【正文】 監(jiān)測和控制衛(wèi)星系統(tǒng)），確定系統(tǒng)時間，預(yù)報衛(wèi)星星歷、衛(wèi)星 鐘狀態(tài)，更新衛(wèi)星導(dǎo)航電文。 GPS系統(tǒng)介紹和現(xiàn)狀 GPS全稱為全球定位系統(tǒng)（ Global Position System），硬件是由環(huán)球通訊衛(wèi)星和接收裝置組成，基于衛(wèi)星的無線 電導(dǎo)航定位系統(tǒng)，為用戶提供精密的三維坐標(biāo)、導(dǎo)航與時間信息。 GPS在地理信息數(shù)據(jù)采集和更新方面的應(yīng)用 摘要： 本文簡要介紹了 GPS系統(tǒng)的功能和現(xiàn)狀、 GIS系統(tǒng)和安徽省地理信息數(shù)據(jù)庫，以及 GPS在地理信息數(shù)據(jù)的更新方 面的應(yīng)用成果和前景。 第五 GPS高精度高程測量同高精度的平面測量一樣，是 GPS測量應(yīng)用的重要領(lǐng)域。 第四 GPS測量可以極大地降低勞動作業(yè)強度，減少野外砍伐工作量，提高作業(yè)效率。這種技術(shù)非常適合路線、橋、隧勘察。 第三 GPSRTK技術(shù)將徹底改變公路測量模式。它不受人為因素的影響。它的作業(yè)不受環(huán)境和距離限制，非常適合于地形條件困難地區(qū)、局部重點工程地區(qū)等。原來 10人 20天的外業(yè)任務(wù)，使用 GPS測量僅用 5人 6小時時間，可見利用 GPS測量能大大提高作業(yè)的效率，減輕勞動強度，保證了高等級公路測設(shè)質(zhì)量。 由表 表 5可知：運用 GPS測量的基線有 14條，邊長差值最大為 16mm。表 4測量基線邊長比較表。見圖示： 以已知控制點 JD JD5為基準(zhǔn)點，然后在基準(zhǔn)點 JD4上架設(shè) GPS基準(zhǔn)臺，用 GPS1H和 GPS2兩臺天寶（ Trimble） 4800GPS接收機分別安置在控制點上，測出點 HZ ZD ZD ZD ZD ZH的三維坐標(biāo)，每點測量時間為 5s。開封市公路局勘察設(shè)計院于 2020年用 10人花費 20天時間，用全站儀和測距儀通過導(dǎo)線形式完成了該路段進(jìn)行了控制測量。 GPS的動態(tài)測量（ RTK）在東京大道新建工程的應(yīng)用 東京大道新建工程周圍地勢起伏較大，在北城墻外 JD4～ JD5區(qū)間 穿越五十公頃面積的國家森林公園，大范圍的密林、密灌地使通視較為困難，而規(guī)范對附合導(dǎo)線長、閉合導(dǎo)線長及 結(jié)點 導(dǎo)線間長度等有嚴(yán)格規(guī)定，一般對于高等級公路均要求達(dá)到一級導(dǎo)線要求。 由表 3可知：由于兩種測量方法本身的測量誤差和坐標(biāo)轉(zhuǎn)換數(shù)學(xué)模型誤差以及在平差計算中觀測量權(quán)配置等因素引起兩種測量方法的結(jié)果存在一定的差值，由于其三維坐標(biāo)差值均小于 177。觀測數(shù)據(jù)經(jīng)平差計算得到54北京坐標(biāo)系的坐標(biāo)見表 2。外 業(yè)觀測數(shù)據(jù)經(jīng)數(shù)據(jù)處理并進(jìn)行平差計算其結(jié)果見表 1。 大地測量法 主要采用大地測量儀器如經(jīng) 緯儀、全站儀、測距儀等。 據(jù)開封市公路工程勘察設(shè)計院有關(guān)專家介紹，經(jīng)過多次的復(fù)測驗證， GPS技術(shù)定線測量的精度可以完全滿足公路勘察設(shè)計和公路建設(shè)的精度要求。