【正文】 坐標系統(tǒng)和起算數(shù)據(jù) GPS 采用的 1984 年世界大地坐標系 world geodetic systemWGS84 坐標系是一個協(xié)議坐標系其空間直角坐標系的原點是地球的質(zhì)心 Z 軸指向國際時間局BIH19840定義的地極方向而實用上需要得到的是參心坐標系在我國即 1980年國家大地坐標系和 1954 年北京坐標系或地方獨立坐標系的坐標參心意指參考橢球的中心為此在 GPS網(wǎng)的技術設計中必須有 GPS網(wǎng)的成果所采用的坐標系和起算數(shù)據(jù)即 GPS 網(wǎng)所采用 的基準或稱之為 GPS 網(wǎng)的設計基準 GPS 網(wǎng)的基準與常規(guī)控制網(wǎng)的基準類似包括位置基準方位基準和尺度基準GPS 網(wǎng)的位置基準通常都是由給定的起算點坐標確定方位基準可以通過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尺度基準可以由地面的電磁波測距邊確定或由兩個以上的起算點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 測量技術設計的因素 GPS 外業(yè)涉及面很廣因而外業(yè)階段的技術設計是一個復雜的技術管理問題經(jīng)綜合大致有以下一些因素應加以考慮 1 同測站有關的因素網(wǎng)點密度布網(wǎng)方案時段分配重復設站和 重合點的設計 2 同觀測衛(wèi)星有關的因素觀測衛(wèi)星數(shù)衛(wèi)星信號質(zhì)量圖形強度因子衛(wèi)星高度角星歷來源 3 同儀器有關的因素接收機用于精密相對定位時至少為兩臺天線若天線設計質(zhì)量和穩(wěn)定性欠佳會帶來一系列的誤差記錄設備可以是盒式數(shù)據(jù)磁帶或軟磁盤 4 后勤方面的因素動用接收機臺數(shù)及其來源和使用期間測區(qū)內(nèi)各時段機組的調(diào)度其他外業(yè)裝備主要是效能工具和通訊設備 三 GPS 控制網(wǎng)的圖形設計 對于常規(guī)方法布設的三角網(wǎng)三邊網(wǎng)或?qū)Ь€網(wǎng)圖形設計是非常重要的一項工作良好的圖形設計可以減少野外選點的工作量節(jié)省造標的經(jīng)費也為得到較高精度的成果 打下基礎由于 GPS的同步觀測不要求通視因此 GPS網(wǎng)的圖形設計也具有很大的靈活性 1 所選點位要便于低等級常規(guī)測量的使用每一個 GPS 點應與兩個或兩個以上的控制點通視困難情況下也至少保持與相鄰一個控制點通視否則需埋設方位樁且用 GPS 聯(lián)測 2GPS 點間距離應按規(guī)范要求設計可考慮靈活變動以便于低等級控制點加密小間中距相鄰點位應進行直接聯(lián)測 3GPS 網(wǎng)點中各同步邊應盡可能構成若干個閉合環(huán)在完成各邊的平差后可檢驗閉合差是否滿足相應等級要求一等以上 GPS 網(wǎng)中至少包含三個閉合環(huán)且彼此線性無關二三四等也應有兩個以上的閉合 環(huán)五等網(wǎng)也至少有一個閉合環(huán) 4 考慮將測區(qū)內(nèi)原有的國家或地方測設的三角點進行聯(lián)測有利于兩系統(tǒng)成果的變換聯(lián)測點應盡量均勻分布在整個測區(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)測高等級的大地控制點聯(lián)測點和重合點的個數(shù)不得少于 3個特殊情況下也不得少于 2 個 四 技術指標 按照規(guī)范要求其控制網(wǎng)的精度符合如下規(guī)定相臨點間的最小距離保持為平均距離的 1／ 2～ 1／ 3相臨點間的最大距離保持為平均距離的 2～ 3倍其主要技術要求見表 42 表 42 GPS 網(wǎng)的主要技術要求 等級 平均距離 km 邊長中誤差 m 最弱邊相對中誤 二等 9 10 1／ 120200 三等 5 10 1／ 80000 四等 2 10 1 ／45000 一級 1 10 1／ 20200 二級 1 15 110000 第二節(jié) GPS 控制網(wǎng)的外業(yè)設計 一 選點要求 由于 GPS 測量觀測站之間不定要求相互通視而且網(wǎng)的圖形結構也比較靈活所以選點工作比常規(guī)控制測量的選點要簡便但由于點位的選擇對于保證觀測工作的順利進行和保證測量結果的可靠性有著重要的意義所以在選點工作開始前除收集和了解有關測區(qū)的地理情況和原有測量控制點分布及標架標型標石完好狀況決定其適宜的點位外點位的選擇應符合下列要求 1 點位周圍應視野較開闊如公園運動場地面停車場內(nèi)或建筑物樓頂以利于安置接收設備和擴展聯(lián)測 2 GPS網(wǎng)點視場內(nèi)不應有大于仰角 15176。其余參數(shù)保持不變這種情況的出現(xiàn)將大大損害整個系統(tǒng)的性能和可靠性影響全球定位系統(tǒng)在民航等領域內(nèi)應用的可靠性為解決上述問題經(jīng)反復研究和修改后最終又將衛(wèi)星總數(shù)恢復為 24 顆這24 顆衛(wèi)星分布宰個軌道面上每個軌道均勻地分布 4 顆衛(wèi)星見圖 21 當截止高度角取 15176。