【正文】 ....................................... 49 三、 利用殘差圖來判斷影響基線解算結果質量的因素 ................. 50 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， 項目內業(yè)設計 ： ......................................................................... 52 三． 項目外業(yè)設計 ： ......................................................................... 53 四、 數據處理及精度分析 ................................................................. 53 五、 技術總結與成果資料提交 ......................................................... 54 小 結 .......................................................................................................................... 55 第二篇 視距測量程序 ....................................................................................................... 57 第一章 視距測量原理與計算 ............................................................................. 57 第一節(jié) 視距測量原理 ....................................................................................... 57 一、 原理 ............................................................................................. 57 二、 視距測量的 觀測與計算 ............................................................. 57 三、 視距測量 特點 ............................................................................. 57 第二節(jié) 程序界面及代碼 ..................................................................................... 58 外文資料 ............................................................................................................................. 65 Theodolites (1) ........................................................................................................ 65 Surveying Instruments ............................................................................................ 69 參考文獻 ............................................................................................................................. 81 致 謝 ................................................................................................................................. 82 太原理工 大學陽泉學院 畢業(yè)設計說明書 1 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)的成功經驗。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。 21+3 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。這就提供了在時間上連續(xù)的全球導航能力。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。 定位精度高 應用實踐已經證明， GPS相對定位精度在 50KM 以內可達 106， 100500KM 可達 107， 1000KM 可達 109。 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以內時，流動站觀測時間只需 12 分鐘，然后可隨時定位，每站觀測只需幾秒鐘 . 測站間無須通視 GPS 測量不要求測站之間互相通視，只需測站上空開闊即可，因此可節(jié)省大量的造標費用。 可提供三維坐標 經典大地測量將平面與高程采用不同方法分別施測。目前 GPS 水準可滿足四等水準測量的精度。使野外工作變得輕松愉快。 功能多、應用廣 GPS系統(tǒng)不僅可用于測量、導航，還可用于測速、測時。其應用領域不斷擴大。但是，后來的應用開發(fā)表明， GPS 系統(tǒng)不僅能夠達到上述目的，而且用 GPS 衛(wèi)星發(fā)來的導航定位信號能夠進行厘米級甚至毫米級精度的靜態(tài)相對定位，米級至亞米級精度的動態(tài)定位，亞米級至厘米級精度的速度測量和毫微秒級精度的時間測量。 GPS 問世以來，已充分顯示了其在導航，定位領域的霸主地位。