【正文】 測(cè)繪工程畢業(yè)論文 GPS 定位系統(tǒng)在公路工程控制測(cè)量中的應(yīng)用 視距測(cè)量程序 摘 要 GPS 即全球定位系統(tǒng)是美國(guó)從上世紀(jì) 70 年代開(kāi)始研制歷時(shí) 20 年耗資 200 億美元的美國(guó)第二代衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)當(dāng)前 GPS 技術(shù)已廣泛應(yīng)用于大地測(cè)量資源勘查地殼運(yùn)動(dòng)地籍測(cè)量等領(lǐng)域特別是在測(cè)量領(lǐng)域本文介紹了 GPS 的特點(diǎn)發(fā)展及應(yīng)用GPS的組成及工作原理外業(yè)測(cè)量工作流程 GPS基線解算的基本原理等根據(jù) GPS測(cè)量的技術(shù)特點(diǎn)論述了 GPS 在 307 國(guó)道實(shí)際測(cè)量工作中的應(yīng)用 第二部分主要講述了視距測(cè)量的 原理然后根據(jù)視距測(cè)量的原理編寫(xiě)了用視距測(cè)量中的三種視距計(jì)算方法傾斜視距三角高差水平視距 關(guān)鍵詞 GPS307 國(guó)道工程控制測(cè)量視距測(cè)量 Abstract GPS is global positioning system from the United States in the 1970s started to develop which lasted 20 years the cost of 20 billion US dollars in the second generation of satellite navigation systems the current GPS technology has been widely used in geodesy resource exploration crustal movement Cadastral and other fields particularly in the areas of measurement In this paper the GPS feature of the development and application GPS and the position of principle field measurement workflow GPS baseline solution such as the basic principle GPS measurements in accordance with the technical characteristics on the GPS in 307 countries the actual measurement of work The second part mainly on the principle of measuring the lineofsight and then thehorizon measured in accordance with the principles prepared by thehorizon measured in the threehorizon calculated as follows tilthorizon the 130 height difference levelhorizon Key words GPS 307 National Road project control measurement thehorizon measurementmeasurement 目 錄 第一篇 GPS 定位系統(tǒng)在公路工程控制測(cè)量中的應(yīng)用 1 第一章 緒論 1 第一節(jié) GPS 全球定位系統(tǒng)的概念 1 一 概念 1 二 GPS 系統(tǒng)的特點(diǎn) 1 第二節(jié) GPS 定位技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀 3 一 GPS 的應(yīng)用按其使用領(lǐng)域簡(jiǎn)單介紹如下 3 二 我國(guó)的 GPS 定位技術(shù)應(yīng)用情況 4 三 前景 5 第二章 GPS 衛(wèi)星全球定位系統(tǒng) 6 第一節(jié) GPS 衛(wèi)星定位系統(tǒng)的組成 6 一 空間部分 6 二 GPS 地面監(jiān)控部分 7 三 用戶部分 8 第二節(jié) GPS 衛(wèi)星的導(dǎo)航定位信號(hào) 10 一 概述 10 二 GPS 信號(hào)接收機(jī)的組成及原理 11 第三節(jié) GPS 衛(wèi)星定位原理 14 一 概述 14 二 GPS 幾種定位方式 16 第四節(jié) GPS 導(dǎo)航定位誤差 18 一 與 GPS 衛(wèi)星有關(guān)的誤差 