gps定位系統(tǒng)在公路測量中的應用畢業(yè)論文

1、<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>　　1.1 GPS定位技術(shù)的應用現(xiàn)狀1</p><

2、;p>　　2 GPS衛(wèi)星全球定位系統(tǒng)3</p><p>　　2.1 GPS全球定位系統(tǒng)的概念3</p><p>　　2.1.1 概念3</p><p>　　2.1.2 GPS系統(tǒng)的特點4</p><p>　　2.2 GPS衛(wèi)星定位系統(tǒng)的組成6</p><p>　　2.2.1 空間部分6</p&g

3、t;<p>　　2.2.2 GPS地面監(jiān)控部分8</p><p>　　2.2.3 用戶部分9</p><p>　　2.3 GPS衛(wèi)星的導航定位信號9</p><p>　　2.3.1 概述9</p><p>　　2.3.2 RTK信號接收機的組成及其原理10</p><p>　　2.4 GPS衛(wèi)星

4、定位原理13</p><p>　　2.4.1 概述13</p><p>　　2.4.2 GPS幾種定位方式15</p><p>　　2.5 GPS導航定位誤差16</p><p><b>　　3 工作流程19</b></p><p>　　3.1 GPS（RTK）控制網(wǎng)的內(nèi)業(yè)設計19&l

5、t;/p><p>　　3.1.1 GPS(RTK)控制網(wǎng)設計19</p><p>　　3.1.2 影響GPS(RTK)測量技術(shù)設計的因素20</p><p>　　3.1.3 GPS(RTK)控制網(wǎng)的圖形設計21</p><p>　　3.1.4 技術(shù)指標22</p><p>　　3.2 GPS(RTK)控制網(wǎng)的外業(yè)設

6、計22</p><p>　　3.2.1 選點要求22</p><p>　　3.2.2 埋石23</p><p>　　3.2.3 外業(yè)觀測23</p><p>　　3.3 RTK控制網(wǎng)的外業(yè)實施24</p><p>　　3.3.1 儀器準備24</p><p>　　3.3.2 接收機及

7、附屬設備的檢驗與維護24</p><p>　　3.3.3 人員組織25</p><p>　　3.3.4 儀器安裝25</p><p>　　3.3.5 野外觀測25</p><p>　　3.4 數(shù)據(jù)傳輸與數(shù)據(jù)處理26</p><p>　　3.4.1 數(shù)據(jù)傳輸26</p><p>　　3

8、.4.2 數(shù)據(jù)處理26</p><p>　　4 RTK技術(shù)在公路測量中的應用28</p><p>　　4.1 RTK測量原理28</p><p>　　4.2 RTK的測量模式29</p><p>　　4.2.1 快速靜態(tài)定位模式30</p><p>　　4.2.2 動態(tài)定位30</p><

9、;p>　　4.3 RTK測量技術(shù)的應用分類30</p><p>　　4.3.1 各種控制測量30</p><p>　　4.3.2 地形測圖31</p><p>　　4.3.3 放樣31</p><p><b>　　5. 小結(jié)32</b></p><p>　　5.1 RTK在公路測量

10、中的優(yōu)點32</p><p>　　5.2 影響GPS-RTK測量精度的因素33</p><p>　　5.3 我提出的相關(guān)的改進措施：33</p><p><b>　　致 謝35</b></p><p><b>　　參考文獻36</b></p><p>　　RTK在

11、公路測量中的應用</p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　隨著我國經(jīng)濟快速發(fā)展公路建設速度也不斷加快。公路工程有其自身特點：長條狀，坡度多，在施工測量工作中對測量控制網(wǎng)的布設帶來諸多困難，常規(guī)控制測量既要考慮控制網(wǎng)的網(wǎng)型，又要考慮控制點的密度，并且常規(guī)的白紙法作圖，只能得到模擬的數(shù)字地圖，不能充分的利用得到的勞動成果，不便于現(xiàn)代化的數(shù)字化管理

12、，而近幾年新興起來的RTK技術(shù)運用在實際工程測量中不僅提高了測量精度縮短了施工工期，得到數(shù)字化地圖，提高了項目的管理水平，而且還節(jié)約了工程成本，產(chǎn)生了巨大的社會效益和經(jīng)濟效益。</p><p>　　本文主要從應用的RTK的基礎GPS系統(tǒng)開始論述，簡要介紹GPS系統(tǒng)的情況，而后分析采用RTK時使用其用來測量時的誤差來源，及應對改進策略。RTK的在公路測量時的工作流程，展望RTK在公路測量方面的廣闊應用前景。<

13、/p><p>　　關(guān)鍵詞 GPS/公路工程/控制測量</p><p>　　The application of RTK in Highway Survey </p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　With China's rapid economic development

14、 continues to accelerate highway construction speed. Highway Engineering has its own characteristics: elongated, slope, in the construction work on the measurement CONTROL measuring. bring many difficulties, routine cont

15、rol measure is necessary to consider the grid control network, but also consider the density of the control point, White and conventional method of mapping, can only get analog digital map can not be fully utilized to ob

16、tain the fruits of la</p><p>　　This article from the basis for the application of RTK GPS system began discussion of the case briefly GPS system, and then analyzed using RTK is used to measure the use of its

17、 sources of error, and coping improvement strategies. RTK measurements in highway workflow outlook RTK measurements in the road broad application prospects.</p><p>　　KEY WORDS GPS,Road project,control measu

18、rement,the-horizon measurement</p><p><b>　　1 緒論</b></p><p>　　1.1 GPS定位技術(shù)的應用現(xiàn)狀</p><p>　　早在GPS發(fā)展的初級階段就有人指出“GPS的應用，僅受人們的想象力制約”。自GPS系統(tǒng)問世以來，已充分顯示了其在導航，定位領域的霸主地位。許多領域也由于GPS的出現(xiàn)

19、而產(chǎn)生革命性變化。目前，幾乎全世界所有需要導航，定位的用戶，都被GPS的高精度，全天候，全球覆蓋，方便靈活和優(yōu)質(zhì)價廉所吸引。</p><p>　　一、GPS的應用按其使用領域簡單介紹如下</p><p>　　1、GPS應用于測量</p><p>　　GPS定位技術(shù)基本上可滿足各種類型的工程測量控制網(wǎng)的精度要求。由于可以全天候觀測，定位是測站見也無需保持通視等特點，因

20、而與常規(guī)方法相比具有一定的優(yōu)越性?？梢哉f在測繪學發(fā)展的歷史上，GPS技術(shù)的應用是目前為止發(fā)生的最大的技術(shù)變革。GPS測量系統(tǒng)與傳統(tǒng)的手工測量手段相比有著常規(guī)測量無法比擬的優(yōu)點：測量的作業(yè)過程變的相當簡單；測量結(jié)果精度高;測量儀器體積小，便于攜帶，大大減少了測量員的外業(yè)勞動強度;可全天候24小時不間斷測量;測站之間無須通視;測量結(jié)果在同一坐標系下，信息接收、存儲等都是自動完成的，減少了繁瑣的數(shù)據(jù)處理的中間環(huán)節(jié)，從而在根本上杜絕了由于測量員

21、素質(zhì)而引起的測量誤差。當前，GPS技術(shù)已廣泛應用于大地測量和地球動力學之中，工程測量，航測和遙感、資源勘查、地籍調(diào)查等重要領域。</p><p>　　2、GPS應用于交通</p><p>　　衛(wèi)星導航將有利于減緩擁堵的城市交通狀況，提升海陸空的交通監(jiān)督管理水平。建立一個車輛管理系統(tǒng)，在車輛上安裝GPS接受系統(tǒng)，并安裝發(fā)射汽車位置的發(fā)射裝置，建立一個數(shù)據(jù)庫，使得在城市內(nèi)運行的車輛的位置信息通

