gps測量論文

gps測量論文1

　　摘要：隨著我國測量技術的不斷發展，GPS測量技術在現代的土木工程施工中使用的越來越多。尤其是對于一些視野開闊和衛星信號較強的大部分地區，GPS應用更加廣泛。因此，研究GP在測量技術中的應用具有非常重大的意義。本文介紹了GPS測量的優點，闡述了GPS測量的基本原理，分析了GPS測量的操作要點，最后提出了GPS測量的一些控制措施。

　　關鍵詞：GPS；全站儀；測量放線技術

　　引言

　　隨著GPS技術的快速發展，尤其是GPS差分技術的廣泛應用，促進了我國地形測量技術的進一步發展。由于應用GPS技術不僅可以進行平面位置的精確定位，還能用來進行圖根點的加密及施工放樣的實時確定。同時，GPS技術具有單人單機布設圖、操作靈活和點位誤差不會累積等優點。GPS測量技術可以準確地定位到平面和高程坐標，從而達到實時和高速地采集地形點三維數據的效果，大大提高了地形測量工作效率。因此，GPS技術的應用顯得至關重要。

　　1GPS測量的優點

　　1.1作業效率高

　　GPS測量需要的控制點比較少，因而不需要進行遷站，一般情況下，一個基準站數據鏈可以控制十幾千米的測程距離。同時，GPS測量投入的人力比較少，尤其是在山嶺建設區高速公路的測量應用中，路基路面工程更能發揮其優勢。因此，GPS測量的首要優點就是作業效率高。利用GPS進行測量，可以大大節省人力物力，從而提高測量工作效率。

　　1.2定位精度高

　　在線路測量工作中采用GPS技術，可以保證各次測量的點位誤差各自獨立而互不影響，而且已經產生的誤差，也不會累積和疊加。同時，在使用GPS測量技術時，測量的精度可以達到厘米級別。因此，GPS具有定位精度的優點。

　　1.3測站點間無須通視

　　GPS測量技術在測站之間的應用時不需要進行通視，只需要采用電磁波等設備就可以進行測量。同時，由于GPS測量受到自然環境的影響一般較小，使得其測站選點更加靈活方便，從而提高工作效率。

　　1.4自動化程度高

　　目前，GPS設備朝著小型化和輕便化的方向發展，因而進行測量的工作人員只需要進行天線對中和整平處理。測量儀器一般可以自動進行觀測，當利用數據處理軟件對獲取的數據進行處理后，就能求得測點的三維坐標，大大減少了工作量。

　　2GPS測量的基本原理

　　GPS測量一般包括動態測量和靜態測量兩種測量模式。①動態測量。動態測量技術是指以載波相位觀測量為依據的實時差分測量技術，一般是由于基準站接收機，流動站和數據傳輸鏈路三個部分組成的。同時，基準站接收機一般是架設在已知坐標的參考點上，通過連續接收所有GPS衛星信號，然后進行定位計算，就可以顯示出流動站所處位置的三維坐標。為了判斷出測量是否滿足要求，也可以顯示出測量的精度。通過系統內差分處理求解載波相位整周模糊度，實時求算出流動站的平面坐標和高程。②靜態測量。動態測量技術是指將多臺GPS接收機同步進行觀測，然后對觀測值進行處理，利用GPS控制器的實時處理軟件進行參數的轉化和求解，從而確定測點的坐標。

　　3GPS測量的操作要點

　　3.1控制網點

　　GPS測量技術一般需要結合路線的地形特點等進行施工放樣，從而保證施工放樣的精度，同時還需要進行加密控制點的設置。加密的控制點的布設方案如下：以路線走向布設一級加密點，每隔400m左右布設一點。同時，采用多臺GPS接收機進行觀測，加強對網點的控制。當然，每個網點交接出都要進行聯測，以滿足一級測量點的設計要求。GPS測量技術對于平面控制和高程控制也有一定的要求，從而保證測量的準確度。

　　3.2外業實施

　　外業實施主要包括以下兩個方面：①觀測。在多個不同的位置安裝多臺GPS接收機。操作步驟主要包括以下幾點：a.架站。提前認真架好儀器，同時對其進行對中和整平處理。b.量測天線高度。GPS天線高的量測一般測量的都是其斜高，而不能改為垂直高度，并且需要進行多次測量，然后取其平均值。c.觀測過程。在進行觀測時，首先需要關掉儀器的開關，GPS就可以自動進行觀測。同時，工作人員需要做好記錄，要求觀測時段長度要對每個測站點至少觀測一個小時以上。d.觀測結束。當觀測結束后，應該立即關掉開關，同時還需要測量天線高，以判斷觀測儀器的位置。②數據處理。在采用GPS測量技術測量完成后，需要將數據傳輸到電腦中，然后采用GPS軟件進行處理。通過平差法處理后，可以減小網點中的誤差，平均誤差可以保持很小。但是，如果采用常規的測量方法，進行測量的時間會更長，并且測量的精確度不高。