測繪工程畢業(yè)論文 GPS 定位系統(tǒng)在公路工程控制測量中的應用 視距測量程序 摘 要 GPS 即全球定位系統(tǒng)是美國從上世紀 70 年代開始研制歷時 20 年耗資 200 億美元的美國第二代衛(wèi)星導航系統(tǒng)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特別是在測量領域本文介紹了 GPS 的特點發(fā)展及應用GPS的組成及工作原理外業(yè)測量工作流程 GPS基線解算的基本原理等根據(jù) GPS測量的技術特點論述了 GPS 在 307 國道實際測量工作中的應用 第二部分主要講述了視距測量的 原理然后根據(jù)視距測量的原理編寫了用視距測量中的三種視距計算方法傾斜視距三角高差水平視距 關鍵詞 GPS307 國道工程控制測量視距測量 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)在公路工程控制測量中的應用 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 1 第二節(jié) GPS 定位技術的應用現(xiàn)狀 3 一 GPS 的應用按其使用領域簡單介紹如下 3 二 我國的 GPS 定位技術應用情況 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)星的導航定位信號 10 一 概述 10 二 GPS 信號接收機的組成及原理 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 導航定位誤差 18 一 與 GPS 衛(wèi)星有關的誤差 18 二 與衛(wèi)星信號傳播有關的誤差 19 三 接收設備有關的誤差 20 第三章 GPS 外業(yè)測量 23 第一節(jié) 影響 GPS 測量技術設計的因素 23 第二節(jié) GPS 網(wǎng)的布設 23 一 步網(wǎng) 23 第三節(jié) GPS 的坐標系統(tǒng)和時間系統(tǒng) 24 一 WGS84 大地坐標系 24 二 1954 年北京坐 標系 25 三 1980 年國家大地坐標系 25 四 新 1954 年北京坐標系 26 五 GPS 時間系統(tǒng) 26 第四章 工作流程 27 第一節(jié) GPS 控制網(wǎng)的內(nèi)業(yè)設計 27 一 GPS 控制網(wǎng)設計 27 二 影響 GPS 測量技術設計的因素 29 三 GPS 控制網(wǎng)的圖形設計 29 四 技術指標 30 第二節(jié) GPS 控制網(wǎng)的外業(yè)設計 30 一 選點要求 30 二 埋石 31 三外業(yè)觀測 31 第三節(jié) GPS 控制網(wǎng)的外業(yè)實施 32 一 儀器準備 32 二 接收機及附屬設備的檢驗與維護 34 三 人員組織 34 四 儀器安裝 34 五 野外觀測 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 基線解算的過程 43 第二節(jié) GPS 測量數(shù)據(jù)的預處理 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 基線解算結果的因素 48 一 影響 GPS 基線解算結果的因素的判別 48 二 GPS 基線解算精化處理技 術 49 三 利用殘差圖來判斷影響基線解算結果質(zhì)量的因素 49 第六章 實例 51 陽泉市 307 國道復線坡頭至水峪項目 51 一 項目概述 51 二 項目內(nèi)業(yè)設計 51 三． 項目外業(yè)設計 52 四 數(shù)據(jù)處理及精度分析 53 五 技術總結與成果資料提交 53 小 結 55 第二篇 視距測量程序 56 第一章 視距測量原理與計算 56 第一節(jié) 視距測量原理 56 一 原理 56 二 視距測量的觀測與計算 56 三 視距測量特點 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 80 致 謝 81 第一篇 GPS 定位系統(tǒng)在公路工程控制測量中的應用 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 是美國第二代衛(wèi)星導航系統(tǒng)是美國從上世紀 70年代開始研制歷時 20年耗資 200億美元在子午儀衛(wèi)星導航系統(tǒng)的基礎上發(fā)展起來的它采納了子午儀系統(tǒng)的成功經(jīng)驗于 1994 年全面建成具有在海陸空進行全方位實時三維導航與定位能力的 新一代衛(wèi)星導航與定位系統(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行周期約為 11小時 58分分布在六個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間都可觀測到四顆以上的衛(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間上連續(xù)的全球?qū)Ш侥芰ζ鋺眉夹g已遍及國民經(jīng)濟的各個領域特別是在測量領域我以山西省重點工程 2020 年開工建設的陽泉市 307 國 道復線坡頭至水峪項目為例概略敘述 GPS 在 307 國道建設及在公路工程控制測量中的應用 二 GPS 系統(tǒng)的特點 GPS 系統(tǒng)的特點高精度全天候高效率多功能操作簡便應用廣泛等 1 定位精度高 應用實踐已經(jīng)證明 GPS 相對定位精度在 50KM 以內(nèi)可達 106100500KM 可達1071000KM可達 109在 3001500M工程精密定位中 1小時以上觀測的解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05mm 校差中誤差為 03mm 2 觀測時間短 隨著 GPS 系統(tǒng)的不斷完善軟件的不斷更 新目前 20KM 以內(nèi)相對靜態(tài)定位僅需1520 分鐘快速靜態(tài)相對定位測量時當每個流動站與基準站相距在 15KM 以內(nèi)時