22、過無線網(wǎng)絡將車輛的位置信息都上傳到數(shù)據(jù)庫，通過對數(shù)據(jù)庫的分析，可以輕松地了解到車輛的行走信息，知道哪里的道路發(fā)生阻塞，或者出現(xiàn)事故，提醒其他車輛繞行，從而提高對城市車輛的管理水平同時可以有效地減少車輛的擁堵狀況。例如，告知司機城市道路的擁擠狀況，幫助車輛選擇暢通的道路，限制進入擁擠的道路，節(jié)約時間，從而節(jié)約時間成本，提高人民的生活水平。同時衛(wèi)星導航系統(tǒng)可以在任何氣候條件下，為水路交通提供導航定位和安全保障服務，提高對海上事故的救援能力。

23、</p><p>　　3、GPS應用于救援</p><p>　　當遇到匪警、交通事故、意外傷害等突發(fā)事件，通過電話響有關(guān)單位報告和求助時，很難說出事故的準確位置，利用GPS定位技術(shù)，可以準確的知道事故的準確地點，提高對災害的響應速度，從而為營救爭取寶貴的時間。</p><p>　　4、GPS應用于農(nóng)業(yè)</p><p>　　信息技術(shù)支持下的農(nóng)業(yè)

24、，由經(jīng)驗性到量化、規(guī)范、集成和智能化；由粗放生產(chǎn)到精細操作；由分散封閉到有效獲取和利用信息；由經(jīng)濟判斷到宏觀測報和科學管理，是傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)的一次深刻革命。抓住信息化改造的機遇，中國農(nóng)業(yè)就會提升到一個新的水平，就會在向現(xiàn)代農(nóng)業(yè)和市場經(jīng)濟的轉(zhuǎn)變中，顯著提高人力、物力和財力的投入效益，減少和避免損失。其主要目標是更好地利用耕地資源潛力，科學利用投人，提高產(chǎn)量，降低生產(chǎn)成本，減少農(nóng)業(yè)活動帶來的不良環(huán)境后果，實現(xiàn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)的可持續(xù)發(fā)展。它是走向知識

25、經(jīng)濟時代人們利用信息技術(shù)革命和現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技成果經(jīng)營農(nóng)業(yè)的技術(shù)思想的革命。</p><p><b>　　5、氣象應用服務</b></p><p>　　全球衛(wèi)星導航定位系統(tǒng)已在氣象領域得到廣泛應用，在其基礎上組建的地球大氣觀測系統(tǒng)是一種重要的觀測技術(shù)，可完成對大氣、海洋和空間環(huán)境的觀測，以及對環(huán)境中重要的風、云、電進行觀測。促進我國在天氣分析和數(shù)值天氣預報、氣候變化監(jiān)測和

26、預測的能力，提高預報結(jié)果的精度，為研究全球氣候變化的規(guī)律提供基礎的數(shù)據(jù)積累，為以后的氣象研究提供基礎。這是GPS為全球的氣象工作作出的巨大貢獻，提升氣象學家在氣象方面的預報，提高在建設生產(chǎn)的過程中防災減災的能力，減少災害的給我們帶來的損失。</p><p>　　二、 我國的GPS定位技術(shù)應用情況</p><p>　　2002年2月，國家計委提出“衛(wèi)星導航應用產(chǎn)業(yè)化專項”，其目標是在“十五”

27、末期，形成一個市場規(guī)模超過百億元的新產(chǎn)業(yè)。要在生產(chǎn)制造衛(wèi)星導航應用基礎產(chǎn)業(yè)的規(guī)模和數(shù)量上進入世界前列。接收機主板產(chǎn)量超過100萬套，行業(yè)總產(chǎn)值超過100億元（約占世界市場份額的4%）。其中導航運營服務產(chǎn)值將超過20億元。在基礎產(chǎn)品上，芯片組與主機板等將從目前的全部依賴進口變?yōu)樽灾鳟a(chǎn)品占60%以上。產(chǎn)品出口將占國產(chǎn)總量的10%，具有自主知識產(chǎn)權(quán)的芯片組、嵌入式軟件及專用數(shù)據(jù)將批量投放市場。通過衛(wèi)星導航應用示范工程和基礎設施的建設，推動衛(wèi)星

28、導航應用設備及其擴展系統(tǒng)在國民經(jīng)濟諸多部門和深入影響了人們的日常生活，人們已經(jīng)無法離開GPS,為人類創(chuàng)造了更多的價值，產(chǎn)生經(jīng)濟效益和社會效益是無法估量的。</p><p>　　汽車導航產(chǎn)品將進入市場/成為GOS最大的消費市場，同時帶動導航電子地圖的生產(chǎn)和經(jīng)銷。近年來，日本、歐盟、美國采取謹慎而積極的進軍姿態(tài)，爭先恐后進入中國市場。它們對我國的汽車導航市場抱有厚望，無疑源于對我國衛(wèi)星導航市場的看好。</p&g

29、t;<p>　　2 GPS衛(wèi)星全球定位系統(tǒng)</p><p>　　2.1 GPS全球定位系統(tǒng)的概念</p><p><b>　　2.1.1 概念</b></p><p>　　GPS即全球定位系統(tǒng)幾乎已成為衛(wèi)星導航系統(tǒng)的代名詞。實際上，它是一個基于衛(wèi)星的無線電導航系統(tǒng)，最具優(yōu)勢的特點是：全球覆蓋、連續(xù)工作（全天候）、能服務于高精度和高

30、動態(tài)服務平臺。GPS衛(wèi)星導航系統(tǒng)是美國政府從上世紀70年代開始研制第二代衛(wèi)星導航系統(tǒng)，歷時20余年，耗資300億美元，它是在第一代子午衛(wèi)星導航系統(tǒng)的基礎上發(fā)展起來的，歷經(jīng)多年發(fā)展終于在1994年全面建成，使其具有對海、陸、空全方位實時全天候的第二代衛(wèi)星導航授時系統(tǒng)。于子午衛(wèi)星導航系統(tǒng)類似，GPS系統(tǒng)由空間段、地面段和用戶段三部分組成，實際上是指衛(wèi)星星座、地面運營控制系統(tǒng)，以及用戶設備。嚴格地說，還有一個環(huán)境段，即環(huán)境增強段。</p

31、><p>　　24顆衛(wèi)星組成全球定位系統(tǒng)的空間衛(wèi)星星座，他們均勻的分布在6個軌道面內(nèi)，每個軌道面內(nèi)都含有分布有4顆衛(wèi)星。衛(wèi)星軌道面的傾角約為55度，各軌道平面升交點的赤經(jīng)相差60度。在相鄰軌道上，衛(wèi)星的升交距角相差30度。衛(wèi)星導航的衛(wèi)星軌道的距離在離地面兩萬千米的高空上空，運行周期為12小時恒星時。這樣就使得在每一個觀測站上，每天出現(xiàn)的衛(wèi)星分布圖形相同，當截至高度角大于15度時，這樣的衛(wèi)星星座安排，能夠保證無論用戶在

