【正文】 測繪工程畢業(yè)論文GPS在公路工程測量中的應用 摘 要數字化測圖是近幾年隨著計算機地面測量儀器數字化測圖軟件的應用而迅速發(fā)展起來的全新內容已廣泛應用于測繪生產水利水電工程土地管理城市規(guī)劃環(huán)境保護和軍事工程等部門并被廣大用戶所接受而GPS做為數字化測繪的先進技術應用于公路測量則是公路外業(yè)勘測的一項重大技術革命其應用及開發(fā)的前景十分廣闊尤其是實時動態(tài) RTK 定位技術在公路測量中蘊含著巨大的技術潛力本文從GPS衛(wèi)星定位系統(tǒng)的概述入手先介紹了GPS衛(wèi)星定位技術的原理和接著列舉實例對GPS在公路測量中的應用及其對公路勘測的巨大推進作用做了詳述主要是對孝義市市區(qū)北外環(huán)公路控制網的測繪過程做了詳細介紹最后對GPS技術在公路測量中的應用前景做了展望關鍵詞 GPS全球衛(wèi)星定位系統(tǒng) GPS控制網 RTKAbstractThe digitized mapping is in recent years along with the puter the ground survey instrument the brandnew content which but the digitized mapping software application develops rapidlyHas widely applied in departments and so on mapping production water conservation water and electricity project land management urban planning environmental protection and military engineering and is accepted by the user munity But GPS does for the digitized mapping vanguard technology applies in the highway surveying is a significant technological revolution which the road field operation surveys its application and the development prospect is extremely broad The realtime dynamic RTK localization technology is in particular containing the huge technical potential in the highway surveying This article from GPS satellite positioning system outline obtaining introduced first the GPS satellite positioning technology principle and the work regulations then enumerated the example which surveyed to the road have made the specification to GPS in the highway surveying application and the huge advancement functionMainly was the outer ring road control net mapping process has made the detailed introduction to the fidelity city urban district north finally has made the forecast to the GPS technology in the highway surveying application prospectKey word The Global Positioning System GPS control net RTK目 錄第一篇 GPS在公路工程測量中的應用 1第一章 緒論 1第一節(jié) GPS衛(wèi)星定位系統(tǒng)的產生發(fā)展及應用前景 1第二節(jié) GPS定位技術的應用現狀 3第三節(jié) 我國GPS定位技術的發(fā)展和應用 4一我國GPS定位技術的發(fā)展 4二我國GPS定位技術的應用 5第二章 GPS衛(wèi)星全球定位系統(tǒng) 7第一節(jié) GPS衛(wèi)星定位系統(tǒng)概論 7一GPS系統(tǒng)簡介 7二GPS衛(wèi)星定位原理 9三GPS衛(wèi)星的導航定位信號 13四GPS信號接收機 14第二節(jié) GPS系統(tǒng)的應用 17一GPS系統(tǒng)能夠實施全球性全天時全天候的連續(xù)不斷的三維導航定位測量 