位一個(gè)點(diǎn)只需要五到十分鐘，而且隨著技術(shù)的不斷更新，將來會(huì)越來越快，相對于靜態(tài)定位來說，時(shí)間又比較的短，這樣快速靜態(tài)定位法不僅能大大的提高工作效率、減少成本，而且可以精度更高質(zhì)量更好的完成[7]。</p><p>　　4.2.2 動(dòng)態(tài)定位</p><p>　　測量前需要在其中的一個(gè)控制點(diǎn)上靜止幾分鐘初始化一下

78、，這個(gè)過程之后就可以在預(yù)定的點(diǎn)位上進(jìn)行觀測，并且聯(lián)通基站的同步觀測數(shù)據(jù)，就可以實(shí)時(shí)的確定采樣的的三維坐標(biāo)。動(dòng)態(tài)定位的精度已經(jīng)可以達(dá)到厘米級了，在一些精度要求不是很高的測量中，動(dòng)態(tài)定位發(fā)揮著很重要的作用，在公路中在公路勘測階段可以完成測量的工作,另外地形圖的測量，縱橫斷面的測繪，中樁的測量等工作也可以有動(dòng)態(tài)定位完成，GPS不需要通視，而且動(dòng)態(tài)定位在幾秒的時(shí)間內(nèi)就可以完成，精度也能夠滿足要求[6]。</p><p>

79、　　指標(biāo)進(jìn)行比較，一旦實(shí)測精度達(dá)到了預(yù)設(shè)精度指標(biāo)，手簿將會(huì)提示測量人員是否接受該成果，接受后手簿將會(huì)將測得的精度、坐標(biāo)及高程同時(shí)記錄于手簿中。</p><p>　　移動(dòng)站可以是靜態(tài)的，也可是動(dòng)態(tài)的，可以在動(dòng)態(tài)條件下進(jìn)行初始化工作（須要有動(dòng)態(tài)初始化On-The-Fly簡稱OTF功能接收機(jī)），也可以在一個(gè)固定點(diǎn)上進(jìn)行初始化后再進(jìn)入動(dòng)態(tài)工作?；鶞?zhǔn)站與移動(dòng)站測量范圍距離一般要控制在15km以內(nèi)，這樣實(shí)時(shí)的三維定位精度可以

80、達(dá)厘米級[8]。 </p><p>　　4.3 基于GPS控制網(wǎng)布設(shè)的優(yōu)點(diǎn)</p><p>　　在傳統(tǒng)的各種方法之中，建立施工控制網(wǎng)最為常用的方法就是采用三角測量的方法，最近幾年又出現(xiàn)了精密導(dǎo)線法，但是，由于這些都收到圖形條件、地形條件、通視條件等各種因素的影響，但是GPS不受這些因素的限制，因此在公路測量過程中用GPS測量的方法成了一種非常常用的方法。</p><p&

81、gt;　　GPS在測量中的應(yīng)用,有如下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn):(1)測量精度高。GPS測量的精度要明顯高于地面常規(guī)測量方法，而且隨著距離的增加，這種優(yōu)勢更為明顯。(2)選點(diǎn)靈活，無需造標(biāo)，布網(wǎng)成本低。由于GPS測量不需要測站間相互通視，因而不需要建立站標(biāo)，大大降低了布網(wǎng)成本。另外，GPS網(wǎng)的整體質(zhì)量與點(diǎn)位分布沒有直接關(guān)系，因而選點(diǎn)時(shí)只用考慮應(yīng)用需要和觀測條件，大大提高了選點(diǎn)的靈活性(3)可全天候作業(yè)。理論上GPS測量可以在任何時(shí)候任何氣候條件下進(jìn)行。

82、這一特點(diǎn)大大方便了觀測作業(yè)，有利于按時(shí)高效地完成控制網(wǎng)的建立。(4)觀測時(shí)間短，作業(yè)效率高。采用GPS建立一般等級(C級以下)的控制網(wǎng)時(shí)，在每個(gè)觀測站上的觀測時(shí)間一般在1到4個(gè)小時(shí)。另外，由于點(diǎn)位通常選在交通較為便利，人員易于到達(dá)的地方，所以遷站所需時(shí)間短。(5)觀測處理自動(dòng)化。采用GPS定位技術(shù)建立控制網(wǎng)，觀測作業(yè)和數(shù)據(jù)處理的自動(dòng)化程度高。特別是外業(yè)觀測，作業(yè)人員所需要做的工作通常僅僅是在測站上按照要求架設(shè)儀器，進(jìn)行一些簡單的量測和儀