32、何時何地都可以同時觀測到最少4顆衛(wèi)星，從而保證了GPS衛(wèi)星導航系統(tǒng)的全球性和全天候特性，大大提高了衛(wèi)星系統(tǒng)的可用性和便民性。</p><p>　　2.1.2 GPS系統(tǒng)的特點</p><p>　　由于GPS功能的完善，人們發(fā)現(xiàn)GPS的優(yōu)點不僅僅是有精度高，全天候等特性，還有以下的特點，如：高精度、全天候、高效率、多功能、操作簡便、應用廣泛等。</p><p><

33、;b>　　1、定位精度高</b></p><p>　　單純的使用單點定位模式，GPS的定位精度已經(jīng)可以達到定位精度小于10米，如果使用技術(shù)更為先進的差分定位技術(shù)或者是使用相對定位，則其定位精度可以達到厘米級，甚至是毫米級。大量的社會實踐已經(jīng)表明，在1千米以內(nèi)的精密工程測量定位中，使用相對定位技術(shù)，在測站點進行長時間觀測，得到的定位精度小于1mm，這樣高的精度甚至與現(xiàn)代最先進的全站儀電磁波測距儀測

34、定得邊長相比，都毫不遜色。</p><p><b>　　2、觀測時間短</b></p><p>　　隨著技術(shù)的革新、發(fā)展，GPS定位系統(tǒng)的不斷優(yōu)化，接收機軟硬件的不斷改進優(yōu)化，在外業(yè)觀測時所用的時間越來越短。現(xiàn)在的GPS定位系統(tǒng)已經(jīng)完全可以滿足人們實時動態(tài)測量的需求。</p><p><b>　　3、測站間無須通視</b>

35、</p><p>　　GPS測量要求測站上空視野開闊，無障礙物遮擋衛(wèi)星信號即可，并不需要求測站之間互相通視。由于無需點間通視，且測量精度與網(wǎng)型無關(guān)，是的點位、控制網(wǎng)形可根據(jù)需要，任意布設，使選點工作甚為靈活，也可省去選點，網(wǎng)型優(yōu)化的麻煩。</p><p><b>　　4、可提供三維坐標</b></p><p>　　傳統(tǒng)的測量方法是將平面坐標和高

36、程坐標分開分別測量獲得的，效率低下，而現(xiàn)在的GPS測量技術(shù)可以同時得到待測點的三維坐標數(shù)據(jù)。雖然GPS得到的三維坐標數(shù)據(jù)是基于全球統(tǒng)一的基于地心的的協(xié)議坐標系，但是測量的結(jié)果通過結(jié)果經(jīng)過坐標轉(zhuǎn)化，得到的GPS水準完全符合四等水準測量的精度要求。</p><p><b>　　5、操作簡便</b></p><p>　　隨著GPS接收機測量的自動化程度的不斷提高，有的甚至可

37、以說是已經(jīng)到了“傻瓜”式的程度。在觀測中測量員無需再像傳統(tǒng)的測量儀器那樣麻煩，僅僅只需要在測站點安放好GPS接收機，連接好用于數(shù)據(jù)傳輸?shù)碾娎|線，測量GPS的儀器高，保證GPS接收機在測站上正常的工作運轉(zhuǎn)，至于其它的工作，如衛(wèi)星的捕獲，跟蹤觀測和記錄等其他的繁瑣的觀測工作，這些均可以由GPS接收機來自動完成，并不需要再進行人工的干預。</p><p><b>　　6、全天候作業(yè)</b><

38、/p><p>　　GPS衛(wèi)星星座由24顆衛(wèi)星，分布在6個軌道面上，近乎均勻地配置在地球上空，這樣的設計的可以保證無論在地球上的何時，何地都可以保證至少接收到四顆GPS衛(wèi)星的信號，從而真正的實現(xiàn)了GPS衛(wèi)星導航定位系統(tǒng)的實時性。同時，由于GPS衛(wèi)星傳輸?shù)氖菬o線電信號，是基于無線電的導航方式，而無線電的傳輸一般不受天氣因素的影響，所以GPS定位系統(tǒng)能夠真正的實現(xiàn)全天候的測量工作。應該特別指出的是，由于衛(wèi)星信號是通過工作在

39、L波段上的無線電方式傳輸，且要穿越地球的電離層、大氣層，因此GPS系統(tǒng)測量的精度不可避免的收到太陽耀斑，地球磁場等活動的影響，在太陽活動的活躍期，得到的測量結(jié)果甚至無法使用，因此嚴格地說GPS導航系統(tǒng)的全天候是會打折扣的。</p><p><b>　　7、功能多、應用廣</b></p><p>　　隨著技術(shù)的發(fā)展，僅僅使用GPS系統(tǒng)用來導航、授時等簡單的工作已經(jīng)遠遠不

40、能滿足人們的需求，為了進一步拓展了GPS的應用空間，人們在很多方面做了嘗試，例如，工程測量、智能交通系統(tǒng)、控制測量、物流網(wǎng)的建設、工程碎步測量，并且在很多方面已經(jīng)取得了巨大的成功，特別近幾年發(fā)展起來的智能交通系統(tǒng)等方面，對于促進由傳統(tǒng)的運輸方式的升級與轉(zhuǎn)型具有極其重要的現(xiàn)實意義。例如，在鐵路運輸中，如果在列車上安裝全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)，就可以在保證列車正常運行的情況下，盡可能的縮短列車發(fā)車之間的時間間隔，提高鐵路軌道的利用效率，從而有效的降

41、低鐵路運輸?shù)某杀?，提高資源利用效率。</p><p>　　2.2 GPS衛(wèi)星定位系統(tǒng)的組成</p><p>　　GPS全球定位系統(tǒng)包括：空間部分（主要是GPS衛(wèi)星）、地面監(jiān)控部分和用戶接收部分三部分構(gòu)成。</p><p>　　2.2.1 空間部分</p><p><b>　　1、GPS衛(wèi)星</b></p>

42、<p>　　GPS衛(wèi)星的外形是一個直徑約為1.5m左右的圓柱體，其凈重超過774kg，同時在GPS衛(wèi)星的兩側(cè)還有太陽能帆板，用來為GPS衛(wèi)星正常運行提供電力支持。由于在GPS系統(tǒng)的設計中，時間是一個基本量，所以可以說GPS的衛(wèi)星鐘是衛(wèi)星的核心設備，因此每臺GPS衛(wèi)星都包含有多部高精度的原子鐘，包括2臺銣原子鐘和2臺銫原子鐘，以便為GPS測量提供高精度的時間基準。他們?yōu)樾l(wèi)星發(fā)射的電磁波信號提供頻率基準，并且為GPS定位提供高精度

43、的時間標準。衛(wèi)星上還有燃料和噴管，使得在衛(wèi)星偏離設計的預定的軌道時，可以通過在地面的控制系統(tǒng)對衛(wèi)星的運行進行調(diào)整。</p><p>　　由以上可知GPS衛(wèi)星的具有以下基本功能：接收并存儲來自地面控制系統(tǒng)的導航電文；在內(nèi)部原子鐘的控制下生成測距用的隨機碼（C/A碼和Y碼）和載波；采用二進制相位調(diào)制法將測距碼和導航電文調(diào)制載波上播發(fā)給用戶；按照地面控制系統(tǒng)的命令調(diào)整軌道，調(diào)整衛(wèi)星鐘，修復故障或啟用備用件以維護整個系統(tǒng)

