探讨GPS在市政工程测量中的应用.doc

1、探讨 GPS 在市政工程测量中的应用摘要：阐述了 GPS 技术在工程应用上的优势，介绍了 GPS 的定位方式、在市政工程测量中的一些应用以及与传统作业相比的优缺点，指出它在今后的各个领域都会有更广阔的发展空间。 关键词；市政工程 GPS 技术，测量 中图分类号：P228.4 文献标识码：A 文章编号： 如今 GPS 技术在工程应用中更加普及，比如矿山测量，交通土建选线,城市建设等等。但是 GPS 由于布设价格的昂贵，所以不会被大范围应用到一般的土建和交通建设中，它只是作为提供控制用，例如:在工程建设开始阶段，交付几个 GPS 控制点，作为导线和三角网的基线，由它们向外扩展，用全站仪引出加密点或

2、是作为静态的 GPS 基线，配合 RTK 来进行动态图籍测绘。但是在 90 年代以后，平面控制测量基本都被 GPS 取代。 1、GPS 技术概述 GPS 定位是以 GPS 卫星和用户接收天线之间的距离为基本观测量，根据已知的卫星瞬时坐标，确定用户天线所对应的位置，其实质是空间距离后方交会。在一个测站上只需 3 个独立距离观测量。GPS 采用的是时差测距原理，即通过测量 GPS 信号从卫星传播到用户接收机的时间差计算距离，由于卫星钟与用户接收机钟不同步，因此，观测的测站至卫星间的距离称为伪距。卫星钟差可以通过卫星导航电文提供的钟差参数修正，接收机钟差难以预先准确确定，可将其作为未知参数与观测站坐

3、标在数据处理中一并解出。在一个测站上，除了三个待定位置参数外，还需要增加一个接收机钟差参数，因而至少应有 4 个同步伪距观测量，即至少必须同步观测 4 颗 GPS 卫星。 GPS 技术相对于其他的定位、测量技术，其技术优势是很明显的，主要表现在以下几个方面： 1.1 功能多、用途广。 GPS 系统不仅可用于测量、导航，还可用于测速、测时。测速的精度可达 0.1 ms，测时的精度可达几十毫微秒。其应用领域不断扩大。 1.2 定位精度高。 GPS 可为各类用户连续提供动态目标的三维（立置、三维速度及时间信息） 。随着 GPS 定位技术及数据处理技术的发展，其精度还将进一步提高。 1.3 实时定位。

4、 利用 GPS 进行导航，既可实时确定运动目标的三维位置和速度，由此可实时保障运动载体沿预定航线运行，亦可选择最佳航线。特别是对军事上动态目标的导航，具有十分重要的意义。 2、GPS 的定位方式 按定位方式，GPS 定位分为单点定位和相对定位（差分定位） ，单点定位就是根据一台接收机的观察数据来确定接收机位置的方式，它只能采用伪距观测量，可用于车船等的概略导航定位.相对定位（差分定位）是根据两台以上接收机的观测数据来确定观测点之间的相对位置的方法，它既可采用伪距观测量也可采用相对观测量，大地测量或工程测量均应采用相位观测值进行相对定位，对常规测量而言相对测地定位是主要的应用方式， 而按照用户天

5、线可分为动态定位和静态定位。 2.1 动态定位 在定位观测时，若载体上的接收机在跟踪 GPS 卫星的过程中相对于地球表面运动，接收机用 GPS 信号实时的测得运动载体的状态参数，则称为动态定位。动态定位的特点：逐点测得，多余观测量少，精度较低。依目前 GPS 定位的精度动态定位可分为：a. 20m 左右的低精度定位，如用于车船等概略导航定位的伪距单位定位；b. 5m 左右的中等精度定位，如用于城市车辆导航定位的米级精度的伪距差分定位；c. 厘米级的高精度的定位，如用于测量放样等的厘米级的相位差分定位（RTK） ，其中实时差分定位需要数据将两个或多个站的观测数据实时传输到一起计算。 2.2 静态