83、器操作以及進(jìn)行必要的記錄，剩下的觀測工作由接收機(jī)自動(dòng)完成，作業(yè)人員勞動(dòng)強(qiáng)度低。(6)可獲得三維坐標(biāo)。GPS測量可以直接得到點(diǎn)的三維</p><p>　　隨著經(jīng)濟(jì)技術(shù)的發(fā)展,道路工程建設(shè)也發(fā)生著革命性的變化。工程的等級越高，常規(guī)的測量方法越不能夠滿足，但是GPS的優(yōu)勢就能夠顯露出來，現(xiàn)在GPS已經(jīng)跟國家建設(shè)聯(lián)系的越來越緊密我們這兒主要討論的是公路問題。</p><p>　　4.4GPS公路工

84、程獨(dú)立控制網(wǎng)建立的工作流程</p><p>　　4.4.1靜態(tài)GPS測量</p><p>　　靜態(tài)GPS測量技術(shù)主要用于建立公路首級網(wǎng)，之后再根據(jù)其他的測量方法進(jìn)行進(jìn)一步的附合導(dǎo)線測量?？刂凭W(wǎng)建立的過程如下：</p><p>　　導(dǎo)線點(diǎn)選址、路線的初步勘查。接到外業(yè)測量任務(wù)時(shí)，首先要做的是測量人員要對整條路線的走向要進(jìn)行初步的踏勘，查看一下沿線GPS點(diǎn)位置的基本情況

85、。如果某個(gè)點(diǎn)周邊有高等級的GPS控制點(diǎn)要進(jìn)行一遍聯(lián)測。</p><p>　　GPS控制網(wǎng)的設(shè)計(jì)：GPS點(diǎn)控制網(wǎng)布設(shè)應(yīng)根據(jù)沿線的地形地物、精度要求、公路等級、作業(yè)時(shí)衛(wèi)星狀況等因素進(jìn)行綜合設(shè)計(jì)</p><p>　?。?）GPS選點(diǎn)、埋石：選點(diǎn)應(yīng)按照技術(shù)設(shè)計(jì)書的要求找出有利于采用其他的測量方法和聯(lián)測。</p><p>　?。?）架設(shè)GPS進(jìn)行觀測：四個(gè)GPS點(diǎn)有效觀測衛(wèi)星

86、總數(shù)、觀測共同時(shí)間等應(yīng)該滿足規(guī)范的要求。（觀測的時(shí)間要大于等于半個(gè)小時(shí)，有效觀測衛(wèi)星數(shù)大于4個(gè)）</p><p>　?。?）GPS觀測數(shù)據(jù)的處理：外業(yè)觀測完后講GPS中數(shù)據(jù)傳入計(jì)算機(jī)后，利用軟件，及時(shí)的進(jìn)行質(zhì)量的分析和數(shù)據(jù)的處理（GPS點(diǎn)控制網(wǎng)平差計(jì)算兩個(gè)步驟、基線檢核與結(jié)算。</p><p>　　（6）整個(gè)GPS控制網(wǎng)進(jìn)行加密</p><p>　?。?）公路的中線

87、測量以及公路的縱橫斷面測量</p><p>　?。?）導(dǎo)線點(diǎn)坐標(biāo)和平差計(jì)算：將各段符合導(dǎo)線測量的數(shù)據(jù)傳入到計(jì)算機(jī)中進(jìn)行距離和角度的平差最后得到最終的結(jié)果[8]。</p><p>　　RTK作用的距離跟基準(zhǔn)站架設(shè)的高度關(guān)系如下表：</p><p>　　表4.3 RTK作用的距離跟基準(zhǔn)站架設(shè)的高度關(guān)系</p><p>　　公路GPS控制網(wǎng)建立之后