44、的正常工作。</p><p><b>　　2、衛(wèi)星星座</b></p><p>　　全球定位系統(tǒng)的空間衛(wèi)星星座，由24顆衛(wèi)星組成，其中的3顆衛(wèi)星用來備用的。這些衛(wèi)星均勻分布在空間的6個軌道面內(nèi)，每個軌道面上分布有4顆衛(wèi)星。衛(wèi)星軌道面相對地球赤道面的傾角約為55度，各軌道平面升交點的赤經(jīng)相差60度。在相鄰軌道上，衛(wèi)星的升交距角相差30度。軌道平均高度約為20200km，

45、衛(wèi)星運行周期為11小時58分。因此，同一觀測站上，每天出現(xiàn)的衛(wèi)星分布圖形相同，只是每天提前約4分鐘。每顆衛(wèi)星每天約有5個小時在地平線以上，同時位于地平線以上的衛(wèi)星數(shù)目，隨時間和地點而略有差異異，最少為4顆，最多可達11顆。在截止高度角15°取15度時,在地球上的任何位置、任何時刻,都可以至少同時觀測到4到8顆衛(wèi)星，平均可同時觀測到6顆衛(wèi)星,最多可達到9顆。</p><p>　　GPS衛(wèi)星在空間的上述配置

46、，保障了在地球上任何地點、任何時刻均至少可以同時觀測到4顆衛(wèi)星，加之衛(wèi)星信號的傳播和接收不受天氣的影響，因此GPS是一種全球性、全天候的連續(xù)實時定位系統(tǒng)。不過也應指出，GPS衛(wèi)星的上述分布，在個別地區(qū)仍可能在某一短時間內(nèi)(例如數(shù)分鐘)，只能觀測到4顆圖形結(jié)構(gòu)較差的衛(wèi)星，因此無法達到必要的定位精度。</p><p>　　空間部分的3顆備用衛(wèi)星，可在必要時根據(jù)指令代替發(fā)生故障的衛(wèi)星，這對于保障GPS空間部分正常而高效

47、地工作是極其重要的。如圖2-1所示</p><p>　　圖2-1 GPS衛(wèi)星星座示意圖</p><p>　　2.2.2 GPS地面監(jiān)控部分</p><p>　　地面監(jiān)控部分是支持整個系統(tǒng)正常運行的地面設施。它由主控站，注入站和監(jiān)控站以及通信和輔助系統(tǒng)組成。</p><p>　　主控站擁有以大型計算機為主體的數(shù)據(jù)收集、計算、傳輸、診斷等設備，是

48、整個地面監(jiān)控系統(tǒng)的行政管理中心和技術(shù)中心。</p><p>　　整個GPS地面監(jiān)控部分如圖2-2所示</p><p>　　圖2-2 GPS系統(tǒng)監(jiān)控站和主控站分布圖</p><p>　　監(jiān)控站是為主控站編算導航電文提供基本的觀測數(shù)據(jù)用的資料，它實際上可以稱為一個無人值守的自動數(shù)據(jù)采集中心，每個監(jiān)測站均用GPS信號接收機測量每顆可見衛(wèi)星的偽距和距離差，采集氣象要素等數(shù)據(jù)

49、，并將它們發(fā)送給主控站。</p><p>　　注入站是向GPS衛(wèi)星輸入導航電文和其他命令的地面設施。注入站的作用是將由主控站編制的導航電文，對衛(wèi)星的調(diào)度，鐘差，衛(wèi)星星歷等其他信息，在GPS衛(wèi)星通過注入站上空時，將這些信息注入GPS衛(wèi)星。</p><p>　　通信和輔助系統(tǒng)，地面監(jiān)控系統(tǒng)與衛(wèi)星間的相互通信，以及主控站，監(jiān)控站，注入站等之間的數(shù)據(jù)傳輸都是通過通信和輔助系統(tǒng)來建立連接的。全球定位

50、系統(tǒng)的通信系統(tǒng)包括通信線、海底電纜互聯(lián)網(wǎng)以及衛(wèi)星通信等聯(lián)合構(gòu)成。</p><p>　　2.2.3 用戶部分</p><p>　　GPS的用戶部分由GPS接收機、數(shù)據(jù)處理軟件及相應的用戶設備如計算機、氣象儀器、微機、鋼卷尺等儀器設備組成。</p><p>　　GPS信號接收機，是GPS導航衛(wèi)星的用戶設備，是實現(xiàn)GPS衛(wèi)星導航定位的終端儀器。它是一種能夠捕獲、接收、跟蹤

51、、變換和量測GPS衛(wèi)星導航定位信號的儀器設備，既具有常用無線電設備的共性，又具有捕獲、跟蹤和處理衛(wèi)星微弱衛(wèi)星信號的特性。在測量領域，隨著現(xiàn)代科學技術(shù)的發(fā)展，體積小、重量輕便于攜帶的GPS定位裝置和高精度的技術(shù)指標為工程測量帶來了極大的方便。</p><p>　　2.3 GPS衛(wèi)星的導航定位信號</p><p><b>　　2.3.1 概述</b></p>

52、<p>　　GPS衛(wèi)星發(fā)射的信號包括載波、測距碼和導航電文三部分。</p><p><b>　　1、載波</b></p><p>　　載波就是運載調(diào)制信號的高頻振電流。GPS衛(wèi)星主要使用的有兩個載波，由它們分別是在載波L波段，所以分別把它們的L1載波與L2載波。采用兩個不同頻率載波，獲得的測量數(shù)據(jù)，可以在以后的數(shù)據(jù)處理中完美的消除電離層延遲引起的誤差。在G

53、PS測量中，載波不僅僅用于可以用于傳送測距碼和導航電文等信息，在載波相位測量中它又可以作為一種高精度的測距信號來使用。其測距精度比偽距測量的精度高數(shù)個數(shù)量級。</p><p><b>　　2.測距碼</b></p><p>　　測距碼是用于測定從衛(wèi)星到接收機間的距離的二進制碼，是由若干個多級反饋移位寄存器所產(chǎn)生的M序列經(jīng)平移、截短、求模二和等一系列復雜處理后形成的。根

54、據(jù)性質(zhì)和用途的不同，測距碼可分為粗碼（C/A碼）和精碼（P碼或Y碼）兩類，各衛(wèi)星所用的測距碼互不相同且相互正交。C/A碼是一種結(jié)構(gòu)公開的明碼，供全世界所有的用戶免費使用。目前，C/A碼只調(diào)制在L1載波上，故無法精確地消除電離層延遲。Y碼的結(jié)構(gòu)是完全保密的，只有美國及其盟國的軍方用戶以及少數(shù)經(jīng)美國政府授權(quán)的用戶才能使用P碼。由于P碼的碼元寬度僅為C/A碼的1/10，而且該測距碼又同時調(diào)制在L1和L2兩個載波上，可較完善地消除電離層延遲，故

55、用它來測距可獲得較精確的結(jié)果。</p><p><b>　　3、導航電文</b></p><p>　　導航電文是由GPS衛(wèi)星向用戶播發(fā)的一組反映衛(wèi)星在空間位置、衛(wèi)星的工作狀態(tài)、衛(wèi)星鐘的修正參數(shù)、電離層延遲修正參數(shù)等重要數(shù)據(jù)的二進制代碼，也稱數(shù)據(jù)碼（D碼）。它是用戶利用GPS進行導航定位時一組不可少的數(shù)據(jù)。</p><p>　　2.3.2 RTK