18 二 與衛(wèi)星信號(hào)傳播有關(guān)的誤差 19 三 接收設(shè)備有關(guān)的誤差 20 第三章 GPS 外業(yè)測(cè)量 23 第一節(jié) 影響 GPS 測(cè)量技術(shù)設(shè)計(jì)的因素 23 第二節(jié) GPS 網(wǎng)的布設(shè) 23 一 步網(wǎng) 23 第三節(jié) GPS 的坐標(biāo)系統(tǒng)和時(shí)間系統(tǒng) 24 一 WGS84 大地坐標(biāo)系 24 二 1954 年北京坐 標(biāo)系 25 三 1980 年國(guó)家大地坐標(biāo)系 25 四 新 1954 年北京坐標(biāo)系 26 五 GPS 時(shí)間系統(tǒng) 26 第四章 工作流程 27 第一節(jié) GPS 控制網(wǎng)的內(nèi)業(yè)設(shè)計(jì) 27 一 GPS 控制網(wǎng)設(shè)計(jì) 27 二 影響 GPS 測(cè)量技術(shù)設(shè)計(jì)的因素 29 三 GPS 控制網(wǎng)的圖形設(shè)計(jì) 29 四 技術(shù)指標(biāo) 30 第二節(jié) GPS 控制網(wǎng)的外業(yè)設(shè)計(jì) 30 一 選點(diǎn)要求 30 二 埋石 31 三外業(yè)觀測(cè) 31 第三節(jié) GPS 控制網(wǎng)的外業(yè)實(shí)施 32 一 儀器準(zhǔn)備 32 二 接收機(jī)及附屬設(shè)備的檢驗(yàn)與維護(hù) 34 三 人員組織 34 四 儀器安裝 34 五 野外觀測(cè) 34 第四節(jié) 數(shù)據(jù)傳輸與數(shù)據(jù)處理 35 一 數(shù)據(jù)傳輸 35 二 數(shù)據(jù)處理 37 第五章 GPS 基線解算的基本原理 40 第一節(jié) 基線解算原理 40 一 基線解算 40 二 GPS 基線解算的分類(lèi) 42 三 GPS 基線解算的過(guò)程 43 第二節(jié) GPS 測(cè)量數(shù)據(jù)的預(yù)處理 44 第三節(jié) GPS 基線解算的質(zhì)量監(jiān)控 45 第四節(jié) 影響 GPS 基線解算結(jié)果的因素 48 一 影響 GPS 基線解算結(jié)果的因素的判別 48 二 GPS 基線解算精化處理技 術(shù) 49 三 利用殘差圖來(lái)判斷影響基線解算結(jié)果質(zhì)量的因素 49 第六章 實(shí)例 51 陽(yáng)泉市 307 國(guó)道復(fù)線坡頭至水峪項(xiàng)目 51 一 項(xiàng)目概述 51 二 項(xiàng)目?jī)?nèi)業(yè)設(shè)計(jì) 51 三． 項(xiàng)目外業(yè)設(shè)計(jì) 52 四 數(shù)據(jù)處理及精度分析 53 五 技術(shù)總結(jié)與成果資料提交 53 小 結(jié) 55 第二篇 視距測(cè)量程序 56 第一章 視距測(cè)量原理與計(jì)算 56 第一節(jié) 視距測(cè)量原理 56 一 原理 56 二 視距測(cè)量的觀測(cè)與計(jì)算 56 三 視距測(cè)量特點(diǎn) 56 第二節(jié) 程序界面及代碼 57 外文資料 64 Theodolites 1 64 Surveying Instruments 68 參考文獻(xiàn) 80 致 謝 81 第一篇 GPS 定位系統(tǒng)在公路工程控制測(cè)量中的應(yīng)用 第一章 緒論 第一節(jié) GPS 全球定位系統(tǒng)的概念 一 概念 GPS 即全球定位系統(tǒng) Global Positioning System 是美國(guó)第二代衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)是美國(guó)從上世紀(jì) 70年代開(kāi)始研制歷時(shí) 20年耗資 200億美元在子午儀衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的它采納了子午儀系統(tǒng)的成功經(jīng)驗(yàn)于 1994 年全面建成具有在海陸空進(jìn)行全方位實(shí)時(shí)三維導(dǎo)航與定位能力的 新一代衛(wèi)星導(dǎo)航與定位系統(tǒng)和子午儀系統(tǒng)一樣全球定位系統(tǒng)由空間部分地面監(jiān)控部分和用戶接收機(jī)三大部分組成 按目前的方案全球定位系統(tǒng)的空間部分使用 24 顆高度約 202 萬(wàn)千米的衛(wèi)星組成衛(wèi)星星座 213顆衛(wèi)星均為近圓形軌道運(yùn)行周期約為 11小時(shí) 58分分布在六個(gè)軌道面上每軌道面四顆軌道傾角為 55 