靜態(tài)功能是通過接收到的衛(wèi)星信息，確定地面某點的三維坐標(biāo)；動態(tài)功能是通過衛(wèi)星系統(tǒng)，把已知的三維坐標(biāo)點位，實地放樣地面上。 GPS觀測可在任何地點，任何時間連續(xù)地進(jìn)行，一般不受天氣狀況的影響。而其它觀測工作如衛(wèi)星的捕獲，跟蹤 觀測等均由儀器自動完成。 GPS測量的自動化程度很高。 GPS測量在精確測定觀測站平面位置的同時，可以精確測定觀測站的大地 高程 。例如使用 Timble4800GPS接收機的 RT K法可在 5s以內(nèi)求得測點坐標(biāo)。 觀測時間短。一般雙頻 GPS接收機基線解精度為 5mm+1ppm，而紅外儀標(biāo)稱精度為 5mm+5ppm，GPS測量精度與紅外儀相當(dāng)，但隨著距離的增長， GPS測量優(yōu)越性愈加突出。但測站上空必須開闊，以使接收 GPS衛(wèi)星 信號不受干擾。測站間相互通視一直是測量學(xué)的難題。這樣更有利于表達(dá)地面控制點的位置和處理 GPS觀測成果，因此在測量中被得到了廣泛的應(yīng)用。（如： WGS84世界大地坐標(biāo)系和 1980年西安大地坐標(biāo)系。從 而用距離交會的方法求得 P點的維坐標(biāo) (Xp,Yp， Zp)，其數(shù)學(xué)式為： SAP2=[( XpXA)2+(YpYA) 2+(Zp+ZA) 2] SBP2=[( XpXB)2+(YpYB) 2+(Zp+ZB) 2] SCP2=[( XpXC)2+(YpYC) 2+(Zp+ZC) 2] 式中 (XA， YA， ZA), (XB， YB， ZB), (XC， YC， ZC)分別為衛(wèi)星 A， B， C 在時刻 ti的空間直角坐標(biāo)。 GPS的工作原理 GPS系統(tǒng)是一種采用距離交會法的衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)。例如：我們在控制測量中使用的天寶（ Trimble） 4800GPS測地型接收機其技術(shù)指標(biāo)為： 雙頻 主機、天線， RTK電臺一體化； 獨特的電池設(shè)計、無需接線，使用 4h以上； 5次 /秒的快速位置更新，可靠的衛(wèi)星 超跟蹤 技術(shù)； 新型于薄式控制器， 4M或 10M的 PCMCIA數(shù)據(jù)存儲卡 。 GPS的用戶部分由 GPS接收機、數(shù)據(jù)處理軟件及相應(yīng)的用戶設(shè)備如計算機、氣象儀器等組成，其作用是接收 GPS衛(wèi)星發(fā)出的信號，利用信號進(jìn)行導(dǎo)航定位等。注入站的作用是將主控站計算的數(shù)據(jù)注入到衛(wèi)星中去。 GPS的地面控制系統(tǒng) GPS的地面控制系統(tǒng)包括一個主控站、三個注入站和五個監(jiān)測站，主控站的作用是根據(jù)各監(jiān)控站對 GPS的觀測數(shù)據(jù)計算衛(wèi)星的星歷和衛(wèi)星鐘的改正參數(shù)等并將這些數(shù)據(jù)通過注入站注入到衛(wèi)星中去；同時還對衛(wèi)星進(jìn)行控制，向衛(wèi)星發(fā)布指令，調(diào)度備用衛(wèi)星等。 GPS全球定位系統(tǒng)由空間衛(wèi)星群和地面監(jiān)控系統(tǒng)兩大部分組成，除此之外，測量用戶當(dāng)然還應(yīng)有衛(wèi)星接收設(shè)備。 