56、信號接收機的組成及其原理</p><p>　　能夠接收、處理、量測GPS衛(wèi)星信號以進行導航、定位、定軌等工作的儀器設備叫做GPS接收機。GPS接收機由帶有前置放大器的接收天線、信號處理設備、輸入輸出設備、電源和微處理器等部件組成。</p><p><b>　　1、天線單元</b></p><p>　　GPS接收機的天線單元包括接收天線和前置放大

57、器兩大部分構(gòu)成。前置放大器的主要作用是將微弱的GPS的電磁波信號變換成電信號，并將它們的信號放大，以此便于GPS接收機對衛(wèi)星信號進行跟蹤、量測和處理，因此對GPS接收機的天線部分有以下幾點要求：</p><p>　　為了盡量減少微弱的GPS衛(wèi)星信號的損失，天線與前置放大器應密封一起；</p><p>　　保證GPS接收機的天線能接收從上空傳來的各個方向上傳來的GPS信號，不能產(chǎn)生接收的盲區(qū)

58、；</p><p>　　GPS的天線應有有效的防護和屏蔽衛(wèi)星信號的多路徑效應的措施；</p><p>　　天線的相位中心應盡量與其幾何中心盡量保持一致，減少由于GPS天線的相位中心的偏離產(chǎn)生誤差。</p><p>　　GPS接收機的原理圖如下圖2-4所示：</p><p>　　圖2-4 GPS接收機原理圖</p><p&g

59、t;　　下圖2-5是RTK接收機常見的天線類型：</p><p>　　圖2-5 GPS接收機的天線類型</p><p><b>　　2、接收機單元</b></p><p><b>　?。?） 接收通道</b></p><p>　　接收機的核心組成部分是接收通道，它是GPS接收機用來跟蹤、處理、量測微

60、弱GPS衛(wèi)星信號的重要部件。GPS接收通道的主要作用有以下三個：一是搜索衛(wèi)星，跟蹤并鎖定衛(wèi)星信號；二是對廣播電文數(shù)據(jù)信號解算并放大出電文數(shù)據(jù)；三是進行偽距測量、載波相位測量及多普勒頻移測量。</p><p><b>　?。?） 存儲器</b></p><p>　　早期的接收機內(nèi)部沒有用來存儲測量數(shù)據(jù)的信息存儲設備。隨著技術(shù)的發(fā)展，數(shù)據(jù)存儲設備價格的下降，現(xiàn)在幾乎所有的

61、GPS接收機都有半導體存儲設備，接收機測量得到的測量數(shù)據(jù)可以通過數(shù)據(jù)接口，使用數(shù)據(jù)先傳輸?shù)轿C上，以便對接受的數(shù)據(jù)進行進一步的處理。此外，在存儲器內(nèi)還預裝有多種測量用的軟件，方便我們的操作使用，例如用于預報衛(wèi)星位置的衛(wèi)星預報軟件，測試用的測試軟件等，使我們的測量工作變得越來越簡單。</p><p><b>　?。?） 微處理器</b></p><p>　　GPS接收機

62、的一切工作都是在微處理器的統(tǒng)一協(xié)調(diào)組織下進行的，可以說微處理器對于GPS接收機的重要性就相當于大腦對于的人的重要性一樣。</p><p>　　其主要做有：計算觀測瞬間用戶的坐標，運動速度，接收機鐘改正數(shù)以及他的一些導航信息，以滿足導航及實時定位的需要。</p><p>　　對接收機內(nèi)的各個部分進行管理、控制和自檢。</p><p>　?。?） 輸入輸出設備</

63、p><p>　　GPS接收機都配有一個控制鍵盤液晶顯示屏以提供GPS接收機工作信息，GPS通過鍵盤接收用戶指令工作。對于導航接收機，通過顯示屏，用戶可以知道GPS接收機的工作狀態(tài)以及導航的信息。</p><p><b>　　電源</b></p><p>　　GPS接收機一般采用由接收機生產(chǎn)廠商配備的專用電池作為電源。長期連續(xù)供電時，可采用交流電經(jīng)整

64、流器整流后供電，也可采用汽車電瓶等大容量電池供電。除外接電源外，接收機內(nèi)部一般還配備有機內(nèi)電池，在關(guān)機后，為接收機和RAM存儲器供電。</p><p>　　2.4 GPS衛(wèi)星定位原理</p><p><b>　　2.4.1 概述</b></p><p>　　測量學中通常用距離交會的方法來確定點位。與其方法相似，無線電導航定位系統(tǒng)、衛(wèi)星激光測距定

65、位系統(tǒng)，其也是利用距離交會的來求得待定點位的點位坐標。</p><p>　　衛(wèi)星發(fā)射測距信號和導航電文，導航電文中含有衛(wèi)星的位置信息。用戶接收機在某一時刻同時接收三顆以上衛(wèi)星信號，測量出測站點（用戶接收機）至三顆衛(wèi)星的距離，解算出衛(wèi)星的空間坐標，再利用距離交會法（從兩個已知點測量至某一待測點的距離,然后根據(jù)這兩段距離的交點確定該待測點，這種方法稱為距離交會法。）就可以解算出測站點的位置。整個過程就是三球交會定位原

66、理在衛(wèi)星導航領域中的體現(xiàn)。具體流程如下：</p><p>　　（1）用戶測量出自身到三顆衛(wèi)星的距離；</p><p>　?。?）衛(wèi)星的位置精確已知，通過電文播發(fā)給用戶；</p><p>　?。?）以衛(wèi)星為球心，距離為半徑畫球面；</p><p>　?。?）三個球面相交得兩個點，根據(jù)地理常識排除一個不合理點即得用戶位置。</p>

67、<p>　　圖2-6 三球交會定位原理示意圖</p><p>　　我們也可以用解析的方法來回答這個問題。</p><p>　　在以地心為中心的直角坐標系中，A、B、C、D 4顆衛(wèi)星的坐標是確定的，已知的，分別表示為A（x1， y1，z1 ），B（x2， y2，z2 ），C（x3， y3， z3 ），D（x4， y4， z4 ），而用戶接收機P的坐標是未知的，待求的，用P（x,y,

68、z）表示，用戶接收機到這4顆衛(wèi)星的距離已經(jīng)測出，分別為R1、R2、R3、R4。</p><p>　　應用直角坐標系中兩點間距離的表達式，可得到：</p><p>　　接收機用戶P與衛(wèi)星A的距離PA為：</p><p><b>　　………(2-1)</b></p><p>　　同理，可得距離PB、PC和PD分別為：<

69、/p><p><b>　　………(2-2)</b></p><p><b>　　………(2-3)</b></p><p><b>　　………(2-4)</b></p><p>　　于是，得到一組三元二次聯(lián)立代數(shù)方程組，解方程組求出x,y,z，就得到用戶接收機的位置。按理，求解3個未

70、知數(shù)，有3個方程式即可。但是因為這是一個二次方程，由3個方程式解出的3個未知數(shù)x,y,z，往往各有二個解（根）（相當于前面幾何法中所述的頭兩個球面S1、S2的交線C與第三個球面S3一般有2個交點），因此，需要用第4個方程，來進一步確定兩個解中哪一個是真解。</p><p>　　事實上，接收機往往可以鎖住4顆以上的衛(wèi)星，這時，接收機可按衛(wèi)星的星座分布分成若干組，每組4顆，然后通過算法挑選出誤差最小的一組用作定位，從