88、，其主要用途可以集中的體現(xiàn)在下面幾個(gè)方面：（1）公路航測成圖的時(shí)候要要用到相應(yīng)的控制數(shù)據(jù)，可以用GPS控制網(wǎng)來控制航向和區(qū)域的寬度。（2）在使用其他傳統(tǒng)的辦法進(jìn)行測圖的過程中，GPS控制網(wǎng)可作為首級控制網(wǎng)或者圖根控制來應(yīng)用。（3）在公路的勘測過程中，可以用GPS控制網(wǎng)為構(gòu)造物的施放及基礎(chǔ)進(jìn)行放線，可以極大的提高原始數(shù)據(jù)的精度及測設(shè)的精度。（4）在施工過程中，可以根據(jù)設(shè)計(jì)的要求利用GPS控制網(wǎng)對公路來進(jìn)行合理的改造[9]。</p&g

89、t;<p><b>　　5 精度分析</b></p><p>　　RTK儀器測量精度的表示形式一般使用“固定誤差+邊長比例誤差”這樣的形式來進(jìn)行表示,也就是a+b×D式中:a是固定誤差；b是邊長比例誤差；D為基準(zhǔn)站與流動(dòng)站之間的距離?；鶞?zhǔn)站-流動(dòng)站校正的模式就是一個(gè)已知點(diǎn)上面設(shè)置基站輸入這個(gè)點(diǎn)的坐標(biāo)，然后再在另外的已知點(diǎn)上架流動(dòng)站然后相互對比之后就可以對這個(gè)店進(jìn)行校正

90、了。RTK的定向誤差是</p><p>　　表4.4　基準(zhǔn)站-流動(dòng)站校正時(shí)定向的誤差和距離關(guān)系</p><p>　　RTK基準(zhǔn)站—流動(dòng)站校正的時(shí)候引入的方位角的誤差會(huì)隨著距離的減小而增大,校正點(diǎn)距離距越遠(yuǎn),方位角精度反而會(huì)越高。</p><p>　　5.1 流動(dòng)站-流動(dòng)站校正精度分析</p><p>　　這種模式是:在未知的點(diǎn)上架基準(zhǔn)站，然后

91、用流動(dòng)站找兩個(gè)已知點(diǎn)在已知點(diǎn)上進(jìn)行測量校正在也就是：</p><p><b>　　m校=a+b×D</b></p><p>　　設(shè)兩個(gè)校正點(diǎn)到基準(zhǔn)站的距離分別是D1、D2。則帶來的的定向誤差是</p><p>　　式中:m定1=a+b×D1; m定2=a+b×D2。如果D1與D2到基準(zhǔn)站的距離相差不多，也就是D1=

92、D2=D,這樣計(jì)算兩點(diǎn)校正后帶入的定向誤差就是</p><p>　　假設(shè)D1=D2,算得的定向誤差(見表4.2)。 </p><p>　　表5.1　流動(dòng)站-流動(dòng)站定向的誤差和距離的相互關(guān)系 </p><p><b>　　6 優(yōu)化設(shè)計(jì)</b></p><p>　　增加觀測期數(shù)（增加獨(dú)立基線數(shù)）。在建立GPS網(wǎng)

93、時(shí)，適當(dāng)?shù)脑黾佑^測期數(shù)（時(shí)段數(shù)），對于提高GPS網(wǎng)的可靠性非常有效。保證一定的重復(fù)設(shè)站次數(shù)。保證每個(gè)測站至少與三條以上的獨(dú)立基線相連，在布網(wǎng)時(shí)，要使網(wǎng)中所有最簡異步環(huán)的邊數(shù)不多于6條。為保證GPS網(wǎng)中各相鄰點(diǎn)具有較高的相對精度，對網(wǎng)中距離較近的點(diǎn)一定要進(jìn)行同步觀測?？梢栽谌婢W(wǎng)上建立框架網(wǎng)，以框架網(wǎng)作為整個(gè)GPS網(wǎng)的骨架，布網(wǎng)時(shí)最簡異步環(huán)邊數(shù)不多于6條引入高精度激光測距邊，布網(wǎng)的時(shí)候加入盡可能多的水準(zhǔn)點(diǎn)，增設(shè)長時(shí)間、多時(shí)段的基線向量[1