關(guān)鍵詞： GPS定位系統(tǒng) 公路工程 控制測量 應(yīng)用 一、概述 GPS全球定位系統(tǒng)（ Global Positioning System)在公路 工程測量 中的應(yīng)用，在最近的兩年得到了迅速推廣，這主要依賴于 GPS系統(tǒng)可以向全球任何用戶全天候地連續(xù)提供高精度的三維坐標(biāo)、三維速度和時間信息等技術(shù)參數(shù)。在測量領(lǐng)域， GPS系統(tǒng)已廣泛用于大地測量、 工程測量 、航空攝影測量以及地形測量等各個方面。 GPS在公路工程控制測量中的應(yīng)用 【摘要】 GPS（ Global Positioning System)全球定位系統(tǒng)是美國研制并在 1994年投入使用的衛(wèi)星導(dǎo)航與定位系統(tǒng)。其應(yīng)用技術(shù)已遍及國民經(jīng)濟(jì)的各個領(lǐng)域。本文將以開封市的省公路路網(wǎng)項目為例，概略敘述 GPS系統(tǒng)在公路 工程控制測量中的應(yīng)用。我們先了解一下 GPS系統(tǒng)的組成，工作原理以及在 測量領(lǐng)域的應(yīng)用特點。 空間衛(wèi)星群 GPS的空間衛(wèi)星群由 24顆高約 20萬公里的 GPS衛(wèi)星群組成，并均勻分布在 6個軌道面上，各平面之間交角為 60o，軌道和地球赤道的 傾角 為 55o，衛(wèi)星的軌道運行周期為 11小時 58分，這樣可以保證在任 何時間和任何地點地平線以上可以接收 4到 11顆 GPS衛(wèi)星發(fā)送出的信號。監(jiān)控站的作用是接收衛(wèi)星信號，監(jiān)測衛(wèi)星工作狀態(tài)。 GPS地面控制系統(tǒng)主要設(shè)立在大西洋、印度洋、太平洋和美國本土。在測量領(lǐng)域，隨著現(xiàn)代的科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，體積小、重量輕便于攜帶的 GPS定位裝置和高精度的技術(shù)指標(biāo)為 工程測量 帶來了極大的方便。 測量精度： 靜態(tài)測量 5mm+lppm RTK測量 10mm十 1ppm（平面） 20mm十 1ppm(高程 ） 這些技術(shù)指標(biāo)充分的滿足了控制測量的精度要求。如圖 l示：在需要的位置 P點架設(shè) GPS接收機，在某一時刻 ti同時接收了 3顆 (A、 B、 C)以上的 GPS衛(wèi)星所發(fā)出的導(dǎo)航電文，通過一系列數(shù)據(jù)處理和計算可求得該時刻 GPS接收機至 GPS衛(wèi)星的距離 SAP、 SBP、 SCP，同樣通過接收衛(wèi)星星歷可獲得該時刻這些衛(wèi)星在空間的位置 (三維坐標(biāo) )。在 GPS測量中通常采用兩類坐標(biāo)系統(tǒng)，一類是在空間固定的坐標(biāo)系統(tǒng)，另一類是與地球體相固聯(lián)的坐標(biāo)系統(tǒng)， 稱地固坐標(biāo)系統(tǒng)，我們在公路工程控制測量中常用地固坐標(biāo)系統(tǒng)。）在實際使用中需要根據(jù)坐標(biāo)系統(tǒng)間的轉(zhuǎn)換參數(shù)進(jìn)行坐標(biāo)系統(tǒng)的變換，來求出所使用的坐標(biāo)系統(tǒng)的坐標(biāo)。 二 GPS測量的技術(shù)特點 相對于常規(guī)的測量方法來講， GPS測量有以下特點： 測站之間無需通視。 GPS這一特點，使得選點更加靈活方便。 定位精度高。大量實驗證明，在小于50公里的基線上，其相對定位精度可達(dá) 12106，而在 100～ 500公里的基線上可達(dá) 106～ 107。 