17二GPS信號能夠用于運動載體的七維狀態(tài)參數和三維姿態(tài)參數 17三GPS衛(wèi)星能夠為陸地海洋和空間廣大用戶提供高精度多用途的導航定位服務 17第三章 GPS在公路測量中的應用及實例分析 19第一節(jié) GPS在公路測量中應用趨勢及相關技術 19第二節(jié) 實例分析孝義市市區(qū)北外環(huán)公路控制網的測繪 20一測區(qū)概述 20二工程概況 20三測量工作的總體方案 21四GPS網的外業(yè)觀測 26五用RTK技術進行控制測量 32總 結 42第二篇 三度帶六度帶的坐標轉換 44第一節(jié) 簡述 44第二節(jié) 研究目的 46第三節(jié) 程序設計 48參考文獻 64英文資料 65致 謝 72第一篇 GPS在公路工程測量中的應用第一章 緒論 第一節(jié) GPS衛(wèi)星定位系統(tǒng)的產生發(fā)展及應用前景 20世紀60年代第一代衛(wèi)星導航定位系統(tǒng)子午衛(wèi)星系統(tǒng)Transit正式建成并投入軍用該系統(tǒng)采用多普勒測量的方法進行導航和定位由于其存在的種種局限性由美國國防部等多家機構組成的聯合工作辦公室JPO提出了一個綜合性方案GPS系統(tǒng)并于20世紀90年代建成并投入運行該系統(tǒng)是以衛(wèi)星為基礎的無線電衛(wèi)星導航定位系統(tǒng)它具有全能性全球性全天候連續(xù)性和實時性的精密三維導航與定位功能而且具有良好的抗干擾性和保密性GPS系統(tǒng)現代化更新階段20002010根據1996年美國的總統(tǒng)決定建立了國防部和交通部組成的聯合管GPS事務局IGEB在IGEB的主持下于19971998年期間討論了增加GPS民用信號從而改進民用和商用目的的GPS狀況并與空軍已經開始的計劃相結合形成了更新GPS運行要求的文獻ORDOperational Requirements Document其內容即為目前的GPS現代化計劃并于1999年1月由美國副總統(tǒng)戈爾以GPS現代化的名稱發(fā)布通告其具體實施是以2000年5月2日取消SA政策為標志GPS現代化的主要目的有三點保護美國及其盟軍的軍用服務防止敵方使用保持并增強民用服務GPS發(fā)展進程時間一覽表1957年10月4日 第一顆人造衛(wèi)星 Sputnik I 發(fā)射成功 1958年12月 開始設計 NNSS Navy Navigation SatellitSystem –TRANSIT即子午衛(wèi)星系統(tǒng)1964年1月該系統(tǒng)正式運行 1967年7月 TRANSIT系統(tǒng)解密以供民用 1973年12月 美國國防部批準研制GPS 1978年2月22日 第1顆GPS試驗衛(wèi)星發(fā)射成功 1989年2月14日 第1顆GPS工作衛(wèi)星發(fā)射成功 1991年 海灣戰(zhàn)爭中GPS首次大規(guī)模用于實戰(zhàn) 1992年 IGS成立International GPS Service國際GPS服務機構 1995年7月17日 GPS達到FOC – 完全運行能力Full Operational Capability 1999年1月25日 美國副總統(tǒng)戈爾宣布將斥資40億美圓進行GPS現代化 1999年8月2122日 GPS發(fā)生GPS周結束翻轉問題 2000年1月1日 Y2K問題 2000年5月1日 美國總統(tǒng)克林頓宣布GPS停止實施SA 第二節(jié) GPS定位技術的應用現狀如人們所說GPS的應用僅受人們的想象力制約GPS問世以來已充分顯示了其在導航定位領域的霸主地位許多領域也由于GPS的出現而生革命性變化目前幾乎全世界所有需要導航定位的用戶都被GPS的高精度全天候全球覆蓋方便靈活和優(yōu)質價廉所吸引GPS應用于測量GPS技術給測繪界帶來了一場革命利用載波相位差分技術RTK在實時處理兩個觀測站的載波相位的基礎上可以達到厘米級的精度與傳統(tǒng)的手工測量手段相比GPS技術有著巨大的優(yōu)勢 測量精度高 操作簡便儀器體積小便于攜帶 全天候操作觀測點之間無須通視測量結果統(tǒng)一在WGS84坐標下信息自動接收存儲減少繁瑣的中間處理環(huán)節(jié) 當前GPS技術已廣泛應用于大地測量資源勘查地殼運動地籍測量等領域 GPS應用于交通出租車租車服務物流配送等行業(yè)利用GPS技術對車輛進行跟蹤調度管理合理分布車輛以最快的速度響應用戶的乘車或送請求降低能源消耗節(jié)省運行成本 GPS在車輛導航方面發(fā)揮了重要的角色在城市中建立數字化交通電臺實時發(fā)播城市交通信息車載設備通過GPS進行精確定位結合電子地圖以及實時的交通狀況自動匹配最優(yōu)路徑并實行車輛的自主導航 民航運輸通過GPS接收設備使駕駛員著陸時能準確對準跑道同時還能使飛機緊湊排列提高機場利用率引導飛機安全進離場GPS應用于救援利用GPS定位技術可對火警救護警察進行應急調遣提高緊急事件處理部門對火災犯罪現場交通事故交通堵塞等緊急事件的響應效率特種車輛如運鈔車等可對突發(fā)事件進行報警定位將損失降到最低 