度衛(wèi)星的分布使得在全球的任何地方任何時(shí)間都可觀測(cè)到四顆以上的衛(wèi)星并能保持良好定位解算精度的幾何圖形這就提供了在時(shí)間上連續(xù)的全球?qū)Ш侥芰ζ鋺?yīng)用技術(shù)已遍及國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)領(lǐng)域特別是在測(cè)量領(lǐng)域我以山西省重點(diǎn)工程 2020 年開(kāi)工建設(shè)的陽(yáng)泉市 307 國(guó) 道復(fù)線坡頭至水峪項(xiàng)目為例概略敘述 GPS 在 307 國(guó)道建設(shè)及在公路工程控制測(cè)量中的應(yīng)用 二 GPS 系統(tǒng)的特點(diǎn) GPS 系統(tǒng)的特點(diǎn)高精度全天候高效率多功能操作簡(jiǎn)便應(yīng)用廣泛等 1 定位精度高 應(yīng)用實(shí)踐已經(jīng)證明 GPS 相對(duì)定位精度在 50KM 以?xún)?nèi)可達(dá) 106100500KM 可達(dá)1071000KM可達(dá) 109在 3001500M工程精密定位中 1小時(shí)以上觀測(cè)的解其平面位置誤差小于 1mm 與 ME5000 電磁波測(cè)距儀測(cè)定得邊長(zhǎng)比較其邊長(zhǎng)較差最大為05mm 校差中誤差為 03mm 2 觀測(cè)時(shí)間短 隨著 GPS 系統(tǒng)的不斷完善軟件的不斷更 新目前 20KM 以?xún)?nèi)相對(duì)靜態(tài)定位僅需1520 分鐘快速靜態(tài)相對(duì)定位測(cè)量時(shí)當(dāng)每個(gè)流動(dòng)站與基準(zhǔn)站相距在 15KM 以?xún)?nèi)時(shí)流動(dòng)站觀測(cè)時(shí)間只需 12 分鐘然后可隨時(shí)定位每站觀測(cè)只需幾秒鐘 3 測(cè)站間無(wú)須通視 GPS 測(cè)量不要求測(cè)站之間互相通視只需測(cè)站上空開(kāi)闊即可因此可節(jié)省大量的造標(biāo)費(fèi)用由于無(wú)需點(diǎn)間通視點(diǎn)位位置可根據(jù)需要可稀可密使選點(diǎn)工作甚為靈活也可省去經(jīng)典大地網(wǎng)中的傳算點(diǎn)過(guò)渡點(diǎn)的測(cè)量工作 4 可提供三維坐標(biāo) 經(jīng)典大地測(cè)量將平面與高程采用不同方法分別施測(cè) GPS 可同時(shí)精確測(cè)定測(cè)站點(diǎn)的三維坐標(biāo)目前 GPS 水準(zhǔn)可滿足四等水準(zhǔn)測(cè)量的精度 5 操作簡(jiǎn)便 隨著 GPS 接收機(jī)不斷改進(jìn)自動(dòng)化程度越來(lái)越高有的已達(dá)傻瓜化的程度接收機(jī)的體積越來(lái)越小重量越來(lái)越輕極大地減輕測(cè)量工作者的工作緊張程度和勞動(dòng)強(qiáng)度使野外工作變得輕松愉快 6 全天候作業(yè) 目前 GPS 觀測(cè)可在一天 24 小時(shí)內(nèi)的任何時(shí)間進(jìn)行不受陰天黑夜起霧刮風(fēng)下雨下雪等氣候的影響 7 功能多應(yīng)用廣 GPS 系統(tǒng)不僅可用于測(cè)量導(dǎo)航還可用于測(cè)速測(cè)時(shí)測(cè)速的精度可達(dá) 01MS 測(cè)時(shí)的精度可達(dá)幾十毫微秒其應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大當(dāng)初設(shè)計(jì) GPS 系統(tǒng)的主要目的是用于導(dǎo)航收集情報(bào)等軍事目的但是后來(lái)的應(yīng)用開(kāi)發(fā)表明 GPS 系統(tǒng)不僅能夠達(dá)到上述目的而且用 GPS 衛(wèi)星發(fā)來(lái)的導(dǎo)航定位信號(hào)能夠進(jìn)行厘米級(jí)甚至毫米級(jí)精度的靜態(tài)相對(duì)定位米級(jí)至亞米級(jí)精度的動(dòng)態(tài)定位亞米級(jí)至厘米級(jí)精度的速度測(cè)量和毫微秒級(jí)精度的時(shí)間測(cè)量因此 GPS 系統(tǒng)展現(xiàn)了極其廣闊的應(yīng)用前景 第二節(jié) GPS 定位技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀 如人們所說(shuō) GPS 的應(yīng)用僅受人們的想象力制約 GPS 問(wèn)世以來(lái)已充分顯示了其在導(dǎo)航定位領(lǐng)域的霸主地位許多領(lǐng)域也由于 GPS 的出現(xiàn)而產(chǎn)生革命性變化目前幾乎全世界所有需要導(dǎo)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(zhì)價(jià)廉所吸引 