【正文】 布設(shè)在與隧道施工高程面近似相等的高度上，此時(shí)，必須考慮垂線偏差對角度放樣的影響。 在隧道工程中，大都采用獨(dú)立坐標(biāo)系（即以工程施工面為投影面），此時(shí)以常規(guī)控制測量進(jìn)行 TPS 施工放樣不用考慮垂線偏差的影響。在工程控制測量中， GPS 具有聯(lián)測遠(yuǎn)距離已知點(diǎn)和無需點(diǎn)間直接通視等優(yōu)勢， TPS (Total station Position System)全站儀定位系統(tǒng)具有機(jī)動靈活，短距離測量速度快，相對精度較高，便于知道工程施工等特點(diǎn)。1 ppm 左右，基線長度有幾米到幾十公里，這完全符合橋梁控制網(wǎng)地要求。另外，江面情況變化多端、觀測浮標(biāo)位置飄浮不定，影響定位精度。目前，其定位精度可以達(dá)到厘米級。近年來航測在鐵路、公路建設(shè)中發(fā)揮了重要的作用，目前的航測成圖對每對像對都需要一定量的外部共同控制點(diǎn)，以進(jìn)行像片的內(nèi)業(yè)糾正工作，而用常規(guī) 方法測定這些點(diǎn)的平面位置和高程需要很多過渡點(diǎn)，不僅時(shí)間長，而且精度不能保證，另外還會出現(xiàn)不少無檢核的支點(diǎn)，易發(fā)生錯(cuò)誤。實(shí)踐證明，在幾十公里范圍內(nèi)絕對點(diǎn)位誤差只有 2cm 左右，達(dá)到了常規(guī)方法難以實(shí)現(xiàn)的精度，同時(shí)大大的提前了工期。 ， 四川側(cè)繪， [15] 水利部福建水利水電電勘測設(shè)計(jì)研究院。 GPS基線解算的優(yōu)化技術(shù) [J]。 GPS滑坡監(jiān)測及數(shù)據(jù)處理研究。 1997， 中國建筑工 業(yè)出版社，北京 [9] 靳永濱 。 2021， 現(xiàn)代側(cè)繪 [6] 李德仁。 1999， 測繪通報(bào) [4] 劉大杰，施一民，過靜珺。 設(shè)計(jì)（論文）提綱： 江西理工大學(xué) 2021屆本科生畢業(yè) 論文 4 文摘 英文文摘 第一章：概述 定位技術(shù)的發(fā)展 定位系統(tǒng)的組成與建立 定位系統(tǒng)在不同領(lǐng)域的應(yīng)用 第二章： GPS 測量誤差來源及改正 誤差源的分類 與衛(wèi)星有關(guān)的誤差 衛(wèi)星信號的傳播誤差 與接受設(shè)備有關(guān)的誤差 第三章： GPS 控制網(wǎng)起算點(diǎn)精度的檢核方法探討 控制網(wǎng)的設(shè)計(jì) 現(xiàn)行規(guī)范、規(guī)程檢核起算數(shù)據(jù)的方法 檢核地面起算點(diǎn)精度方法的探討 算例 第四章： GPS 數(shù)據(jù)處理中的粗差問題研究 數(shù)據(jù)粗差處理方法 觀測量誤差對改正數(shù)向量的影響 基于相關(guān)理論的粗差分析 第五章：江西贛江井岡山一級水電站工程 GPS 觀測數(shù)據(jù)處理實(shí)例 測區(qū)概況及已有資料 軟件處理 GPS 野外數(shù)據(jù)過程 成果輸出 第六章：結(jié)論與建議 參考文獻(xiàn) 致謝 主要參考文獻(xiàn)和書目： [1] 徐紹銓，張華海，楊志強(qiáng)，王澤民 . GPS 測量原理及應(yīng)用 [M]. 2021，武漢大學(xué)出版社，武漢 [2] 謝世杰，種紹龍，袁銘。 課題價(jià)值和現(xiàn)實(shí)意義： 由于 GPS 技術(shù)具有全天候、高精度、 自動化、高效益等顯著特點(diǎn)，使得它在測繪工作中的地位越來越重要，加上 現(xiàn)在的 GPS 接收機(jī)的價(jià)格越來越合理，同時(shí)計(jì)算機(jī)的發(fā)展也進(jìn)一步推動了 GPS 應(yīng)用的推廣。 