71、而提高精度。</p><p>　　2.4.2 GPS幾種定位方式</p><p><b>　　1、偽距測量定位</b></p><p>　　偽距法定位就是利用GPS接收機與GPS衛(wèi)星之間的偽距測定未知點的三維坐標的方法。</p><p>　　偽距定位的優(yōu)點是易于將微弱的衛(wèi)星信號提取出來；數(shù)據(jù)處理簡單，不存在整周模糊度的解

72、算問題，可以輕松實現(xiàn)實時定位；便于利用碼分多址技術(shù)對衛(wèi)星信號進行識別和處理；便于對系統(tǒng)進行控制和管理。</p><p>　　2、載波相位測量定位</p><p>　　載波相位定位所采用的觀測值為GPS的載波相位觀測值。然而由于測距碼的碼元寬度大，測量精度低，對于一些進度要求高的應用來說，其測距精度得到的精度還是太低，根本無法滿足應用的要求。如果觀測精度均取至測距碼波長的百分之一，則對P碼而

73、言偽距測量的量測精度約為30cm，對C/A碼而言為3m左右。而如果把載波作為量測信號，由于載波的波長短19cm至24cm，所以其測量結(jié)果可以達到很高的精度。目前的大地型接收機的載波相位測量精度一般為1～2mm，有的甚至更高。但載波信號是一種周期性的正弦信號，而相位測量整周數(shù)不確定性的問的難題，需要復雜解算過程，速度相對來說，比較慢。</p><p><b>　　3、差分GPS定位</b>&l

74、t;/p><p>　　差分技術(shù)（DGPS，Differential GPS）就是在一個測站對兩個目標進行觀測值求差；或在兩個測站對一個目標進行觀測，將觀測值求差；或在一個測站對一個目標的兩次觀測量之間進行求差。差分的目的是消除公共誤差，提高定位精度。例如：將一臺GPS接收機安置在基準站上觀測，根據(jù)基準站已知的精確坐標，計算出基準站到衛(wèi)星的距離和由于誤差的存在基準站接收機觀測的偽距離之間存在一個差值，這個差值（改正值）

75、由基準站實時地發(fā)送出去，用戶接收機在進行GPS觀測的同時，也接收到基準站的改正數(shù)，并對定位結(jié)果進行修正消除公共誤差，提高定位精度。</p><p>　　差分GPS可分為單基準站差分、多基準站的局部區(qū)域差分和廣域差分三種類型。從差分所用的信號信息，可分為碼相位和載波相位。</p><p>　　根據(jù)差分GPS基準站發(fā)送的信息方式可將差分GPS定位分為三類，即：位置差分、偽距差分和相位差分。&l

76、t;/p><p>　　2.5 GPS導航定位誤差</p><p>　　在利用GPS衛(wèi)星系統(tǒng)進行測量應用時，由于衛(wèi)星自身的設計缺陷，電磁波的傳輸，以及用戶設備的缺點，以及操作的失誤都會對測量的結(jié)果產(chǎn)生影響，這些影響可以分為以下幾類:與GPS衛(wèi)星本身有關(guān)的誤差;與電磁波信號傳播有關(guān)的誤差;與接收設備及用戶操作有關(guān)的誤差。</p><p>　　本節(jié)主要討論誤差產(chǎn)生的原因以及應

77、對策略。</p><p>　　1．與衛(wèi)星有關(guān)的誤差</p><p><b>　　（1）衛(wèi)星星歷誤差</b></p><p>　　衛(wèi)星星歷誤差是指根據(jù)衛(wèi)星導航電文中提供的衛(wèi)星星歷解算出的衛(wèi)星空間位置與實際的衛(wèi)星位置間的偏差,衛(wèi)星的空間位置是由地面監(jiān)測站通過對衛(wèi)星的監(jiān)測，確定衛(wèi)星軌道，經(jīng)過內(nèi)插計算得到的，因此也被稱為衛(wèi)星軌道誤差。它是GPS測量中的

78、起始數(shù)據(jù)誤差,引起這種誤差的大小取決于地面監(jiān)控系統(tǒng)的規(guī)模，及數(shù)據(jù)模型的，監(jiān)控的分布，通過觀測數(shù)據(jù)計算衛(wèi)星軌道動力模型的數(shù)學模型的改進，技術(shù)的發(fā)展對衛(wèi)星定軌軟件的改進程度的影響等等。</p><p>　　減少這種誤差的主要方案有：（1）在定位精度要求不高的情況下，可以忽略衛(wèi)星星歷誤差，（2）如果對測量結(jié)果的精度要求高，對測量結(jié)果的實時性要求不高，可以在后期的數(shù)據(jù)處理中采用由國際大地測量協(xié)會（IAG）定期發(fā)布的精密星

79、歷進行測量結(jié)果的解算。這樣可以明顯的提高精度，（3)當?shù)孛娴臏y量系統(tǒng)中已有高精度的起算點是，可以用多臺GPS接收機對多組衛(wèi)星進行長時間觀測，在數(shù)據(jù)的過程中采用相對定位，在接收機間進行求差，實現(xiàn)高精度測量測量。</p><p><b>　　（2）衛(wèi)星鐘差</b></p><p>　　在GPS衛(wèi)星的內(nèi)部雖然提供了高精度的原子鐘，但依然不能保證由GPS衛(wèi)星鐘所提供的時間與地

80、面上的GPS標準鐘提供的時間保持嚴格意義上的同步，他們兩者之間的差異就是衛(wèi)星鐘差，大量的經(jīng)驗實踐表明，它們之間的偏差和漂移總量仍在1ms～0.1ms以內(nèi)，但是由于電磁波的傳播速度接近光速，因此由此引起的定位誤差將達到數(shù)十甚至上百千米。</p><p>　　處理辦法：（1）如果是低精度的測量，對測量結(jié)果的要求不高，經(jīng)過軟件內(nèi)插處理，完全可以達到應用的目的，可以忽略經(jīng)過改正的衛(wèi)星鐘的數(shù)學同步誤差。（2）如果不需要實時

81、性的測量結(jié)果，我們還可以通過其他渠道如國際GNSS服務提供的IGS獲得精密的衛(wèi)星鐘差，以期獲得更完美的測量結(jié)果。</p><p><b>　　（3）SA誤差</b></p><p>　　SA（Selective Availability）政策即可用性選擇政策，是美國軍方人為的增加了GPS衛(wèi)星鐘引起的誤差,使得測量的結(jié)果精度變低，它包括降低廣播星歷精度的ε技術(shù)和有意識的

82、在衛(wèi)星基本頻率上附加一種隨機抖動的δ技術(shù)。使得SA誤差已經(jīng)成為影響GPS定位誤差的最主要因素。不過需要特別指出的是由于各種衛(wèi)星導航系統(tǒng)的激烈競爭，使得美國在2000年5月2日被迫取消了SA，但是如果是戰(zhàn)爭時期或必要時，不排除美國在局部地區(qū)恢復或采用類似的干擾技術(shù)，使得我們無法得到的結(jié)果無法滿足我們的預期要求。</p><p>　?。?）相對論效應的影響</p><p>　　這是由于衛(wèi)星鐘和

83、接收機處在不同的慣性空間中的運動速度以及所處的地球引力位的不同引起的衛(wèi)星鐘和接收機鐘之間的相對誤差。由于衛(wèi)星鐘和地面鐘存在相對運動，所以相對于地面鐘，衛(wèi)星鐘走得慢，這必然會影響到電磁波在空中傳播時的時間測量結(jié)果。</p><p>　　2．與傳播途徑有關(guān)的誤差</p><p><b>　?。?）電離層延遲</b></p><p>　　在距離地面上

