GPS測(cè)量技術(shù)在公路測(cè)量中的原理及應(yīng)用

　　1GPS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)?；鶞?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。

　　2GPS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。

　　(5)操作簡(jiǎn)便。GPS測(cè)量的自動(dòng)化程度很高，在觀測(cè)中測(cè)量員的主要任務(wù)是安裝并開(kāi)關(guān)儀器、量取儀器高和監(jiān)視儀器的工作狀態(tài)，而其它觀測(cè)工作如衛(wèi)星的捕獲，跟蹤觀測(cè)等均由儀器自動(dòng)完成。

　　(6)全天候作業(yè)。GPS觀測(cè)可在任何地點(diǎn)，任何時(shí)間連續(xù)地進(jìn)行，一般不受天氣狀況的影響。