指 導(dǎo)教師 簽字 ： 年 月 日 教研室主任簽字： 年 月 日 教 學(xué)院長 簽字 ： 年 月 日 江西理工大學(xué) 2021屆本科生畢業(yè) 論文 3 江 西 理 工 大 學(xué) 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開題報(bào)告（綜述） 環(huán)境與建筑工程 學(xué)院 測繪工程 專業(yè) 02 級（ 06 屆） 1 班 學(xué)生 葉繁 題 目： GPS 控制測量及其數(shù)據(jù)處理 本課題研究的現(xiàn)狀： 全球定位系統(tǒng)（ Global Positioning systemGPS）是隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，而建立起來的新一代精密衛(wèi)星定位系統(tǒng)。 GPS相對定位的數(shù)學(xué)模型 [M]。 GPS網(wǎng)布設(shè) 計(jì)與數(shù)據(jù)處理 [M]。 2021， 四川測繪， (4)。 1988， 測繪出版社， 北京 [7] 國家技術(shù)質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局 .全球定位系統(tǒng) (GPS)測量規(guī)范 [S]。 1996， 同濟(jì)大學(xué)出版社，上海 [5] 陶本藻。 2021，測繪通報(bào) [3] 楊潤書。 教師指導(dǎo) 16 定稿抄寫論文，做好論文答辯的準(zhǔn)備工作。 教師指導(dǎo)部分人在校實(shí)習(xí) 資料檢索，確定設(shè)計(jì)論文題目，擬定設(shè)計(jì)大綱。 GPS 測量中誤差來源及其處理辦法 。 GPS 數(shù)據(jù)處理中的粗差問題研究。 9～ 11 進(jìn)行方案設(shè)計(jì)并編程、計(jì)算。 獨(dú)立完成 17～ 18 指導(dǎo)教師審閱論文，給定評語，組織論文答辯。 GPS 網(wǎng)平差軟件（ GPSurvey）中的觀測量權(quán)配置 [J]。 GPS 網(wǎng)數(shù)據(jù)處理幾個(gè)問題 [M] 。 2021， 中國標(biāo)準(zhǔn)出版社， 北京 [8] 國家建設(shè)部 .全球定位系統(tǒng)城市測量技術(shù)規(guī)程 [S]。 [10] 曾旭平。 1992， 武漢側(cè)繪科技大學(xué)， 武漢 [12] 楊潤書。 1998，測繪出版社 [14] 董世清 、李志成， GPS 測量 控制網(wǎng)起算點(diǎn)的兼容性分析 [J]。 GPS 技術(shù)具有高精度、全天候、全球性和點(diǎn)間無須通視等優(yōu)點(diǎn)，現(xiàn)已廣泛用于測量的各個(gè)領(lǐng)域， 為國家經(jīng)濟(jì)建設(shè)做出了重大貢獻(xiàn)。隨著 GPS 設(shè)備、功能、技術(shù)的不斷進(jìn)步與完善，在 各種 工程測量領(lǐng)域里，測量工作者已不滿足于只將 GPS 用作控制測量。論 GPS 測量中的多徑誤差 [J]。全球定位系統(tǒng)的原理與數(shù)據(jù)處理 [M]。 誤差處理和可靠性理論 [M]。 析觀測值平差改正數(shù)的精度 [J]。 2021，碩士論文 江西理工大學(xué) 2021屆本科生畢業(yè) 論文 5 [11] 劉經(jīng)南、桑古 章 、宋成 弊 、 蔡 宏樣 。 2021，測繪通報(bào) [13] 魏子卿、葛茂榮。江西贛江井崗山一級水電站工程測繪技術(shù)要求。 GPS 技術(shù)也同樣應(yīng)用于特大橋梁和隧道貫通的控制測量中，由于無需通視，可構(gòu)成較強(qiáng)的圖 形結(jié)構(gòu)特別是對常規(guī)測量中無檢核的支點(diǎn)的量測提供了方便。利用 GPS 測定航測外控點(diǎn)可直接在外控點(diǎn)間構(gòu)成網(wǎng)型，精度高、速度快且可以適當(dāng)加入檢核條件，具有較高的可靠性。 動態(tài)定位模式在公路勘測階段有著廣闊的應(yīng)用前景，可以完成地形圖測繪、中樁測量、橫斷面測量、縱斷面地面線測量等工作。 GPS 在 這方面發(fā)揮了一定江西理工大學(xué) 2021屆本科生畢業(yè) 論文 11 的優(yōu)勢。同樣對隧道控制網(wǎng)、立交控制網(wǎng)也可以采用 GPS 的方法進(jìn)行精確定位，效果也不錯(cuò)。因此，在工程控制網(wǎng) (特別是施工控制網(wǎng) )中，如何發(fā)揮 GPS 和 TPS 的各自優(yōu)勢，快速布設(shè)精度較均勻的綜合網(wǎng)，己成為GPS 在工程中應(yīng)用的一個(gè)重要研究方向。