■仝海飚

（大同市勘察測(cè)繪院 山西 大同037000）

淺析GPS全球定位系統(tǒng)在公路路線控制測(cè)量中的應(yīng)用研究

■仝海飚

（大同市勘察測(cè)繪院 山西 大同037000）

GPS技術(shù)廣泛的運(yùn)用，不但已經(jīng)廣泛用于工程程測(cè)量、航空攝影測(cè)量以及地形測(cè)量等各個(gè)方面，更將推向了現(xiàn)代化的可能，很好的解決工程測(cè)量的難題。本文剖析了GPS技術(shù)原理與特點(diǎn)，講述了GPS公路路線控制測(cè)量作業(yè)模式，進(jìn)而分析GPS技術(shù)在公路路線控制測(cè)量中的應(yīng)用研究進(jìn)行深入探究。

GPS全球定位系統(tǒng)公路路線控制測(cè)量應(yīng)用研究

0 引言

CPS起始于1958年美國(guó)軍方的一個(gè)項(xiàng)目，1964年投入使用，主要用于向陸?？杖筌娛骂I(lǐng)域提供實(shí)時(shí)、全天候和全球性的導(dǎo)航服務(wù)，并用于情報(bào)搜集等一些軍事目的。1988年定位技術(shù)逐漸成熟，2000年到2006年，這期間民用定位精度在全球范圍內(nèi)得到改善,2006年10月31日到2013年隨著我國(guó)北斗系列衛(wèi)星升空，我國(guó)逐步建立北斗衛(wèi)星定位系統(tǒng)。

1 GPS全球定位系統(tǒng)的技術(shù)原理

GPS是利用分布在距離地球表面20200km運(yùn)行周期為12h的24顆(21顆工作衛(wèi)星與3顆備用衛(wèi)星)衛(wèi)星構(gòu)成一個(gè)空間、衛(wèi)星均勻分布在6個(gè)軌道面上，軌道傾角為550。衛(wèi)星空間的分布使得在全球任何情況下都可看到4顆以上的衛(wèi)星，根據(jù)系統(tǒng)的基本原理，利用有位置的衛(wèi)星到用戶接收機(jī)之間的距離，再綜合4顆及以上衛(wèi)星的數(shù)據(jù)對(duì)比就可知道接收機(jī)的具體位置。當(dāng)系統(tǒng)正常工作時(shí)，工作衛(wèi)星會(huì)不斷地用1和0二進(jìn)制碼元組成的偽隨機(jī)電文向接收機(jī)發(fā)送信息當(dāng)接收機(jī)收到信息后，提取出時(shí)間并將其與自己對(duì)比便可知道兩者距離的距離，再利用信息中的星歷數(shù)據(jù)推算出衛(wèi)星發(fā)射信息時(shí)所處位置，用戶便可得知接收機(jī)的地理位置。

2 GPS全球定位系統(tǒng)的特點(diǎn)

2.1 功能多、用途廣

GPS系統(tǒng)不僅可以用于測(cè)量、導(dǎo)航，還可以用于測(cè)速、測(cè)時(shí)，并且其應(yīng)用領(lǐng)域還在不斷的擴(kuò)大。

2.2 測(cè)站之間無(wú)需通視

測(cè)站間相互通視一直是測(cè)量學(xué)的難題，而GPS測(cè)量只要求測(cè)站150以上的空間，視野開闊，與衛(wèi)星保持通視即可，并不需要觀測(cè)站之間相互通視。

2.3 操作簡(jiǎn)便

GPS測(cè)量的自動(dòng)化程度很高，觀測(cè)人員只需將天線對(duì)中、整平，量取天線高，采集環(huán)境的氣象數(shù)據(jù)、監(jiān)視儀器的上作狀態(tài)，而其它觀測(cè)上作均由儀器自動(dòng)完成。

2.4 觀測(cè)時(shí)間短

觀測(cè)時(shí)間短采用GPS布設(shè)控制網(wǎng)時(shí)，每個(gè)測(cè)站上的觀測(cè)時(shí)間一般在30-40min左右，采用實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)定位模式，流動(dòng)站初始化觀測(cè)1-5min后，并可隨時(shí)定位，每站觀測(cè)僅需幾秒鐘采用快速靜態(tài)定位方法，觀測(cè)時(shí)間更短。

2.5 提供三維坐標(biāo)

GPS測(cè)量在精確測(cè)定觀測(cè)站平面位置的同時(shí)，可以精確測(cè)定觀測(cè)站的大地高程,CPS的定位是在全球統(tǒng)一的WGS-84坐標(biāo)系統(tǒng)中計(jì)算的，因此全球不同點(diǎn)的測(cè)量成果是相互關(guān)聯(lián)的。

2.6 實(shí)時(shí)定位導(dǎo)航

利用全球定位系統(tǒng)進(jìn)行導(dǎo)航，即可根據(jù)自身的需要選擇最什的路線。

3 GPS系統(tǒng)在實(shí)際測(cè)量工作中的應(yīng)用

3.1 公路控制測(cè)量

3.1.1 選點(diǎn)