目前，幾乎全世界所有需要導航，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)質價廉所吸引。利用載波相位差分技術（ RTK） ,在實時處理兩個觀測站的載波相位的基礎上，可以達到厘米級的精度。 操作簡便，儀器體積小，便于攜帶 。觀測點之間無須通視 。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。 GPS 在車輛導航方面發(fā)揮了重要的角色，在城市中建立數字化交通電臺，實時發(fā) 播城市交通信息，車載設備通過 GPS 進行精確定位，結合電子地圖以及實時的交通狀況，自動匹配最優(yōu)路徑，并實行車輛的自主導航。 GPS 應用于救援 利用 GPS 定位技術，可對火警、救護、警察進行應急調遣，提高緊急事件處理部門對火災、犯罪現場、交通事故、交通堵塞等緊急事件的響應效率。 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，對失蹤人員 太原理工 大學陽泉學院 畢業(yè)設計說明書 4 實施有效的搜索、拯救。 GPS 應用于農業(yè) 當前，發(fā)達國家已開始把 GPS技術引入農業(yè)生產，即所謂的 精準農業(yè)耕作 。通過實施精準耕作，可在盡量不減產的情況下，降低農業(yè)生產成本，有效避免資 源浪費，降低因施肥除蟲對環(huán)境造成的污染。通過 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；野營者攜帶 GPS 接收機，可快捷地找到合適的野營地點，不必擔心迷路；甚至一些高檔的電子游戲，也使用了 GPS 仿真技術。要在生產制造衛(wèi)星導航應用基礎產業(yè)的規(guī)模和數量上進入世界前列。其中導航運營服務產值將超過 20億元。產品出口將占國產總量的 10%，具有自主知識產權的芯片組、嵌入式軟件及專用數據將批量投放市場。 汽車導 航產品將進入市場 /成為 GOS 最大的消費市場，同時帶動導航電子地圖的生產和經銷。它們對我國的汽車導航市場抱有厚望，無疑源于對我國衛(wèi)星導航市場的看好。還有專家預測，不久的將來人們將生產出電子手表式的 GPS 接收機而價格將降至普通人都能接受的水平。全球定位系統(tǒng)將作為 20世紀最偉大的科學成就之一而載入史冊。 一、 空間部分 GPS 衛(wèi)星 GPS 衛(wèi)星的主體呈圓柱形，兩側有太陽能帆板，能自動對日定向。每顆衛(wèi)星配備有 4臺原子鐘，可為衛(wèi)星提供高精度的時間標準。 GPS 衛(wèi)星的基本功能是：接收并存儲來自地面控制系統(tǒng)的導航電文；在原子鐘的控制下自動生成測距碼（ C/A 碼和 Y碼）和載波；采用二進制相位調制法將測距碼和導航電文調制在載波上播發(fā)給用戶；按照地面控制系統(tǒng)的命令調整軌道，調整衛(wèi)星鐘，修復故障或啟用備用件以維護整個系統(tǒng)的正常工作。 最初的 GPS 衛(wèi)星星座由 24 顆 GPS 衛(wèi)星組成。幾乎為圓形的軌道上。 每個軌道上將均勻地分布 5 顆衛(wèi)星。后因美國財政赤子過大而做了較大的變動。軌道增至 6個，每個軌道上均勻分布 3 顆衛(wèi)星，相鄰軌道的升交點赤經之差為 60176。這種情況的出現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)在民航等領域內應用的可靠性。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。時，最多能同時觀測到 10顆 GPS 衛(wèi)星；當截止高度角取 5176。在一般情況下，用戶能同時觀測到 68 棵衛(wèi)星。 它由 一個主控站，三個注入站和五個監(jiān)控站 以及通信和輔助系統(tǒng)組成。它的主要功能是：收集各監(jiān)測站測得的距離和距離差、氣象要素、衛(wèi)星時鐘和工作狀況的數據，監(jiān)測站自身的狀態(tài)數據等；根據收集的數據及時計算每顆 GPS 衛(wèi)星的星歷，時鐘改正，狀態(tài)數據以及信號的大氣傳播改正，并按一定格式編制成導航電文，傳送到注入站；監(jiān)控整個地面監(jiān)控系統(tǒng)是否工作正常，檢驗注入衛(wèi)星的導航電文是否正確，監(jiān)測衛(wèi)星是否將導航電文發(fā)出；調度備用衛(wèi)星替代失效的工作衛(wèi)星，將偏離軌道 的衛(wèi)星 “ 拉回 ”到正常軌道位置。 注入站是向 GPS 衛(wèi)星輸入導航電文和其他命令的地面設施。注入站能將接收到的導航電文存儲在微機中，當衛(wèi)星通過其上空時再用大口徑發(fā)射天線將這些導航電文和其他命令分別“注入”衛(wèi)星。全球定位系統(tǒng)的通信系統(tǒng)由通信線、海底電纜及衛(wèi)星通信等聯合組成。它是一種能夠接收、跟蹤、變換和測量 GPS 衛(wèi)星導航定位信號的無線電設備，既具有常用無線電設備的共性，又具有捕獲、跟蹤和處理衛(wèi)星微弱信號的特性。例如：我們在控制測量中使用了４臺南方測繪儀器公司的 NGS9600 型靜態(tài) GPS接收機，其技術指標為：測量精度： 5mm＋ 2 10－ 6 mm 靜態(tài)測量， 20ｍｍ +1 10－ 6mm（高 太原理工 大學陽泉學院 畢業(yè)設計說明書 9 程）。 以下是 GPS 信號接收機的類型 按工作原理分類 基于被動式定位原理的 GPS 衛(wèi)星測量技術，關鍵在于怎樣測得 GPS信號接收天線和 GPS 衛(wèi)星之間的距離（簡稱站星距離）。 按用途分類 （ 1）測地型接收機：厘米級精度，測后數據處理； （ 2）導航型接收機：米級精度，實時數據處理； （ 3）定時型接收機：專用于時間測定和頻率控制。f2=120 =. 按所用載波頻率多少， GPS信號接收機可以分成下列類型： （ 1）單頻接收機：僅使用第一載波（ L1）及其調制波進行導航定位測量； （ 2）雙頻接收機：同時使用多個載波及其調制波進行導航定位測量。 太原理工 大學陽泉學院 畢業(yè)設計說明書 10 圖 23 GPS 組成部分示意圖 第二節(jié) GPS 衛(wèi)星的導航定位信號 一、概述 GPS 衛(wèi)星發(fā)射的信號由載波、測距碼和導航電文組成。 GPS 衛(wèi)星所用的載波有兩個，由于它們均位于載波 L 波段，故分別稱為 L1載波和 L2載波。采用兩個不