而 GPS 測量屬于法線系統(tǒng)， TPS 測量屬于垂線系統(tǒng)。在隧道貫通時(shí)，必須保證進(jìn)洞方向的準(zhǔn)確。因而，在隧道貫通時(shí) ，多采取削弱垂線偏差影響的措施 (如盡量使定向邊與隧道施工高程面近似相等的高度上 )。 由于受場地地形限制，致使網(wǎng)形結(jié)構(gòu) 較差，同時(shí)受施工干擾，中線等幾個(gè)跨河視線方向無法通視，采用常規(guī)三角測量方法難度很大，故在此次復(fù)測中應(yīng)用了GPS 測量技術(shù)。 我們先了解一下 GPS 系統(tǒng)的組成 、特點(diǎn)及 工作原理 。這就是目前所稱的 “授時(shí)與測距導(dǎo)航系統(tǒng) /全球定位系統(tǒng)”（ Navigation System Timing and Ranging/Global Positioning SystemNAVSTAR/GPS），通常稱為“全球定位系統(tǒng)”（ GPS）。是在子午儀衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，它采納了子午儀系統(tǒng)的成功經(jīng)驗(yàn)。監(jiān)控站的主要任務(wù)是取得衛(wèi)星觀測數(shù)據(jù)并將這些數(shù)據(jù)傳送至主控站。上行注入站也設(shè)在范登堡空軍基地。21+3 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。隨著全球定位系統(tǒng)的不斷江西理工大學(xué) 2021屆本科生畢業(yè) 論文 14 改進(jìn)，硬、軟件的不斷完善，應(yīng)用領(lǐng)域正在不斷地開拓，目前已遍及國民經(jīng)濟(jì)各種部門， 并開始逐步深入人們的日常生活。每個(gè)軌道平面內(nèi)各顆衛(wèi)星之間的升交角距相差 90 度， 同 一軌道平面上的衛(wèi)星比西邊相鄰軌道平面上的相應(yīng)衛(wèi)星超前 30 度。在用 GPS 信號導(dǎo) 航定位時(shí)，為了 解 算測站的三維坐標(biāo)，必須觀測 4 顆 GPS 衛(wèi)星，稱為定位星座。GPS 工作衛(wèi)星的編號和試驗(yàn)衛(wèi)星基本相同。衛(wèi)星上的各種設(shè)備是否正常工作，以及衛(wèi)星是否一直沿著預(yù)定軌道運(yùn)行，都要由地面設(shè)備進(jìn)行監(jiān)測和控制。 GPS 工作衛(wèi)星的地面監(jiān)控系統(tǒng)包括一個(gè)主控站、三個(gè)注入站和五個(gè)監(jiān)測站。對于測地型接收機(jī)來說，兩個(gè)單元一般分成 兩個(gè)獨(dú)立的部件，觀測時(shí)將天線單元安置在測站上，接收單元置于測站附近的適當(dāng)?shù)胤剑? 用電纜線將兩者連接成一個(gè)整機(jī)。設(shè)置機(jī)內(nèi)電池的目的在于更換外電池時(shí)不中斷連續(xù)觀測。各種類型的 GPS 測地型接收機(jī)用于精密相對定位時(shí)，其雙頻接收機(jī)精度可達(dá) 5mm+，單頻接收機(jī)在一定距離內(nèi)精度可達(dá) 10mm+。在 300～ 1500m 工程精密定位中， 1 小時(shí)以上觀測的解其平面其平面位置誤差小于 1mm，與 ME5000電磁波測距儀測定得邊長比較，其邊長較差最大為 ，校差中誤差為 。由于無需點(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)、過渡點(diǎn)的測量工作。 操作簡便 隨著 GPS 接收機(jī)不斷改進(jìn)，自動化程度越來越高，有的已達(dá) “ 傻瓜化 ” 的程度；接收機(jī)的體積越來越小，重量越來越輕，極大地減輕測量工作者的工作緊張程度和 、 勞動強(qiáng)度。測速的精度可達(dá)，測時(shí)的精度可達(dá)幾十毫微秒。因此， GPS 系統(tǒng)展現(xiàn)了極其廣闊的應(yīng)用前景。按定位時(shí) GPS接收機(jī)所處的狀態(tài)，可以將 GPS定位分為靜態(tài)定位和動態(tài)定位兩類。但由于載波的波長遠(yuǎn)小于測距碼的波長，若接收機(jī)對碼相位及載波相位的觀測值精度均取至 (每2? 弧度為一周 )，則 C/A碼及載波 L1所相應(yīng)的距離誤差分別約為 。