84、空距地面60～10000km之間的大氣中,由于受到太陽等天體各種射線輻射線的作用下，中性氣體分子本電離，產(chǎn)生了大量的電子和正離子，從而使得GPS信號通過電離層時的路徑要發(fā)生彎曲,同時信號傳輸?shù)乃俣纫矔l(fā)生變化,使測量的距離與實際距離產(chǎn)生嚴重偏差,這種影響稱為電離層延遲。</p><p>　　因為電離層自由電子的數(shù)量與太陽等天體的活動密切相關(guān)，因此如若想要減弱電離層對測量結(jié)果的影響，（1）選擇良好的觀測條件（2）還

85、可以通過對長期的歷史資料的研究，確定電離層的改正模型，例如常見的本特模型和克羅布歇模型。（3）利用雙頻觀測求差（4）利用三頻觀測值進行電離層延遲改正</p><p><b>　　（2）對流層延遲</b></p><p>　　對流層相對于電離層來說，其狀態(tài)更加復雜，不過其誤差主要取決于氣溫、氣壓和相對濕度等因素的影響，此外由于大氣的非真空裝也會使信號的傳播路徑也會產(chǎn)生彎

86、曲,從而令距離測量產(chǎn)生偏差,這種現(xiàn)象稱為對流層延遲。</p><p>　　對對流層延遲的處理方法有：（1）對測量的結(jié)果要求不高時，可以忽略其影響（2）采用適當?shù)臄?shù)據(jù)模型，對結(jié)果加以改正（3）在接收機間進行求差計算</p><p><b>　?。?）多路徑效應</b></p><p>　　測站周圍的反射物所反射的衛(wèi)星信號(反射波)進入接收機天線,

87、對直接來自衛(wèi)星的信號(直接波)產(chǎn)生干涉,從而使觀測值偏離,產(chǎn)生所謂的“多路徑誤差”。這種由于多路徑的信號傳播所引起的干涉時延效應被稱作多路徑效應。</p><p>　　3.與GPS接收機有關(guān)的誤差</p><p><b>　?。?）接收機鐘差</b></p><p>　　GPS接收機接收機的鐘面時與GPS標準時之間的差異稱為GPS接收機鐘誤差。

88、</p><p>　　（2）接收機的位置誤差</p><p>　　接收機天線相位中心相對測站標石中心位置的誤差,稱為接收機位置誤差。</p><p>　　減少這種誤差的方法就是選擇生產(chǎn)較好的接收機。</p><p><b>　　3 工作流程</b></p><p>　　3.1 GPS（RTK）控制

89、網(wǎng)的內(nèi)業(yè)設計</p><p>　　3.1.1 GPS(RTK)控制網(wǎng)設計</p><p>　　GPS控制網(wǎng)的技術(shù)設計是進行RTK測量的基礎。GPS網(wǎng)的主要依據(jù)是:(1)用戶提交的任務書(2)測區(qū)地形圖或平面圖(3)測區(qū)控制點點之記（4)測區(qū)已知控制點坐標（5）相關(guān)的技術(shù)規(guī)范</p><p>　　GPS網(wǎng)技術(shù)設計的一般原則</p><p>　　

90、GPS網(wǎng)設計的出發(fā)點是在保證質(zhì)量的前提下，盡可能的提高測量工作的效率，努力降低成本，因此，設計GPS網(wǎng)時既不能脫離實際的應用需求，盲目的追求不必要的高精度和高可靠性；也不能為了追求高效率和低成本而放棄對成果的質(zhì)量要求。</p><p>　　1、充分考慮GPS控制網(wǎng)的應用范圍</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，所布設的控制網(wǎng)能夠擴展，對于建筑GP

91、S控制網(wǎng)，要不僅考慮設計階段，還要考慮施工階段的可行性。在對起算點的選取過程中，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，則起算點的數(shù)量越多越好，當然布設的起算點越多，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，則一般可以選取3到5個起算點。為了保證整個控制點的點位精度能夠分布均勻，起算點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在網(wǎng)的一側(cè)這種情況。起算邊可以采用

92、高精度的激光測距邊作為起算邊，數(shù)量可以是3到5條，邊長兩個端點的高差不能相差太大，可以設在GPS控制網(wǎng)中的任意位置。在使用GPS建立控制網(wǎng)時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>　　2、采用分級布網(wǎng)的方案</p><p>　　分級布控是建立常規(guī)測量控制網(wǎng)的基本原則，由于GPS測量的特性，所以并不要求GPS網(wǎng)按常規(guī)控制網(wǎng)分很多等級

93、布設，但有計劃地分級布設GPS網(wǎng)，有利于測區(qū)的近期需要和遠期的發(fā)展。GPS布網(wǎng)是指在建立GPS網(wǎng)時觀測作業(yè)的方式，應該包括網(wǎng)的點數(shù)和參與觀測的接收機數(shù)的比例關(guān)系、觀測時段數(shù)、觀測時段的長短以及觀測作業(yè)期間接收機所處的地位等特征?，F(xiàn)在的布網(wǎng)的形式主要有跟蹤站式、多基準站式、同步圖形擴展式、會戰(zhàn)式和單基準站式。跟蹤站式具有極高的精度和可靠性，同時為了能連續(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)形式的觀測和運營的成本會很高。跟蹤戰(zhàn)

94、式一般用來建立A級控制網(wǎng)，對于其他等級的控制網(wǎng)，由于觀測的時間比較長，觀測的成本比較高，因此，一般不被采用。會戰(zhàn)式可較好的消弱大氣折光軌道誤差和多路徑效應等因素的影響。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數(shù)量也是比較多，觀測的成本也比較高，會戰(zhàn)式布網(wǎng)形式一般用于建立B級網(wǎng)。多基準站式由于各個基準站間進行了長時間的觀測，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GPS網(wǎng)的骨架。</p>

95、<p>　?。ǘ┳鴺讼到y(tǒng)和起算數(shù)據(jù)</p><p>　　GPS采用的1984年世界大地坐標系（world geodetic system，WGS84坐標系）是一個協(xié)議坐標系，其空間直角坐標系的原點是地球的質(zhì)心，Z軸指向國際時間局（BIH1984.0）定義的地極方向。而實用上需要得到的是參心坐標系，在我國即1980年國家大地坐標系和1954年北京坐標系（或地方獨立坐標系）的坐標，“參心”意指參考橢球的

96、中心。</p><p>　　3.1.2 影響GPS(RTK)測量技術(shù)設計的因素</p><p>　　GPS外業(yè)涉及面很廣，技術(shù)設計的原則是，在滿足用戶要求的情況下，盡可能減少物質(zhì)、人力和時間的小號，大致有以下一些因素應該多加考慮：</p><p>　　1、測站有關(guān)的因素：網(wǎng)點密度；布網(wǎng)方案；時段分配、重復設站和重合點的設計。</p><p>

97、　　2、衛(wèi)星有關(guān)的因素：觀測衛(wèi)星數(shù)；衛(wèi)星信號質(zhì)量；圖形強度因子；衛(wèi)星高度角；星歷來源。</p><p>　　3、儀器有關(guān)的因素：接收機，用于精密相對定位時至少為兩臺；天線，若天線設計質(zhì)量和穩(wěn)定性欠佳，會帶來一系列的誤差；記錄設備，可以是盒式數(shù)據(jù)磁帶或軟磁盤。</p><p>　　4、后勤方面的因素：動用接收機臺數(shù)及其來源和使用期間；測區(qū)內(nèi)各時段，機組的調(diào)度；其他外業(yè)裝備，主要是效能工具和通

