摘要：本文首先阐述了GPS定位原理和GPS 测量的特点，然后介绍了GPS线路控制网的布设特点和形式，最后着重分析了外业观测、内业平差处理，及各过程易出现的问题及处理方法。
关键词：GPS；线形工程；;平差 ; 工程测量
GPS是英文Global Positioning System（全球定位系统）的简称，是20世纪70年代由美国陆海空三军联合研制的新一代空间卫星导航定位系统。起初其主要目的是为陆、海、空三大领域提供实时、全天候和全球性的导航服务，并用于情报收集、核爆监测和应急通讯等一些军事目的。经过20余年的研究实验，耗资数百亿美元，到1994年3月，全球覆盖率高达98%的24颗GPS卫星星座己布设完成。
GPS是以卫星为基础的无线电卫星导航定位系统，它具有全能性、全球性、全天候、连续性和实时性的精密三维导航与定位功能，而且具有良好的抗干扰性和保密性。因此，作为较早采用GPS 技术的领域，在测量中它最初主要用于高精度大地测量和控制测量的建立。现在它除了继续在这些领域发挥着重要作用外还在测量领域的其它方面得到充分的应用，如用于各种类型的施工放样、测图、变形观测、航空摄影测量、海测和地理信息系统中地理数据的采集等。
1 GPS概述
1.1 GPS定位原理
GPS定位的基本原理是根据高速运动的卫星瞬间位置作为已知的起算数据，采用空间距离后方交会的方法，确定待测点的位置。
如右图1所示，假设t时刻在地面待测点上安置GPS接收机，可以测定GPS信号到达接收机的时间△t，再加上接收机所接收到的卫星星历等其它数据可以确定以下四个方程式，从而得到该点在WGS- 84 坐标系的精确的三维坐标。
S1=[(X1-X)2+(Y1-Y)2+(Z1-Z)2]1/2+C(Vt1-Vt0)
S2=[(X2-X)2+(Y2-Y)2+(Z2-Z)2]1/2+C(Vt2-Vt0)
S3=[(X3-X)2+(Y3-Y)2+(Z3-Z)2]1/2+C(Vt3-Vt0)
S4=[(X4-X)2+(Y4-Y)2+(Z4-Z)2]1/2+C(Vt4-Vt0)
1.2 GPS 测量的特点
相对于常规测量来说，GPS测量主要有以下特点：
1.2.1测量精度高
GPS 观测的精度明显高于一般常规测量，在小于50km的基线上，其相对定位精度可达1×10- 6，在大于1000km的基线上可达1×10- 8。
1.2.2 测站间无需通视
GPS测量不需要测站间相互通视，可根据实际需要确定点位，使得选点工作更加灵活方便。
1.2.3 观测时间短
随着GPS测量技术的不断完善，软件的不断更新，在进行GPS测量时，静态相对定位每站仅需20 min左右，动态相对定位仅需几秒钟。
1.2.4 仪器操作简便
目前GPS接收机自动化程度越来越高，操作智能化，观测人员只需对中、整平、量取天线高及开机后设定参数，接收机即可进行自动观测和记录。
1.2.5 全天候作业
GPS卫星数目多，且分布均匀，可保证在任何时间、任何地点连续进行观测，一般不受天气状况的影响。
1.2.6 提供三维坐标
GPS测量可同时精确测定测站点的三维坐标，其高程精度已可满足四等水准测量的要求。
2 GPS线路控制网的布设
2.1布设特点
用GPS技术分级建立线路控制网，线形工程长达数百千米，甚至上千千米，利用GPS技术能很好地解决这一问题，因为该技术布网形式灵活，与国家高等级点联测时，其边长不受限制，点间又不要求通视。控制网呈狭长状布设，每个闭合环至少含一条数千米的长边，与相邻互相通视的短边点相连，形成混合网。其网图采用分级布网，具有较高的精度及较高的可靠性，同时保证同级网点精度均匀。另外，高等级控制网统一布设，为次级加密测距导线提供高等级的控制点。
2.2布设形式
2.2.1 线路控制网
线路控制网是由多个边连式、点连式基线形成的异步环构成的混合网。规范规定，每个独立环或附合路线不超过6条边(C级平均边长10km～15km，D级5km～10km)，并与国家高等级点联测。
2.2.2 GPS 线路导线