　　4GPS測量在土木工程中的控制措施

　　4.1觀測衛星的圖形強度要高

　　GPS測量后還需要進行坐標解算，這時所采用的衛星數量越多，并且分布越廣，使得測量的精確性和可靠性越高。同時，測量時進行初始化的時間也更短。因此，觀測衛星的圖形強度很高，一般需要進行嚴格控制，才能進行GPS測量，從而更好地保證測量的精度。

　　4.2作業人員的責任心要強

　　GPS測量不僅要求工作人員具有較高的專業測量技術，還要求測量人員具有較高的責任心。由于測量人員的專業水平、經驗和責任心等會直接影響測量的結果。在進行測量時，首先需要將GPS接收機進行對中和整平處理，防止輸入的已知點坐標、坐標參數轉換和天線高等數據出現誤差，這些環節出現誤差都會影響GPS測量的精度。因此，測量工作人員應該具有極強的責任心，嚴格按照規范進行測量等操作過程。同時，測量人員還需要對儀器基座和測桿上的水準器等必須定期嚴格校正，以避免系統誤差的影響。

　　4.3觀測成果要進行復核

　　GPS測量具有實時和快捷等顯著的優點，但是，GPS測量的初始化置信度通常也較高，并且在測量的過程中缺乏檢核條件，造成個別控制點出現測量誤差。因此，為了更好地保證GPS測量的精度和可靠性，必須要對觀測成果要進行復核。成果的復核一般分為作業前復核和作業中復核兩個組成部分。①作業前復核是指在進行GPS測量之前進行的操作，提前在已知控制點上進行檢測，然后將新的控制點與已知的控制點進行對比，只有當新的控制點滿足一定的要求后，才能進行GPS測量。②作業中復核。作業中復核是指在測量過程中，采用GPS測量技術對其進行檢測，以保證測量的精度。

　　5總結

　　總而言之，通過GPS測量技術能夠保證一定的測量精度，因而可以為全站儀測量下的數據結果提供參考。通過對比動態測量和靜態測量兩種測量模式，可以發現GPS測量技術不會存在誤差積累等問題，可以從大量的測量數據中分析出測量控制點的精度，從而保證測量的精度能夠滿足施測控制和碎部測量的要求。但是，當滿足一級測量的精度后，由于高程精度不是太穩定，因而還需要采取相應的措施提高測量的精度。然而，全站儀施測過程中則不會產生這樣的情況。所以，通過分析可以認為GPS測量技術的測量結果是可信的。雖然GPS測量技術具有測量速度慢的缺點，但是測量精度準確。同時，從測量結果來看，GPS測量技術對控制點的測量精度可以達到毫米級，從而可以滿足工程測量的需要。因此，現階段研究GPS在測量技術中的應用具有非常重大的現實意義。

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gps測量論文2

　　目前，實時GPS動態測量的研究已獲得成功，即RTK定位技術，該技術保留了GPS測量的商精度，又具有實晨性，故獎具有RTK性能的GPS形象地稱為GPS全站儀。

　　一、實時GPS測量原理

　　實時GPS測量以載波相位觀測值為基礎，不同于早先的實時差分GPS（RTD），RTD是建立在C/A碼偽距觀測值的基礎之上的一種實時定位技術，其精度只能達到米級。

　　靜態測量是用兩臺或兩臺以上GPS接收機同步觀測，對觀測值進行處理，可等到兩測站間精密的WGS-84基線向量，再經過平差、坐標傳遞、坐標轉換等工作，最終等到測點的坐標。顯然靜態測量不具備實時性。RTK定位技術則是實時動態測量，需要在兩臺GPS接收機之間增加一套無線數字通訊系統（亦稱數據鏈），將兩相對獨立的GPS信號接收系統聯成有機的整體。基準站通過電臺將觀測信息和觀測數據傳輸給流動站，流動站將基準站傳來的載波觀測信號與流動站本身的載波信號進行差分處理，解出兩站間的基線值，同時輸入相應的坐標轉換和投影參數，實時得到測點坐標。因此，實時GPS測量的關鍵除數據傳輸技術外，還需具有很強的數據處理能力。

　　實時GPS系統由以下3部分組成：

　　1、GPS信號接收系統。從理論上講，雙頻接收機與單頻接收機均可用于實時GPS測量。但是單頻機進行整周未知數的初始化的需要很長的時間，此乃實時動態測量所不允許的；加之單頻機在實際作業時容易失鎖，失鎖后的重新初始化要占去許多時間。因此，實際作業中一般應采用雙頻機。

　　2、數據實時傳輸系統。 為把基準站的信息及觀測數據一并時傳輸到流動站，并與流動站的觀測數據進行實時處理，必須配置高質量的無線通訊設備（無線信號調制解調器）。由于數據信息量大，必須采用較高的傳輸速度，波特率通常要在9600以上。此項要求目前不難達到。利用數據實時傳輸系統，流動站可以隨時凋閱基準站的工作狀態和高設站信息。這對于保證成果質量和排除觀測中出現的問題十分有利。