94、3]。</p><p>　　在實(shí)踐中工作中，要按以下步驟進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)：首先固定觀測值的精度，對于選取的網(wǎng)點(diǎn)，觀測所有的可能的方向和邊，計(jì)算網(wǎng)的質(zhì)量指標(biāo)，如果質(zhì)量偏低，就必須要提高觀測值精度。在某一組先驗(yàn)精度下，如果網(wǎng)的質(zhì)量指標(biāo)偏高，這個(gè)時(shí)候可以按觀測值的內(nèi)部可靠性指標(biāo)刪減觀測值，如果某個(gè)觀測的多余觀分量太大，則說明該觀測值顯得多余了，應(yīng)該刪去；如果很小，則該觀測值的精度不適合增加。根據(jù)這種方案非常容易得到一個(gè)最優(yōu)

95、方案。</p><p><b>　　7　應(yīng)用實(shí)例</b></p><p>　　湖南建筑設(shè)計(jì)研究院1993年12月在國道212線改建工程的測設(shè)中, 布設(shè)GPS網(wǎng)作為公路控制網(wǎng)( 如圖2) 。該網(wǎng)中, GPS聯(lián)測點(diǎn)13個(gè), 其中埋石點(diǎn)10個(gè), 大地點(diǎn)3個(gè),控制路線長度43km。從布網(wǎng)開始到完成觀測共歷時(shí)8天, 投入ASHTECHDIMENSIONGPS接收機(jī)3臺, 作業(yè)人

96、員僅4人[12]。</p><p>　　7. 1　布設(shè)GPS網(wǎng)的技術(shù)方案</p><p>　　( 1) 技術(shù)的依據(jù): CH2001——92《全球定位系統(tǒng)( GPS) 測量規(guī)范》；</p><p><b>　　確定公路的等級。</b></p><p>　　確定GPS網(wǎng)的等級。</p><p>　　G

97、PS網(wǎng)的技術(shù)設(shè)計(jì)。其中首先確定GPS網(wǎng)的精度指標(biāo)，其次確定GPS網(wǎng)的圖形設(shè)計(jì)，最后確定GPS網(wǎng)的基準(zhǔn)設(shè)計(jì)。</p><p>　　選點(diǎn)和建立觀測標(biāo)志。</p><p>　　GPS網(wǎng)的外業(yè)觀測。首先觀測計(jì)劃的擬定，其次儀器的選擇和檢驗(yàn)。最后按觀測計(jì)劃進(jìn)行觀測。</p><p>　　檢核與評價(jià)外業(yè)觀測數(shù)據(jù)是否合格。</p><p>　　如果合格進(jìn)行

98、觀測數(shù)據(jù)的處理。首先要觀測數(shù)據(jù)的預(yù)處理，其次平差計(jì)算，然后進(jìn)行坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換，再往后與地面網(wǎng)的連和平差，最后進(jìn)行精度的分析。</p><p>　　提供GPS網(wǎng)的觀測成果。</p><p>　　圖1 GPS控制網(wǎng)聯(lián)測圖</p><p>　　( 2) 精度的等級: D級網(wǎng);</p><p>　　( 3) 定位的方法: 靜態(tài)相對定位;</p&g

99、t;<p>　　( 4) 時(shí)間長度: 有效觀測時(shí)間不少于50min;</p><p>　　( 5) 采樣的間隔: 20s;</p><p>　　( 6) 衛(wèi)星的高度: 不應(yīng)該小于15°;</p><p>　　( 7) 幾何的圖形強(qiáng)度因子( PDOP) : 不大于8;</p><p>　　( 8) 點(diǎn)位的誤差: 點(diǎn)位中誤

100、差R≤5cm[10]。</p><p>　　2. 2　觀測成果精度分析</p><p>　　布設(shè)的網(wǎng)在觀測時(shí)有4條的重復(fù)邊, 其閉合差見表2。網(wǎng)中有6個(gè)同步觀測閉合環(huán)、5個(gè)異步觀測閉合環(huán)和2條附合路線, 其閉合差見表3。平差后的GPS網(wǎng)點(diǎn)的高斯平面坐標(biāo)、坐標(biāo)誤差及點(diǎn)位誤差見表4[11]。</p><p>　　表7.1 復(fù)測邊閉合差</p><p&