6、定位 在定位观测时，若接收机在跟踪 GPS 卫星的过程中相对于地球表面静止，则称为静态定位。接收机高精度的测量 GPS 信号的传播时间，联合 GPS 卫星在轨的已知位置，从而解算出固定不动的接收机所在位置的三维坐标。静态定位的特点；多余观测量大，定位精度高，可靠性强，在进行控制网观测时，一般均采用这种方式由几台接收机同时观测，它能最大限度地发挥 GPS 的定位精度。 3、GPS 在市政工程测量中的应用 GPS 是英文 Navigation Satellite Timing and RangingGlobal Positioning System 的字头缩写词 NAVSTARGPS 的简称。其含

7、义是导航卫星测时测距全球定位系统。 GPS 是全球性的卫星定位和导航系统，能够提供连续的实时的位置、速度和时间信息。整个系统包括空间(卫星)、地面控制站和用户(接收机)三个部分。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，GPS 技术率先在大地测量、工程测量、航空摄影测量、海洋测量、城市测量等测绘领域得到应用，并在军事、交通、通信、资源、管理等领域展开了研究并得到广泛应用。下面是 GPS 在市政工程中的应用实例。本工程为某工业园工程，该工业园属于一个比较方方正正的地形，由于工业园里有很多树，而且通视比较困难，工期比较急，考虑种种因

8、素，决定采用 GPS测量。 3.1 GPS 测量的技术设计 (1)设计依据 GPS 测量的技术设计主要依据 1999 年建设部发布的行业标准城市测量规范和应采用的全球定位系统城市测量技术规程及工程测量合同有关要求制定的。 (2)设计精度 根据工程需要和测区情况而定。 (3)设计基准和网形 控制网共 6 个点，其中联测已知平面控制点 2 个。采用 4 台 GPS 接收机观测，网形布设成边连式，等级为一级。 (4)观测计划 根据 GPS 卫星的可见预报图和几何图形强度(空间位置因子 PDOP)，选择最佳观测时段(卫星多于 4 颗，且分布均匀，PDOP 值小于 6)，并编排作业调度表。 3.2 GP

9、S 测量的外业实施 (1)选点 GPS 测量测站点之间不要求一定通视，图形结构也比较灵活。因此，点位选择比较方便。但考虑 GPS 测量的特殊性，并顾及后续测量，选点时应着重考虑：每点最好与某一点通视，以便后续测量定向使用；点周围高度角 15。以上，不要有障碍物，以免信号被遮挡或吸收；点位要远离大功率无线电发射源、高压电线等，以免电磁场对信号的干扰；点位应选在视野开阔、交通方便、有利扩展、易于保存的地方；选点结束后，按要求埋设标石，并填写点记之。 (2)观测 根据 GPS 作业调度表的安排进行观测，采取静态模式定位，卫星高度角15。 ，时段长度 45min，采样间隔 10s。在 4 个点上同时安

10、置 4 台接收机天线(对中、整平、定向)，量取天线高，测量气象数据，开机观察，当各项指标达到要求时，按接收机的提示输入相关数据，则接收机自动记录，观测者填写测量手簿。 3.3 GPS 测量的数据处理 GPS 网数据处理分为基线解算和网平差两个阶段，基线解算采用随机软件，网平差采用武测宝威 GPSAdj3.0 软件完成。经基线解算、质量检核、外业重测和网平差后，得到 GPS 控制点的二维坐标，其各项精度指标符合技术设计要求。 4、结束语 GPS 技术的发展日新月异，包括 GPS 卫星静态和 RTK 都深入到生产生活中，随着 GPS，GIS，RS 及其他科学的不断相互渗透，它的应用也将越来越广泛。

11、这里也有我们需要注意的，GPS 由于参数设定的问题,在测量高程是产生的误差也是很大的，这个跟球体有关。总的来说现在的 GPS 可以用在，土建，交通，地籍测绘，海洋测绘，国土资源，城市规划，空间测量，急救等等领域，是一种多元化学科，以后的发展会更加的广阔。 参考文献： 1黄声享，郭英起，易庆林，等、GPS 在测量工程中的应用M，北京：测绘出版社。2007 2王立富，王永国，周晓愚，GPS 基线评估与优化J；东北测绘；2000 年 04 期； 3张俊中，杨传宽，雷伟伟，GPS 技术在工程测量中的应用期刊论文；黑龙江科技信息 2008(25) 4王青松，浅谈 GPS 在工程测量中的应用期刊论文；科技资讯 2006(28)