【正文】 坐標(biāo)系統(tǒng)和起算數(shù)據(jù) GPS 采用的 1984 年世界大地坐標(biāo)系 world geodetic systemWGS84 坐標(biāo)系是一個(gè)協(xié)議坐標(biāo)系其空間直角坐標(biāo)系的原點(diǎn)是地球的質(zhì)心 Z 軸指向國(guó)際時(shí)間局BIH19840定義的地極方向而實(shí)用上需要得到的是參心坐標(biāo)系在我國(guó)即 1980年國(guó)家大地坐標(biāo)系和 1954 年北京坐標(biāo)系或地方獨(dú)立坐標(biāo)系的坐標(biāo)參心意指參考橢球的中心為此在 GPS網(wǎng)的技術(shù)設(shè)計(jì)中必須有 GPS網(wǎng)的成果所采用的坐標(biāo)系和起算數(shù)據(jù)即 GPS 網(wǎng)所采用 的基準(zhǔn)或稱之為 GPS 網(wǎng)的設(shè)計(jì)基準(zhǔn) GPS 網(wǎng)的基準(zhǔn)與常規(guī)控制網(wǎng)的基準(zhǔn)類似包括位置基準(zhǔn)方位基準(zhǔn)和尺度基準(zhǔn)GPS 網(wǎng)的位置基準(zhǔn)通常都是由給定的起算點(diǎn)坐標(biāo)確定方位基準(zhǔn)可以通過(guò)給定起算方位角決定也可以 GPS 基線向量的方位為方位基準(zhǔn)尺度基準(zhǔn)可以由地面的電磁波測(cè)距邊確定或由兩個(gè)以上的起算點(diǎn)之間的距離確定也可以由 GPS 基線向量的距離確定 二 影響 GPS 測(cè)量技術(shù)設(shè)計(jì)的因素 GPS 外業(yè)涉及面很廣因而外業(yè)階段的技術(shù)設(shè)計(jì)是一個(gè)復(fù)雜的技術(shù)管理問(wèn)題經(jīng)綜合大致有以下一些因素應(yīng)加以考慮 1 同測(cè)站有關(guān)的因素網(wǎng)點(diǎn)密度布網(wǎng)方案時(shí)段分配重復(fù)設(shè)站和 重合點(diǎn)的設(shè)計(jì) 2 同觀測(cè)衛(wèi)星有關(guān)的因素觀測(cè)衛(wèi)星數(shù)衛(wèi)星信號(hào)質(zhì)量圖形強(qiáng)度因子衛(wèi)星高度角星歷來(lái)源 3 同儀器有關(guān)的因素接收機(jī)用于精密相對(duì)定位時(shí)至少為兩臺(tái)天線若天線設(shè)計(jì)質(zhì)量和穩(wěn)定性欠佳會(huì)帶來(lái)一系列的誤差記錄設(shè)備可以是盒式數(shù)據(jù)磁帶或軟磁盤 4 后勤方面的因素動(dòng)用接收機(jī)臺(tái)數(shù)及其來(lái)源和使用期間測(cè)區(qū)內(nèi)各時(shí)段機(jī)組的調(diào)度其他外業(yè)裝備主要是效能工具和通訊設(shè)備 三 GPS 控制網(wǎng)的圖形設(shè)計(jì) 對(duì)于常規(guī)方法布設(shè)的三角網(wǎng)三邊網(wǎng)或?qū)Ь€網(wǎng)圖形設(shè)計(jì)是非常重要的一項(xiàng)工作良好的圖形設(shè)計(jì)可以減少野外選點(diǎn)的工作量節(jié)省造標(biāo)的經(jīng)費(fèi)也為得到較高精度的成果 打下基礎(chǔ)由于 GPS的同步觀測(cè)不要求通視因此 GPS網(wǎng)的圖形設(shè)計(jì)也具有很大的靈活性 1 所選點(diǎn)位要便于低等級(jí)常規(guī)測(cè)量的使用每一個(gè) GPS 點(diǎn)應(yīng)與兩個(gè)或兩個(gè)以上的控制點(diǎn)通視困難情況下也至少保持與相鄰一個(gè)控制點(diǎn)通視否則需埋設(shè)方位樁且用 GPS 聯(lián)測(cè) 2GPS 點(diǎn)間距離應(yīng)按規(guī)范要求設(shè)計(jì)可考慮靈活變動(dòng)以便于低等級(jí)控制點(diǎn)加密小間中距相鄰點(diǎn)位應(yīng)進(jìn)行直接聯(lián)測(cè) 