觀測時間短 采用 GPS布設(shè)控制網(wǎng)時每個測站上的觀測時間一般在 30～ 40min左右，采用快速靜態(tài)定位方法，觀測時間更短。 提供三維坐標(biāo)。 操作簡便。目前 GPS接收機已趨小型化和操作傻瓜化，觀測人員只需將天線對中、整平，量取天線高打開電源即可進(jìn)行自動觀測，利用數(shù)據(jù)處理軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理即求得測點三維坐標(biāo)。 全天候作業(yè)。 三、 GPS系統(tǒng)在實際測量工作中的應(yīng)用， 公路工程的測量主要應(yīng)用了 GPS的兩大功能：靜態(tài)功能和動態(tài)功能。開封市的省路網(wǎng)改造項目應(yīng)用 GPS測量是于 2020年開始的， 2020年在省道豫 04線和尉氏 通許段 48公里的中線測量和國道 310線鄭汴高速連接線 用了靜態(tài)功能這一技術(shù)。 國道 310線鄭汴高速連接線控制測量 國道 310線鄭汴高速連接線北連鄭汴高速，向南穿越正在開發(fā)的開封經(jīng)濟(jì)技術(shù)園區(qū)，地物地貌較為復(fù)雜，部分區(qū)域和方向有遮擋，該測區(qū)內(nèi)原有 BJ54坐標(biāo)系的 E級控制點二個 (已知起算點 )，其中 a1 （X=， Y=， H=）位于醫(yī)藥商廈門前， b1 （ X=，Y=， H=）位于大學(xué)西邊的路口處，根據(jù)工程需要在市委、水利局、書店、雕塑、檢察院附近加密控制點，以便于測設(shè)，我們?nèi)鐖D 1建立控制網(wǎng)。國道 310線鄭汴高速連接線控制網(wǎng)采用 測邊網(wǎng)， 高程 采用測距三角高程， 按照觀測技術(shù)要 求進(jìn)行施測。 GPS靜態(tài)測量 法 GPS靜態(tài)測量 法就是根據(jù)制定的觀測方案，將三臺天寶 4800GPS接收機安置在待定點 (a2,c1,c2,c3)上 同時接收衛(wèi)星信號，直至將所有環(huán)路觀測完畢。 大地測量法與 GPS測量法結(jié)果比較 見表 3。10mm，因此可以滿足國道 310線鄭汴高速連接線加密施工控制網(wǎng)的精度要求。這樣，導(dǎo)線附合或閉合長度和 結(jié)點 導(dǎo)線 結(jié)點 間距 等指標(biāo)都有嚴(yán)格規(guī)定，這種要求一般在實際作業(yè)中難以達(dá)到，往往出現(xiàn)超規(guī)范作業(yè)。 2020年在工程開工前對 該路段 實施 GPS的 RTK動態(tài)測量，對中線進(jìn)行恢復(fù)和校核。根據(jù)所測坐標(biāo)計算出相應(yīng)邊長值。 為驗證市勘察設(shè)計院 2020年的對東京大道新建工程在控制測量的精度，我們分別以 JD4和 JD5為基準(zhǔn)站對國家森林公園周圍原加密的控制點（見圖 3） A、 B、 C、 D、 E也進(jìn)行了 RTK測量，進(jìn)行了坐標(biāo)比較，見表 5。控制點坐標(biāo)測量點數(shù) 7點，除 E點發(fā)現(xiàn)有人為的破壞痕跡外，三維坐標(biāo)能夠比較的元素有 27個，差值小于施工測量規(guī)范規(guī)定的要求，從以上比較可知， RTK測量可以用于工程的控制測量是非常有效的新技術(shù)。 四、小結(jié) 通過以上對 GPS測量的應(yīng)用事例的探討 ，可以看出 GPS在公路工程的控制測量上具有很大的發(fā)展前景： 第一 GPS作業(yè)有著極高的精度。 