　　3、數據實時處理系統。 基準站將自身信息與觀測數據，通過數據鏈傳輸到流動站，流動站將從基準站接收到的信息與自身采集到的觀測數據組成差分觀測值。在整周未知數解算出以后，即可進行每歷無的實時處理。只要保證鎖定四顆以上的衛星，并具有足夠的幾何圖形強度，就能隨時給出厘米級的點位精度。因此必須具備功能很強的數據處理系統。目前該系統已發展成為多功能的完整系統。所以能成功地用于實際作業中。

　　二、實時GPS測量的特點

　　1、實時GPS測量保留了所有經典GPS功能。如靜態測量，快速靜態測量等，觀測數據亦可采用后處理的方式。靜態測量數據后處理的方式，是高精度控制測量中的理想方法。由于后處理定位的實時定位可以同時進行，所以能做到彼此互補，發揮各自特長。

　　2、經典的GPS測量因不具備實時性，而不能有用來放樣，放樣工作還得配備傳統的測量儀器，實時GPS測量彌補了這一缺陷。放樣精度可達到厘米級。

　　3、實現實時GPS測量的關鍵技術之一是快速解算載波的整周未知數。用經典的靜態相對定位法，解得整周示未知數并達到足夠精度，往往需要1個小時甚至更長的時間。在實時GPS測量中，盡管初始化時間和長短受到跟蹤觀測的衛星數，幾何圖形強度、多路徑效應、電離層干擾等諸多因素影響，但已可在數分鐘之內完成。如借助快速動態定位，約需3分鐘；如采用動態環境下的初始化，約需1分鐘；如在已知點上進行初始化，僅有幾秒鐘足夠。這樣，測量中即使遇到障礙物（如穿過橋下或通過隱蔽地帶）造成失鎖，也可在重新捕獲到衛星后數分鐘內完成整周未知數初始化，繼續進行測量。

　　4、由于實時GPS測量成果是在野外觀測時實時提供，因此能在現場及時進行檢核，避免外業工作返工，例如，整周求知數初始化情況和測點點位精度等信息均可在作業現場進行核對。

　　5、能夠接收到GPS信號的任何地點，全天24小時均可進行實時GPS測量的放樣。

　　6、完成基準站的設置后，整個系統只需一人持流動站接收機操作。也可設置幾個流動站，利用同一基準站觀測信息各自獨立開展工作。

　　三、實時GPS測量在公路建設中的應用

　　GPS測量具有高精度、高效率的優點，在控制測量領域得到了廣泛的應用。隨著GPS接收機性能和數據處理技術逐漸完善，GPS應用領域也不斷拓寬。實時GPS測量在公路工程中可發完成多種工作。

　　1、繪制大比例地形圖高等級公路選線多是在大比例尺（通常是1：20xx或1：1000）帶狀地形圖上進行，用傳統方法測圖，先要建立控制網，然后進行碎部測量，繪制成大比例尺地形圖。其工作量大速度慢，花費時間長。用實時GPS動態測量，構成碎部點的數據。在室內即可由繪圖軟件成圖，由于只需要采集碎部點的坐標和輸入其屬性信息，而且采集速度快，大大降低了測圖的難度，既省時又省力。

　　2、工程控制測量用GPS建立控制網，最精密的方法應屬靜態測量。對于大型建筑物，如特大橋、隧道、互通式立交等進行控制。宜用靜態測量。而一般工程的控制測量，則可采用實時GPS動態測量。這種方法在測量過程中能實時獲得定位精度。當達到要求的點位精度，即可停止觀測，大大提高了作業效率。由于點與點之間一要求必須通視，便得測量更簡便易行。

　　3、公路中線測設設計人員在大比例尺帶狀地形圖上定線后，需將公路在地面標定出來。采用實時GPS測量，只需將中線柱點的坐標輸入GPS接收機中，系統就會定出放樣的點位。由于每個點位的測量都是獨立的完成的，不會產生累積誤差，各點放樣精度趨于一致。

　　4、公路縱、橫斷面測量公路中線確定后，利用中線樁點坐標，通過繪圖軟件，即可給出路線縱斷面和各樁點的橫斷面。由于所用數據都是測繪地形圖時采集來的，因此不需要再到現場進行縱、橫斷面測量。從而大大減少了外業工作。如果需要進行現場斷面測量時，也可采用實時GPS測量。與傳統方法相比，在精度、經濟、實用各方面都有明顯的優勢。

　　5、施工測量實時GPS系統既有良好的硬件，也有極豐富的軟件可選擇。施工中對點、線、面以及坡度等放樣均很方便、快捷。精度可達到厘米級。

　　6、變形觀測變形監測網具有毫米級的精度，比一般工程控制網高一個數量級。實踐表明，如果用較長的觀測時間，分幾個時段進行觀測，并采用強制對中，觀測時天線指北等措施，長度不超過4km的基線向量可達到2mm-3mm的精度。隨著研究深化，GPS廣泛用于變形觀測是完全有可能的。