有了GPS的幫助救援人員就可在人跡罕至條件惡劣的大海山野沙漠對失蹤人員實施有效的搜索拯救裝有GPS裝置的漁船在發(fā)生險情時可及時定位報警使之能更快更即使地獲得救援GPS應用于農業(yè)當前發(fā)達國家已開始把GPS技術引入農業(yè)生產即所謂的精準農業(yè)耕作該方法利用GPS進行農田信息定位獲取包括產量監(jiān)測土樣采集等計算機系統(tǒng)通過對數據的分析處理決策出農田地塊的管理措施把產量和土壤狀態(tài)信息裝入帶有GPS設備的噴施器中從而精確地給農田地塊施肥噴藥通過實施精準耕作可在盡量不減產的情況下降低農業(yè)生產成本有效避免資源浪費降低因施肥除蟲對環(huán)境造成的污染GPS應用于娛樂消遣隨著GPS接收機的小型化以及價格的降低GPS逐漸走進了人們的日常生活成為人們旅游探險的好幫手通過GPS人們可以在陌生的城市里迅速地找到目的地并且可以最優(yōu)的路徑行駛野營者攜帶GPS接收機可快捷地找到合適的野營地點不必擔心迷路甚至一些高檔的電子游戲也使用了GPS仿真技術70年代后期有關單位在從事多年理論研究的同時引進并試制成功了各種人造衛(wèi)星觀測儀器 1980年國家大地坐標系進行了南海群島的聯測80年代初我國一些院校和科研單位已開始研究GPS技術十多年來我國的測繪工作者 GPS定位基礎理論研究和應用開發(fā)方面作了大量工作80年代中期我國引進GPS接收機并應用于各個領域同時著手研究建立我國自己的 GPS接收機擁有量約在 4萬臺左右其中測量類約500700臺航空類約幾百臺航海類約3萬多臺車載類數千臺 GPS技術在我國各行業(yè)中應用的廣泛性GPS技術開展國際聯測建立全球性大地控制網提供高精度的地心坐標測定和精10多個單位30多臺GPS雙頻接收機參加革命992年全國GPS定位GPS網點地心坐標精度優(yōu)于02M點間位置精度優(yōu)于108在我國建成了平均邊長約100KM的GPS A級網提供了亞米級精度地心坐標基準此后在A級網的基礎上我國又布設了邊長為此30100KM的B級網全國約2500個點AB級GPS網點GPS聯測使海島與全國GPS靜態(tài)相對定位技術布設精密工程控制網用于城市和礦區(qū)油田地面沉降監(jiān)測GPS實時動態(tài)定位RTK測繪各種比例尺地形圖和用于施工放樣GPS技術進行航測外業(yè)控制測量航攝飛行導航機載 GPS航測等航測成圖的各個階段GPS技術用于全球板塊運動監(jiān)測和區(qū)域板塊運動監(jiān)測我國已開始用兵GPS技術 GPS形變監(jiān)測網等GPS技術已經用于海洋測量水下地形測繪GPS測量規(guī)范》已于己于人1992年10月1日起實施GPS技術的 GPS靜態(tài)定位和高動態(tài)高精度GPS跟蹤站進行對GPS GPS定位測量提供觀測數據和精密星歷服務致力于我國自主的廣域差 GPSWADGPS方案的建立參與全球導航衛(wèi)星系統(tǒng)GNSS和GPS增強系統(tǒng)WAAS GPS接收機GPS技術的應用正向更深層次發(fā)展GPS技術的應用與發(fā)展1995年成立了中國GPS協(xié)會協(xié)會下設四個專業(yè)委員會 GPS應用技圖21 GPS衛(wèi)星軌道圖GPS衛(wèi)星系列參數情況見下表21表21 GPS衛(wèi)星系列的主要技術參數及發(fā)射情況指標類型 Block Ⅰ Block Ⅱ Block ⅡA Block ⅡR 重量Kg 500 774 987 1075 功率 W 400 710 700 1036 銫鐘數 1 2 2 0 銣鐘數 2 2 2 3 設計壽命年 5 73 78 10 首次發(fā)射時間 已發(fā)射數量 11 9 19 9 GPS的地面控制系統(tǒng) 對于衛(wèi)星大地測量而言GPS衛(wèi)星是以一種動態(tài)已知點描述衛(wèi)星及其軌道參數稱為衛(wèi)星星歷每顆衛(wèi)星的星歷由地面監(jiān)控系統(tǒng)提供另外衛(wèi)星入軌運動后它的健康狀況如何也需地面設備進行監(jiān)測和控制地面監(jiān)控系統(tǒng)包括一個主控站三個注入站和五個監(jiān)控站主控站擁有以大型計算機為主體的數據收集計算傳輸診斷等設備它的主要功能是收集各監(jiān)測站測得的距離和距離差氣象要素衛(wèi)星時鐘和工作狀況的數據監(jiān)測站自身的狀態(tài)數據等根據收集的數據及時計算每顆GPS衛(wèi)星的星歷時鐘改正狀態(tài)數據以及信號的大氣傳播改正并按一定格式編制成導航電文傳送到注入站監(jiān)控整個地面監(jiān)控系統(tǒng)是否工作正常檢驗注入衛(wèi)星的導航電文是否正確監(jiān)測衛(wèi)星是否將導航電文發(fā)出調度備用衛(wèi)星替代失效的工作衛(wèi)星將偏離軌道的衛(wèi)星拉回到正常軌道位置監(jiān)控站是為主控站編算導航電文提供觀測數據每個監(jiān)測站均用GPS信號接收機測量每顆可見衛(wèi)星