第二 GPS測量可以大大提高工作及成果質(zhì)量。整個作業(yè)過程全由微電子技術(shù)、計算機技術(shù)控制，自動記錄、自動數(shù)據(jù)預(yù)處理、自動平差計算。 RTK能實時地得出所在位置的空間三維坐標(biāo)。它可以直接進(jìn)行實地實時放樣、中樁測量、點位測量等。一般 GPS測量作業(yè)效率為常規(guī)測量方法的 3倍以上。特別是在當(dāng)前高等級公路逐漸向山嶺重丘區(qū)發(fā)展的形勢下，往往由于這些地區(qū)地形條件的限制，實施常規(guī)的幾何水準(zhǔn)測量有困難， GPS高程測量無疑是一種有效的手段。 關(guān)鍵詞： GPS GIS 基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)庫 引言： GPS系統(tǒng)這一全新的現(xiàn)代定位方法已全面取代常規(guī)光學(xué)和電子儀器，與現(xiàn)代通訊和計算機技術(shù)相結(jié)合，以同時測定三維坐標(biāo)的方法將測量定位技術(shù)擴(kuò)展到海洋和外層空間，同時從定點擴(kuò)展到區(qū)域，從靜態(tài)擴(kuò)展到動態(tài)，精度達(dá)到毫米級，從而大大拓寬了應(yīng)用范圍，在地球物理學(xué)、氣象、海洋、交通等領(lǐng)域獲得了廣泛運用。隨著地球的數(shù)字化進(jìn)程，微電子技術(shù)和 GIS技術(shù)獲得重大進(jìn)展，衛(wèi)星導(dǎo)航、定位的理論已趨成熟，同時各個領(lǐng)域都需要掌握對空間資料的處理和利用的基本技術(shù)， GPS將作為通用設(shè)備越來越多地應(yīng)用于科研和民用領(lǐng)域。 ? 用戶部分：不同類型的接收機（由帶前置放大器的天線、信號識別和處理的射頻倉、微處理器、精密振蕩器、電源、顯示屏、內(nèi)存和數(shù)據(jù)存儲器組成）。） 導(dǎo)航精度： 10?/FONT15米 動態(tài)測量精度：亞米級 靜態(tài)測量精度：毫米級 GPS系統(tǒng)的應(yīng)用 ? 在科學(xué)研究方面，利用 GPS的觀測精度（毫米級）和時空分辨率監(jiān)測地球的動態(tài)變化，從而剖析地球內(nèi)部和地殼、大氣層、海洋等的變化情況；同時利用衛(wèi)星軌道的測定和影響參數(shù)的分析可對地球引力系數(shù)，自轉(zhuǎn)、潮汐、大氣、電離層等參數(shù)進(jìn)行研究。 目前中國首期地殼運動觀測 GPS網(wǎng)絡(luò)工程已經(jīng)完成。 ? 在政府管理和民用領(lǐng)域， GPS的導(dǎo)航和動態(tài)定位測量等功能得到廣泛應(yīng)用。在交通、環(huán)保、城市規(guī)劃、水利和旅游等方面 GPS獲得了廣泛的運用。 GIS（Geographic Information System 地理信息系統(tǒng)）能夠?qū)⒏鞣N信息同空間地理位置有機結(jié)合起來，將地理學(xué)、計算機科學(xué)、 RS、 GPS和 INTERNET等技術(shù)相融合實現(xiàn)綜合分析處理，以數(shù)字化的手段統(tǒng)一實現(xiàn)對整個地球及其相關(guān)現(xiàn)象的重現(xiàn)和認(rèn)識及對空間環(huán)境的多分辨率、三維描述，以處理自然和社會活動諸方面的問題，建立具有生物物理和社會經(jīng)濟(jì)各方面資料的基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