GPS應(yīng)用于測(cè)量 GPS技術(shù)給測(cè)繪界帶來(lái)了一場(chǎng)革命利用載波 相位差分技術(shù) RTK 在實(shí)時(shí)處理兩個(gè)觀測(cè)站的載波相位的基礎(chǔ)上可以達(dá)到厘米級(jí)的精度與傳統(tǒng)的手工測(cè)量手段相比 GPS 技術(shù)有著巨大的優(yōu)勢(shì)測(cè)量精度高 操作簡(jiǎn)便儀器體積小便于攜帶 全天候操作觀測(cè)點(diǎn)之間無(wú)須通視測(cè)量結(jié)果統(tǒng)一在WGS84坐標(biāo)下信息自動(dòng)接收存儲(chǔ)減少繁瑣的中間處理環(huán)節(jié)當(dāng)前 GPS技術(shù)已廣泛應(yīng)用于大地測(cè)量資源勘查地殼運(yùn)動(dòng)地籍測(cè)量等領(lǐng)域 2GPS 應(yīng)用于交通出租車(chē)租車(chē)服務(wù)物流配送等行業(yè)利用 GPS 技術(shù)對(duì)車(chē)輛進(jìn)行跟蹤調(diào)度管理合理分布車(chē)輛以最快的速度響應(yīng)用戶的乘車(chē)送請(qǐng)求降低能源消耗節(jié)省運(yùn)行成本 GPS 在車(chē)輛導(dǎo)航方面發(fā)揮了重要的角 色在城市中建立數(shù)字化交通電臺(tái)實(shí)時(shí)發(fā)播城市交通信息車(chē)載設(shè)備通過(guò) GPS 進(jìn)行精確定位結(jié)合電子地圖以及實(shí)時(shí)的交通狀況自動(dòng)匹配最優(yōu)路徑并實(shí)行車(chē)輛的自主導(dǎo)航 民航運(yùn)輸通過(guò) GPS 接收設(shè)備使駕駛員著陸時(shí)能準(zhǔn)確對(duì)準(zhǔn)跑道同時(shí)還能使飛機(jī)緊湊排列提高機(jī)場(chǎng)利用率引導(dǎo)飛機(jī)安全進(jìn)離場(chǎng) 3GPS 應(yīng)用于救援利用 GPS 定位技術(shù)可對(duì)火警救護(hù)警察進(jìn)行應(yīng)急調(diào)遣提高緊急事件處理部門(mén)對(duì)火災(zāi)犯罪現(xiàn)場(chǎng)交通事故交通堵塞等緊急事件的響應(yīng)效率特種車(chē)輛如運(yùn)鈔車(chē)等可對(duì)突發(fā)事件進(jìn)行報(bào)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(duì)失蹤 人員實(shí)施有效的搜索拯救裝有 GPS 裝置的漁船在發(fā)生險(xiǎn)情時(shí)可及時(shí)定位報(bào)警使之能更快更即使地獲得救援 4GPS 應(yīng)用于農(nóng)業(yè)當(dāng)前發(fā)達(dá)國(guó)家已開(kāi)始把 GPS 技術(shù)引入農(nóng)業(yè)生產(chǎn)即所謂的 精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)耕作 該方法利用 GPS 進(jìn)行農(nóng)田信息定位獲取包括產(chǎn)量監(jiān)測(cè)土樣采集等計(jì)算機(jī)系統(tǒng)通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)的分析處理決策出農(nóng)田地塊的管理措施把產(chǎn)量和土壤狀態(tài)信息裝入帶有 GPS 設(shè)備的噴施器中從而精確地給農(nóng)田地塊施肥噴藥通過(guò)實(shí)施精準(zhǔn)耕作可在盡量不減產(chǎn)的情況下降低農(nóng)業(yè)生產(chǎn)成本有效避免資源浪費(fèi)降低因施肥除蟲(chóng)對(duì)環(huán)境造成的污染 5GPS 應(yīng)用于娛樂(lè)消遣隨著 GPS 接收機(jī)的小型化 以及價(jià)格的降低GPS逐漸走進(jìn)了人們的日常生活成為人們旅游探險(xiǎn)的好幫手通過(guò) 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(yíng)者攜帶 GPS 接收機(jī)可快捷地找到合適的野營(yíng)地點(diǎn)不必?fù)?dān)心迷路甚至一些高檔的電子游戲也使用了 GPS 仿真技術(shù) 第二章 GPS 衛(wèi)星全球定位系統(tǒng) 第一節(jié) GPS 衛(wèi)星定位系統(tǒng)的組成 GPS全球定位系統(tǒng)由以下三個(gè)部分組成空間部分 GPS衛(wèi)星地面監(jiān)控部分和用戶部分 一 空間部分 1GPS 衛(wèi)星 GPS 衛(wèi)星的主體呈圓柱形兩側(cè)有太陽(yáng)能帆板能自動(dòng)對(duì)