98、訊設備。</p><p>　　3.1.3 GPS(RTK)控制網(wǎng)的圖形設計</p><p>　　對于常規(guī)方法邊角測量與基本觀測圖形的外觀有著極大的關(guān)系，但是，GPS網(wǎng)的基本觀測量是表示測站間坐標差的基線向量，所以GPS網(wǎng)的網(wǎng)形與GPS網(wǎng)的精度和可靠性無關(guān)，但GPS網(wǎng)的圖形設計依然是一項重要的工作。良好的圖形設計可以減少野外選點的工作量，節(jié)省造標的經(jīng)費。由于GPS的同步觀測不要求通視，且GP

99、S地面點之間的連接網(wǎng)型與精度無關(guān)，因此，GPS網(wǎng)的網(wǎng)形設計也具有很大的靈活性。</p><p>　　1、所選點位要便于低等級常規(guī)測量的使用，每一個GPS點應與兩個或兩個以上的控制點通視，困難情況下也至少保持與相鄰一個控制點通視，否則，需埋設方位樁，且用GPS聯(lián)測。</p><p>　　2、GPS點間距離應按規(guī)范要求設計，可考慮靈活變動，以便于低等級控制點加密，小間中距相鄰點位應進行直接聯(lián)測

100、。</p><p>　　3、GPS網(wǎng)點中各同步邊應盡可能構(gòu)成若干個閉合環(huán)，在完成各邊的平差后，可檢驗閉合差是否滿足相應等級要求。一等以上GPS網(wǎng)中至少包含三個閉合環(huán)且彼此線性無關(guān)；二、三、四等也應有兩個以上的閉合環(huán)；五等網(wǎng)也至少有一個閉合環(huán)。</p><p>　　4、考慮將測區(qū)內(nèi)原有的國家或地方測設的三角點進行聯(lián)測，有利于兩系統(tǒng)成果的變換，聯(lián)測點應盡量均勻分布在整個測區(qū)的里面和外圍。為精確

101、求定轉(zhuǎn)換參數(shù)，(GPS網(wǎng)要盡可能多地聯(lián)測高等級的大地控制點，聯(lián)測點和重合點的個數(shù)不得少于3個，特殊情況下也不得少于2個。</p><p>　　3.1.4 技術(shù)指標</p><p>　　按照規(guī)范要求，其控制網(wǎng)的精度符合如下規(guī)定。其主要技術(shù)要求見下表3-1：</p><p>　　表3-1 GPS網(wǎng)的主要技術(shù)要求</p><p>　　3.2 GPS

102、(RTK)控制網(wǎng)的外業(yè)設計</p><p>　　3.2.1 選點要求</p><p>　　在選點埋石之前，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（導線點、三角點等等）、水準點、GPS控制點以及關(guān)于衛(wèi)星定位連續(xù)運行的一些基準站的資料，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，

103、再根據(jù)相關(guān)的規(guī)范以及項目的合同書任務書來進行接下來的工作。</p><p>　　1.點位周圍應視野較開闊，如公園、運動場、地面停車場內(nèi)或建筑物樓頂，以利于安置接收設備和擴展、聯(lián)測。</p><p>　　2.GPS網(wǎng)點視場內(nèi)不應有大于仰角15°的成片障礙物，以免阻擋衛(wèi)星的信號接收。</p><p>　　3.選定能便于長期保存，穩(wěn)定堅固的地方設點，國家和地方基

104、準點應埋設固定的標石或儀器墩用于安置接收機天線、墩標設于樓頂時，要對大樓的穩(wěn)定性和形變定期監(jiān)測。</p><p>　　4.GPS網(wǎng)點應避開高壓輸電線、變電站等設施，其最近處不得小于100m，同時距離省市級強輻射電臺、電視臺、微波中繼站不得小于300m，需要在這些地點設站時，必須在停止播發(fā)的時間段上進行定位作業(yè)。</p><p>　　5.交通便利點位離開附近可通輕便車的道路不應超過500m，

105、且在點位30m內(nèi)有足夠的空間安置接收機和方便操作進行。</p><p>　　6.GPS網(wǎng)點應避開對電磁波接收有強烈吸收和反射影響的金屬和其他障礙物，側(cè)面傾向測站的各種平面物體，大范圍水面等等。</p><p>　　7.為避免和減少氣象元素的代表性誤差，應盡量使測站附近的小環(huán)境與周圍的大環(huán)境保持一致。</p><p><b>　　3.2.2 埋石</b

106、></p><p>　　由于時間要求，埋石擬與選點同時進行。根據(jù)現(xiàn)場具體情況，采用埋預制標石和現(xiàn)澆混凝土兩種形式，不管采用哪種形式標石及標志規(guī)格應符合規(guī)范要求。埋設時坑底填以沙石，搗固夯實，考慮到天氣的因素，現(xiàn)澆混凝土應適當添加防凍劑并應做好防凍措施。</p><p>　　3.2.3 外業(yè)觀測</p><p>　　進行同步觀測前應對接受機進行各項相關(guān)檢驗，確認

107、儀器性能良好。根據(jù)GPS網(wǎng)形設計編制作業(yè)調(diào)度表，作好人員和交通工具的配備。觀測要求按照下表進行測量。如下表3-2所示。</p><p>　　表3-2 GPS測量作業(yè)基本技術(shù)要求</p><p>　　3.3 RTK控制網(wǎng)的外業(yè)實施</p><p>　　3.3.1 儀器準備</p><p>　　1 GPS接收機的選用</p><

108、;p>　　對于不同的GPS網(wǎng)的類級和控制等級，精度要求不一，此處提出選用接收機的基本要求，見表3-3：</p><p>　　表3-3 接收機的選用</p><p>　　3.3.2 接收機及附屬設備的檢驗與維護</p><p>　　1、接收機、天線及其他設備是否完整齊全，可隨時出測。</p><p>　　2、各設備及電纜外部有無損傷、銹蝕

109、，能否確保安全連接。</p><p>　　3、充電后信號燈、按鍵、顯示系統(tǒng)以及儀表工作是否正常，可用自測試命令進行測試。</p><p>　　4、用于A、B級的接收機，每年出測前至少檢定一次，按規(guī)范要求應在不同長度的標準基線或規(guī)定的比較基線或GPS測量檢驗場上進行測試。</p><p>　　5、新出廠的A、B級GPS觀測的接收設備應進行天線相位中心穩(wěn)定性檢驗，經(jīng)檢驗

110、或更換插板的接收機，有關(guān)檢驗和試測項目需要重新進行。</p><p>　　6、通風干濕表及空盒氣壓表，至少每三年送檢一次，天線的圓水準氣泡和光學對中器每年至少進行一次檢校。</p><p>　　3.3.3 人員組織</p><p>　　每外業(yè)測量小組必須有一個觀測員，記錄員1到3人，立鏡2到3人，為了全面加強控制測量工作的領導，測量隊伍還應成立了職員組和技術(shù)指導組。

111、</p><p>　　職員組的主要任務是在進行測量時負責操作儀器及看管儀器。</p><p>　　技術(shù)指導組的任務是具體負責組織控制測量實施過程中的的重大技術(shù)性問題。</p><p>　　3.3.4 儀器安裝</p><p>　　將準備好的三腳架架到已經(jīng)選好的待測點上，將接收機安裝到三腳架上對中、整平。量取天線高，開機進入工作階段。</