选点灵活，点位基础坚实稳定，便于安置仪器操作，便于布设通视方向，并能用常规方法扩展与联测。相邻点不必要求通视，只要有1对相邻点通视即可。每条GPS基线向量连同高一级GPS网点的基线向量，构成异步环作以检核。线路过长时，若跨多个投影带，可在分带交界附近布设一对互相通视的GPS点与国家控制点相连，以使测区内投影长度变形不大于2.5cm/km。GPS控制网与附近高等级同家平面控制网点联测点不应少于3个。当控制网边长过长时宜增加联测点，并使联测点分布均匀且能控制本控制网。低等级线路测量自成系统，不与国家高等级点联测时，其布网方式更加灵活，作业组严格按调度计划，按规定时间进行同步观测。
3外业观测应注意的问题
3.1 观测计划线路控制网
编制观测计划表，对作业组按计划表下达作业调度命令。在实际作业中根据情况作出调整，做到统一指挥，协调作业，发现问题及时解决。
3.2 对观测员的要求
必须熟练掌握GPS接收机性能及作业过程，并能处理外业观测中可能出现的问题。
职称论文范文www.808so.com
3.3 观测作业过程要求
接收机记录后，观测员及时将测站信息记录于手簿，发现异常，及时报告调度人员，采取相应措施。避免多路径效应误差，测站应远离大面积平静的水面(水面能反射卫星信号)，测站不宜选在山坡、山谷及盆地中，测站宜远离高大建筑物(阻碍卫星信号)、高压输电线及发射台(塔)等电磁场干扰的地方。
4 内业平差优化处理
4.1 GPS 控制网的边长精度
GPS网主要用于布设首级平面控制网，每隔数千米布设一对互相通视、边 长 在500m～1000m的埋石点，这样形成长短边较悬殊的控制网。为了能有效地检核外业基线成果，网中必须形成符合网形要求、满足规范和等级要求的异步闭合环。尽管基线解算符合要求，因边长过于悬殊(几百米至几十千米)，若将长短边一起参与平差，就会降低短边的精度，影响整个网的精度(原因是长边系统误差明显大于短边系统误差，长边绝对误差比短边小很多)。
4.2 内业平差优化处理
由于上述线路GPS网点位的特点，通过多次实践提出了一个有效的优化处理方法，将平差处理中形成异步环较长的边(10km以上)只作为检核基线成果的解算，不纳入网平差，这样能提高GPS网点的精度。
5 平差作业中异常问题及处理方法
5.1单一基线解算
方差比、均方差、中误查、精度因子符合要求，而同步环坐标分量闭合差超限，数值达2×l0-4～4×10-4，说明基线外业观测中存在粗差，通过异步环闭合差检核，人工剔除含有粗差基线边。
5.2线路控制网平差
基线解算合格，同步环、异步环检验通过，平差成果中仍有几个点坐标错误。检查外业观测记录及存盘数据文件，发现一个测站点在2个观测时段内赋予了2个测站名，且与以前测站重名，基线边强制平差，产生粗差。修改测站名，重新平差，结果正确。
5.3线路控制网基线边检验
线路控制网中各基线边检验时，利用自由网平差、三维约束平差、二维约束平差成果发现有一点高程错1m左右，检查基线解算，起算数据及平差过程，没发现异常，检查外业观测记录、测站信息、仪器高时发现有一站仪器高输错lm，将仪器高更正，重新平差，结果正确。
6 结语
综上所述，GPS技术应用在线形测量中能够充分发挥其周期短，精度高，工作人员少，经济适用的优点，打破了线路控制测量时必须点间通视的常规。也更容易检查问题，发现问题，可靠性强。利用GPS技术进行线形控制测量，还能够进一步提高测绘产品的质量，创造良好的社会效益和经济效益，但是在观测过程中一定要注意站点应架设在利于GPS信号接收的地点。
参考文献
周忠谟.GPS卫星测量原理与应用[M].北京测绘出版社，1997.
张雨化.公路勘测设计[M].人民交通出版社，1986.
[3] 黄杏元,汤秦.地理信息系统概论,北京高等教育出版社.1990
[4] 马振魁.地理信息科学.1995年,1(2):110
分析线形GPS测绘技术在线形工程测量中运用
更新时间：2024-02-27
作者：用户投稿
本站原创
本站原创
点赞:7050 浏览:23247