按《公路全球定位系統(tǒng)(GPS)測(cè)量規(guī)范》的要求進(jìn)行選點(diǎn)，各點(diǎn)應(yīng)形成符介要求的三角網(wǎng)。若需同國(guó)家控制網(wǎng)聯(lián)測(cè)，聯(lián)測(cè)點(diǎn)應(yīng)小少于3個(gè)。測(cè)站之間無(wú)需通視，但測(cè)站上空必須開闊，以使接收GPS衛(wèi)星信號(hào)不受干擾?，F(xiàn)以欽州市伯勞至烏家三級(jí)公路測(cè)量為例說(shuō)明GPS的靜態(tài)測(cè)量和動(dòng)態(tài)測(cè)量的方法。

3.1.2 GPS的靜態(tài)測(cè)量

GPS靜態(tài)測(cè)量法就是根據(jù)制定的觀測(cè)方案，將三臺(tái)天寶5700GPS接收機(jī)安置在待定點(diǎn)(KD1,KD2,KD3)上。同時(shí)接收衛(wèi)星信號(hào)，每時(shí)段根據(jù)基線長(zhǎng)度和測(cè)量等級(jí)觀測(cè)40分鐘以上的時(shí)間即可完成，自至將所有環(huán)路觀測(cè)完畢。測(cè)量步驟為：安腳架→天線對(duì)中→整平→量取天線高→打開電源即可進(jìn)行自動(dòng)觀測(cè)，接收機(jī)天線高在觀測(cè)前后各量1次，誤差小大于3mm。安置儀器時(shí)，對(duì)中誤差不大于3mm。

3.1.3 數(shù)據(jù)處理

GPS數(shù)據(jù)處理采用其配套的TrimbleGeomaticsOfficel軟件進(jìn)行，GPS數(shù)據(jù)處理步驟為：測(cè)量完成后將接收機(jī)連接計(jì)算機(jī)→用其配套的DataTransfer軟件將數(shù)據(jù)導(dǎo)出→打開TrimbleGeomaticsOfficel軟件→導(dǎo)入數(shù)據(jù)→基線處理→平差→輸入已知固定點(diǎn)坐標(biāo)→平差→導(dǎo)出，即求得測(cè)點(diǎn)的WGS-84坐標(biāo)和當(dāng)?shù)鼐W(wǎng)格三維坐標(biāo)。

3.2 GPS的動(dòng)態(tài)測(cè)量

如圖，實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)定位RTK是基于載波相位觀測(cè)值的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)定位技術(shù)。在RTK作業(yè)模式下，基準(zhǔn)站通過(guò)數(shù)據(jù)鏈將其GPS觀測(cè)值和測(cè)站坐標(biāo)信息一起傳送給流動(dòng)站。流動(dòng)站把通過(guò)數(shù)據(jù)鏈接收的來(lái)自基準(zhǔn)站的數(shù)據(jù)與采集的GPS觀測(cè)數(shù)據(jù)一并在系統(tǒng)內(nèi)組成差分觀測(cè)值進(jìn)行實(shí)時(shí)處理，同時(shí)給出厘米級(jí)定位結(jié)果。RTK測(cè)量步驟：架設(shè)基準(zhǔn)站(包括架天線、連接接收機(jī)及電臺(tái)、啟動(dòng)基準(zhǔn)站)→流動(dòng)站背包安裝→啟動(dòng)流動(dòng)站→點(diǎn)校正→測(cè)量點(diǎn)或輸入放樣路線數(shù)據(jù)放樣道路。

圖動(dòng)態(tài)測(cè)量

4 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，GPS技術(shù)是一項(xiàng)高新技術(shù)，在現(xiàn)實(shí)中運(yùn)用很廣，尤其在公路測(cè)量中不可或缺，GPS技術(shù)在勘測(cè)中的運(yùn)用不僅提高了工作效率更好的減輕了測(cè)量工作量，節(jié)約了人力、物力和財(cái)力。雖然在實(shí)際操作中仍然存在大量的問(wèn)題，但是我們應(yīng)該正視這些問(wèn)題，并積極尋求解決方案，解決相關(guān)問(wèn)題。只有不斷加強(qiáng)對(duì)GPS公路測(cè)量技術(shù)的研究力度，才能不斷推動(dòng)建筑工程行業(yè)的快速發(fā)展。

[1]史忠梅.GPS全球定位系統(tǒng)在帶狀控制測(cè)量中的實(shí)踐應(yīng)用 [J].通訊世界,2014,23:238-239.

[2]袁明椿,楊丹丹.簡(jiǎn)述GPS全球定位系統(tǒng)的特點(diǎn)及在公路工程測(cè)量中的應(yīng)用 [J].科技致富向?qū)?2013,21:260.

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P62[文獻(xiàn)碼]B

1000-405X（2016）-12-280-1