載波相位測量的最主要的應(yīng)用是進(jìn)行 相對定位。 不過，當(dāng)采用積分多普勒計(jì)數(shù)法進(jìn)行定位時(shí)，其所需的觀測時(shí)間一般較長 (例如數(shù)小時(shí) )，同時(shí)在觀測過程中，接收機(jī)的振蕩器要求保持高度穩(wěn)定。 一、碼相位偽距觀測值 所謂碼相位觀測，即 GPS測量衛(wèi)星發(fā)射的測距碼信號 (C/A碼或 P碼 )，達(dá)到用江西理工大學(xué) 2021屆本科生畢業(yè) 論文 19 戶接收機(jī)天線的傳播時(shí)間，因此用這種觀測方法，也稱為時(shí)間延遲測量。 c (21) 由于衛(wèi)星鐘、接收機(jī)鐘的誤差及無線電信號經(jīng)過電離層和對流層的延遲，因此，測出的距離 P與實(shí)際的衛(wèi)星到接收機(jī)距離有誤差。 二 .載波相位觀測值 載波相位觀測，是測量接收機(jī)接收到的，具有多普勒頻移的載波信號，與接收機(jī)產(chǎn)生的參考載波信號之間的相位差。但是，載波相位觀測的主要問題是它無法直接測定衛(wèi)星載波信號在傳播路線上相位變化的整周數(shù)，因而存在整周不確定性問題。 GPS定 位基本原理 絕對定位原理 絕對定位也叫單點(diǎn)定位，通常是指在協(xié)議地球坐標(biāo)系中，直接確定觀測站，相對于坐標(biāo)系原點(diǎn) (地球質(zhì)心 )絕對坐標(biāo)的一種定位方法。但是，由于 GPS采用了單程測距原理，同時(shí)衛(wèi)星鐘與用戶接收機(jī)鐘，又難以保持嚴(yán)格同步，所以，實(shí)際觀測的測站至衛(wèi)星之間距離，均含有衛(wèi)星鐘和接收機(jī)鐘同步差的影響 (故習(xí)慣上稱之為偽距 )。也就是說，至少必須同時(shí)觀測 4顆衛(wèi) 星 (圖 22) 江西理工大學(xué) 2021屆本科生畢業(yè) 論文 21 圖 22 GPS絕對定位 應(yīng)用 GPS進(jìn)行絕對定位，根據(jù)用戶接收機(jī)天線所處的狀態(tài)不同，又可分為動態(tài)絕對位和靜態(tài)絕對定位。另外，在航空物探和衛(wèi)星遙感等領(lǐng)域也有著廣泛的應(yīng)用前景。 相對定位原理 相對定位的最基本情況，是用兩臺 GPS接收機(jī)，分別安置在基線的兩端，并同步觀測相同的衛(wèi)星，以確定基線端點(diǎn)，在協(xié)議地球坐標(biāo)系中的相對位置或基線向量 (圖 23)。靜態(tài)相對定位，即當(dāng)設(shè)置在基線端點(diǎn)的接收機(jī)是固定不動的，這樣便可通過連續(xù)觀測，取得充分的多余觀測數(shù)據(jù)，以改善定位的精度。另外，對于兩萬公里以上的衛(wèi)星來說，地面站間的距離通常只有幾公里至幾十公里，因而衛(wèi)星到兩測站之間的路徑基本相同，也就是說，大氣折射誤差對兩測站的同步觀測值具有一定的相關(guān)性。這樣可 以使與測站有關(guān)的誤差，如接收機(jī)鐘差的影響，大大削弱甚至消除。 因此，站星雙差觀測量精度很高，主要用于相對定位。三次模型消去了整周未知數(shù)，因而可快 速提供測站的近似坐標(biāo)。動態(tài)相對定位，是用一臺接收機(jī)安設(shè)在基準(zhǔn)站上固定不動，另一臺接收機(jī)安設(shè)在運(yùn)動的載體上，兩臺接收機(jī)同步觀測相同的衛(wèi)星，以確定運(yùn)動點(diǎn)相對于基準(zhǔn)站的實(shí)時(shí)位置。以相對定位原江西理工大學(xué) 2021屆本科生畢業(yè) 論文 23 理為基礎(chǔ)的實(shí)時(shí)差分 GPS，由于可以有效地減弱星歷誤差、鐘差、大氣折射誤差及 SA政策的影響，其定位精度遠(yuǎn)較偽距動態(tài)定位的精度為高，己普遍的應(yīng)用于運(yùn)動目標(biāo)的導(dǎo)航、監(jiān)測和管理方面。這三類差分方式的工作原理是相同的，即都是由基準(zhǔn)站發(fā)送改正數(shù)，由用戶站接收并對其測量結(jié)果進(jìn)行改正，以獲得精確的定位結(jié)果。由于存在著軌道誤差、時(shí)鐘誤差、 SA影響、大氣影響、多徑效應(yīng)以及其他誤差 ，解算出的坐標(biāo)與基準(zhǔn)站的己知