1、GPS 在工程测量中的应用摘要：简述了全球定位系统（GPS）的基本结构和测量原理，总结了 GPS 用于工程测量所具有的特点，介绍了 GPS 在工程测量中的应用。 关键词：GPS；工程测量 中图分类号：TB22 文献标识码： A 全球定位系统（GlobalPositioningSystem，简称 GPS）是美国从 20世纪 70 年代开始研制的用于军事部门的新一代卫星导航与定位系统，历时 20 年，耗资 200 多亿美元，分三阶段研制，陆续投入使用，并于 1994年全面建成。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
2、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了应用，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。本文介绍 GPS 在工程测量中的应用，并提出几点体会。 1GPS 简介 11GPS 构成 GPS 主要由空间卫星星座、地面监控站及用户设备三部分构成。 12GPS 定位原理 GPS 定位是根据测量中的距离交会定点原理实现的2 。如图 1 所示，在待测点 Q 设置 GPS 接收机，在某一时刻 tk 同时接收到 3 颗（或 3 颗以上）卫星 S1、S2、S3 所发出的信号。通过数据处理和计算，可求得该时刻接收机
3、天线中心（测站点）至卫星的距离 1、2、3。根据卫星星历可查到该时刻 3 颗卫星的三维坐标（Xj，Yj，Zj） ，j1，2，3，从而由下式解算出 Q 点的三维坐标（X，Y，Z）： 13GPS 测量的特点 相对于常规测量来说，GPS 测量主要有以下特点：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 1106，在大于 1000km 的基线上可达 1108。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。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
4、对定位每站仅需 20min 左右，动态相对定位仅需几秒钟。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。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。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应用实例 21工程概况 为了对某乡土地进行综合治理、提高耕地质量、增加有效耕地面积、改善农业生产条件和环境，某人民政府委托，我单位承担了该项目大比例尺数字地形图测绘任务，施测范围呈不规则形
5、状，地形复杂，通视困难，行走不便。范围面积约 40k。 22GPS 测量的技术设计 （1）设计依据全球定位系统(GPS)测量规范(GB/T183142001)；国家三、四等水准测量规范(GB1289891)；城市测量规范(CJJ8-99)；GB/T20257-20061:5000、1：10000 地形图图式; 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，选择城市或工程二级 GPS 网作为测区首级控制网。要求平均边长小于 1km，最弱边相对中误差小于 110000，GPS 接收机标称精度的固定误差a15mm，比例误差系数 b20106。 23GPS 测量的外业实施 （1
6、）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，以便后续测量工作的使用；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，以便观测和日后使用；选点结束后，按要求埋设标石，并填写点之记。 （2）观测根据 GPS 作业调度表的安排进行观测，采取静态相对定位，卫星高度角 15，时段长度45min，采样间隔 10s。在 3 个点上同时安置 3 台接收
7、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。 24GPS 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，采用随机软件完成。经基线解算、质量检核、外业重测和网平差后，得到 GPS 控制点的三维坐标，其各项精度指标符合技术设计要求。3结束语 通过 GPS 在测量中的应用，得到如下体会。 GPS 定位技术在测量中的应用，给这一领域传统的野外测量作业带来了巨大的冲击，根据实际应用情况来看，使用这一先进技术带来了较好的经济和社会效益，也使得野外测量技术水平得到了显著提高。 （1
8、）GPS 控制网选点灵活，布网方便，基本不受通视、网形的限制，特别是在地形复杂、通视困难的测区，更显其优越性。 （2）GPS 接收机观测基本实现了自动化、智能化，且观测时间在不断减少，大大降低了作业强度，观测质量主要受观测时卫星的空间分布和卫星信号的质量影响。 （3）GPS 测量的数据传输和处理采用随机软件完成，只要保证接收卫星信号的质量和已知数据的数量、精度，即可方便地求出符合精度要求的控制点三维坐标。 参考文献 1管国斌对中小城镇 GPS 控制网中几个问题的探讨J 浙江测绘，2003， （2）：4546 2刘大杰全球定位系统（GPS）的原理与数据处理M 上海：同济大学出版社，1996 3北京市测绘设计研究院CJJ7397，全球定位系统城市测量技术规程S 北京：中国建筑工业出版社，1997
