GPS在公路測(cè)量中的應(yīng)用

1 GPS 測(cè)量簡(jiǎn)介

全球定位系統(tǒng)(GPS) 是美國(guó)國(guó)防部主要為滿足軍事部門對(duì)海上、陸地和空中設(shè)施進(jìn)行高精度導(dǎo)航和定位的要求而建立的。該系統(tǒng)從本世紀(jì)70 年代初開(kāi)始設(shè)計(jì)、研制。GPS 具有全天候提供高精度的連續(xù)實(shí)時(shí)三維導(dǎo)航、定位能力。自1980 年第一臺(tái)商用GPS 接收機(jī)問(wèn)世以來(lái),隨著GPS 工作衛(wèi)星的不斷入軌和GPS 接收機(jī)性能的不斷提高和改進(jìn),GPS測(cè)量技術(shù)已廣泛應(yīng)用于我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)的各個(gè)部門。

實(shí)時(shí)GPS系統(tǒng)由以下3部分組成.

(1) GPS信號(hào)接收系統(tǒng). 從理論上講,雙頻接收機(jī)與單頻接收機(jī)均可用于實(shí)時(shí)GPS測(cè)量. 但是,單頻機(jī)進(jìn)行整周未知數(shù)的初始化需要較長(zhǎng)的時(shí)間,此乃實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)測(cè)量所不允許的;加之單頻機(jī)在實(shí)際作業(yè)時(shí)容易夫鎖,夫鎖后的重新初始化要占去許多時(shí)間,因此,實(shí)際做作業(yè)中一般應(yīng)采用雙頻機(jī).

(2)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸系統(tǒng). 為把基準(zhǔn)站的信息及觀測(cè)數(shù)據(jù)一起實(shí)時(shí)傳輸?shù)搅鲃?dòng)站,并與流動(dòng)站的觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)處理,必須配置高質(zhì)量的無(wú)線通訊設(shè)備(包括無(wú)線信號(hào)調(diào)制解調(diào)器). 由于數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸系統(tǒng),流動(dòng)站可以隨時(shí)調(diào)閱基準(zhǔn)站的工作狀態(tài)和設(shè)站信息. 這對(duì)于保證成果質(zhì)量的排除

觀測(cè)中出現(xiàn)的問(wèn)題十分有利.

(3)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)處理系統(tǒng). 基準(zhǔn)站將自身信息與觀測(cè)數(shù)據(jù),通過(guò)數(shù)據(jù)鏈傳輸至流動(dòng)站,流動(dòng)站將從基準(zhǔn)站接收到的信息與自身采集的觀測(cè)數(shù)據(jù)組成差分觀測(cè)值. 在整周未知數(shù)解算出臺(tái)后,即可進(jìn)行每個(gè)歷元的實(shí)時(shí)處理. 只要保持鎖定四顆以上的衛(wèi)星,并具有足夠的幾何圖形強(qiáng)度,就能隨時(shí)給出厘米級(jí)的點(diǎn)位精度. 因此,必須具備功能很強(qiáng)的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng). 目前該系統(tǒng)已發(fā)展成為多功能的完整系統(tǒng),所以能成功地用于實(shí)際作業(yè)中.

由于公路建設(shè)無(wú)論是在測(cè)量原則,還是在測(cè)量精度和作業(yè)方法等方面有自己的特點(diǎn)。公路路線一般處在一條帶狀走廊內(nèi)。其平面控制測(cè)量往往采用導(dǎo)線形式,這包括附合導(dǎo)線、閉合導(dǎo)線、結(jié)點(diǎn)導(dǎo)線等導(dǎo)線網(wǎng)形式。目前GPS 測(cè)量技術(shù)在公路測(cè)設(shè)中主要用于建立公路工程測(cè)量控制網(wǎng)及動(dòng)態(tài)RTK 測(cè)量。下面結(jié)合GPS 使用情況對(duì)公路GPS 控制測(cè)量作一簡(jiǎn)要介紹。

2 GPS測(cè)量的特點(diǎn)

相對(duì)于經(jīng)典測(cè)量學(xué)來(lái)說(shuō), GPS測(cè)量主要有以下特點(diǎn)：

(1)測(cè)站之間無(wú)需通視。測(cè)站間相互通視一直是測(cè)量學(xué)的難題, GPS這一特點(diǎn), 使得選點(diǎn)更加靈活方便,但測(cè)站上空必須開(kāi)闊, 以使接收GPS衛(wèi)星信號(hào)不受干擾。

(2)定位精度高。一般雙頻GPS接收機(jī)基線解精度為5mm+1ppm, 隨著距離的增長(zhǎng), GPS測(cè)量?jī)?yōu)越性愈加突出。

(3)觀測(cè)時(shí)間短。采用GPS布設(shè)一般等級(jí)的控制網(wǎng)時(shí), 在每個(gè)測(cè)站上的觀測(cè)時(shí)間一般在1-2小時(shí)左右, 采用快速靜態(tài)定位的方法, 觀測(cè)時(shí)間更短。

(4)提供三維坐標(biāo)。GPS測(cè)量在精確測(cè)定觀測(cè)站平面位置的同時(shí), 可以精確測(cè)定觀測(cè)站的大地高程。