3GPS 網(wǎng)點(diǎn)中各同步邊應(yīng)盡可能構(gòu)成若干個(gè)閉合環(huán)在完成各邊的平差后可檢驗(yàn)閉合差是否滿足相應(yīng)等級(jí)要求一等以上 GPS 網(wǎng)中至少包含三個(gè)閉合環(huán)且彼此線性無(wú)關(guān)二三四等也應(yīng)有兩個(gè)以上的閉合 環(huán)五等網(wǎng)也至少有一個(gè)閉合環(huán) 4 考慮將測(cè)區(qū)內(nèi)原有的國(guó)家或地方測(cè)設(shè)的三角點(diǎn)進(jìn)行聯(lián)測(cè)有利于兩系統(tǒng)成果的變換聯(lián)測(cè)點(diǎn)應(yīng)盡量均勻分布在整個(gè)測(cè)區(qū)的里面和外圍為精確求定轉(zhuǎn)換參數(shù) GPS 網(wǎng)要盡可能多地聯(lián)測(cè)高等級(jí)的大地控制點(diǎn)聯(lián)測(cè)點(diǎn)和重合點(diǎn)的個(gè)數(shù)不得少于 3個(gè)特殊情況下也不得少于 2 個(gè) 四 技術(shù)指標(biāo) 按照規(guī)范要求其控制網(wǎng)的精度符合如下規(guī)定相臨點(diǎn)間的最小距離保持為平均距離的 1／ 2～ 1／ 3相臨點(diǎn)間的最大距離保持為平均距離的 2～ 3倍其主要技術(shù)要求見表 42 表 42 GPS 網(wǎng)的主要技術(shù)要求 等級(jí) 平均距離 km 邊長(zhǎng)中誤差 m 最弱邊相對(duì)中誤 二等 9 10 1／ 120200 三等 5 10 1／ 80000 四等 2 10 1 ／45000 一級(jí) 1 10 1／ 20200 二級(jí) 1 15 110000 第二節(jié) GPS 控制網(wǎng)的外業(yè)設(shè)計(jì) 一 選點(diǎn)要求 由于 GPS 測(cè)量觀測(cè)站之間不定要求相互通視而且網(wǎng)的圖形結(jié)構(gòu)也比較靈活所以選點(diǎn)工作比常規(guī)控制測(cè)量的選點(diǎn)要簡(jiǎn)便但由于點(diǎn)位的選擇對(duì)于保證觀測(cè)工作的順利進(jìn)行和保證測(cè)量結(jié)果的可靠性有著重要的意義所以在選點(diǎn)工作開始前除收集和了解有關(guān)測(cè)區(qū)的地理情況和原有測(cè)量控制點(diǎn)分布及標(biāo)架標(biāo)型標(biāo)石完好狀況決定其適宜的點(diǎn)位外點(diǎn)位的選擇應(yīng)符合下列要求 1 點(diǎn)位周圍應(yīng)視野較開闊如公園運(yùn)動(dòng)場(chǎng)地面停車場(chǎng)內(nèi)或建筑物樓頂以利于安置接收設(shè)備和擴(kuò)展聯(lián)測(cè) 2 GPS網(wǎng)點(diǎn)視場(chǎng)內(nèi)不應(yīng)有大于仰角 15176。其余參數(shù)保持不變這種情況的出現(xiàn)將大大損害整個(gè)系統(tǒng)的性能和可靠性影響全球定位系統(tǒng)在民航等領(lǐng)域內(nèi)應(yīng)用的可靠性為解決上述問(wèn)題經(jīng)反復(fù)研究和修改后最終又將衛(wèi)星總數(shù)恢復(fù)為 24 顆這24 顆衛(wèi)星分布宰個(gè)軌道面上每個(gè)軌道均勻地分布 4 顆衛(wèi)星見圖 21 當(dāng)截止高度角取 15176。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 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 以內(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 以內(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 以內(nèi)時(shí)