GPS在公路測量中的應用

1 GPS 測量簡介

全球定位系統(GPS) 是美國國防部主要為滿足軍事部門對海上、陸地和空中設施進行高精度導航和定位的要求而建立的。該系統從本世紀70 年代初開始設計、研制。GPS 具有全天候提供高精度的連續實時三維導航、定位能力。自1980 年第一臺商用GPS 接收機問世以來,隨著GPS 工作衛星的不斷入軌和GPS 接收機性能的不斷提高和改進,GPS測量技術已廣泛應用于我國國民經濟建設的各個部門。

實時GPS系統由以下3部分組成.

(1) GPS信號接收系統. 從理論上講,雙頻接收機與單頻接收機均可用于實時GPS測量. 但是,單頻機進行整周未知數的初始化需要較長的時間,此乃實時動態測量所不允許的;加之單頻機在實際作業時容易夫鎖,夫鎖后的重新初始化要占去許多時間,因此,實際做作業中一般應采用雙頻機.

(2)數據實時傳輸系統. 為把基準站的信息及觀測數據一起實時傳輸到流動站,并與流動站的觀測數據進行實時處理,必須配置高質量的無線通訊設備(包括無線信號調制解調器). 由于數據信息量大,必須采用較高的傳輸速度,波特率通常要在9600以上. 利用數據實時傳輸系統,流動站可以隨時調閱基準站的工作狀態和設站信息. 這對于保證成果質量的排除

觀測中出現的問題十分有利.

(3)數據實時處理系統. 基準站將自身信息與觀測數據,通過數據鏈傳輸至流動站,流動站將從基準站接收到的信息與自身采集的觀測數據組成差分觀測值. 在整周未知數解算出臺后,即可進行每個歷元的實時處理. 只要保持鎖定四顆以上的衛星,并具有足夠的幾何圖形強度,就能隨時給出厘米級的點位精度. 因此,必須具備功能很強的數據處理系統. 目前該系統已發展成為多功能的完整系統,所以能成功地用于實際作業中.

由于公路建設無論是在測量原則,還是在測量精度和作業方法等方面有自己的特點。公路路線一般處在一條帶狀走廊內。其平面控制測量往往采用導線形式,這包括附合導線、閉合導線、結點導線等導線網形式。目前GPS 測量技術在公路測設中主要用于建立公路工程測量控制網及動態RTK 測量。下面結合GPS 使用情況對公路GPS 控制測量作一簡要介紹。

2 GPS測量的特點

相對于經典測量學來說, GPS測量主要有以下特點：

(1)測站之間無需通視。測站間相互通視一直是測量學的難題, GPS這一特點, 使得選點更加靈活方便,但測站上空必須開闊, 以使接收GPS衛星信號不受干擾。

(2)定位精度高。一般雙頻GPS接收機基線解精度為5mm+1ppm, 隨著距離的增長, GPS測量優越性愈加突出。

(3)觀測時間短。采用GPS布設一般等級的控制網時, 在每個測站上的觀測時間一般在1-2小時左右, 采用快速靜態定位的方法, 觀測時間更短。

(4)提供三維坐標。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。