101、gt;　　表7.2 閉合環(huán)和符合路線誤差</p><p>　　表7.3　GPS網(wǎng)點(diǎn)高斯平面坐標(biāo)、坐標(biāo)誤差及點(diǎn)位誤差</p><p>　　從表4得該網(wǎng)的點(diǎn)位中誤差為:</p><p>　　m= ±[ WpWp]n=±2. 89cm</p><p>　　這個(gè)網(wǎng)閉合環(huán)最大閉合差和D級網(wǎng)容許誤差對比見表5。從表5可以看出該網(wǎng)滿足G

102、PS網(wǎng)D級網(wǎng)的技術(shù)要求。</p><p>　　表7.4 閉合環(huán)最大閉合差和D級網(wǎng)容許誤差對比表</p><p><b>　　8 結(jié)語</b></p><p>　　GPS在公路建設(shè)中的應(yīng)用對于整個(gè)公路甚至是更多的行業(yè)是一種革命性的進(jìn)步，不僅在人力物力成本上減少了很多的支出，可以很大的減少外業(yè)測量人員的辛苦，使外業(yè)測量更為簡便，而且精度更加增高，內(nèi)

103、業(yè)的處理發(fā)展也很快，當(dāng)然也有很多的進(jìn)步空間，相信隨著科技的發(fā)展測量將會(huì)變得越來越簡便。</p><p>　　從課題的選擇、材料的搜集、方案的論證到具體寫作，每一步對我來說都是很大的嘗試和挑戰(zhàn)，在此過程中不斷的提出問題，發(fā)現(xiàn)問題，然手去論證、推翻，解決問題，在這個(gè)往復(fù)的過程中，我的這篇論文一步步完善。每一次的改進(jìn)對于我來說都是一次質(zhì)的提高，雖然我的論文并不是很成熟，而且借鑒了前人的很多資料，但是我仍然心里有一種成就

104、感，因?yàn)槲覍?shí)實(shí)在在地走過了一個(gè)完整的畢業(yè)論文所應(yīng)該走的每一個(gè)過程，并且享受了其中的每一個(gè)過程，并且在這個(gè)過程之中加入了我自己的思想，改正了一些以前工作中不太完善的地方。</p><p>　　在做這次畢業(yè)論文的過程中我學(xué)到到了很多，加深了GPS RTK定位原理的理解，基本結(jié)構(gòu)和具體應(yīng)用的理想，應(yīng)用了大學(xué)四年中所學(xué)的理論知識，嘗試了一次次理論指導(dǎo)實(shí)踐的過程，同時(shí)加深了對測量行業(yè)的熱愛。希望這次經(jīng)歷能夠不斷讓我在以后的

105、生活和工作中不斷成長和進(jìn)步。</p><p><b>　　致 謝</b></p><p>　　大學(xué)生活隨著畢業(yè)論文的結(jié)束也就接近尾聲了，本來以為在大學(xué)的最后一個(gè)階段學(xué)不到很多東西，沒有想到，在這個(gè)過程中我學(xué)會(huì)了搜集資料，學(xué)會(huì)了獨(dú)立思考，學(xué)會(huì)了自我督促、自我學(xué)習(xí)，收獲也很大，在這個(gè)過程中，也得到了很多同學(xué)了老師的幫助，特別要感謝我的指導(dǎo)老師詹先運(yùn)老師，認(rèn)真負(fù)責(zé)的指導(dǎo)我

106、完成這篇論文，同時(shí)在這個(gè)過程中認(rèn)真講解如何能夠作一篇優(yōu)秀的畢業(yè)論文。能讓我在這么短的時(shí)間內(nèi)完成這樣一篇論文為我的大學(xué)畫上了完美的句號。</p><p>　　最后再次感謝指導(dǎo)老師詹先運(yùn)老師以及各位在大學(xué)教我的老師。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] 劉基余,李征航,王躍虎,等.全球定位系統(tǒng)原理及應(yīng)用[M].

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