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CPS在公路施工中的应用 GPS是全球定位系统(Global Positioning system)的英文缩写。该系统最初由美国国防部为 满足军事部门对海上、陆地和空中设施进行高精度导航和定位要求建立的。GPS的迅速发展，引起了各国军事部门和民用部门的普遍关注。近十年来，GPS技术的高度自动化及其所达到的精度，使其在经济建设和科学技术领域得到广泛的应用，它不仅具有全球性、全天候、连续的精密三维导航与定位能力，而且具有良好的抗干扰性和必威体育官网网址性。 随着交通运输事业的迅速发展，公路建设工程日益增多。特别是高等级公路路线长，构造物多，测量、施工要求高，时间紧，加上我国五、六十年代建立的国家控制点丢失、破坏严重，传统的导线测量控制方法已不能满足时间上的要求，公路建设工程迫切需要高精度、快速度、低费用、不受通视条件限制、布设灵活的控制测量方法。GPS在这方面充分显示了它的优越性，在公路建设中得到越来越多的应用。 、 一、GPS定位原理 GPS主要由三大部分组成：地面监控、空间卫星和用户设备。 地面监控部分主要由分布在全球的5个地面站组成，包括卫星监测站、主控站和信息注入站。各站之间用现代化的通讯网络联系起来，在原子钟和计算机的驱动和精确控制下，向卫星发出控制指令。 空间卫星部分由24颗卫星组成，其中包括3颗备用卫星。卫星分布在6个轨道上。轨道平均高度约20200㎞。卫星轨道面相对于地球轨道面的倾角为55°，各轨道平面升交点的赤经差为 60°。在相邻轨道上，卫星的升交距角相差30°。每个轨道上有4颗卫星，其运行周期为1lh58m。同一观测站上每天出现的卫星分布图形相同。每颗卫星每天在地平线上的时间约5个小时。同时，位于地干线以上的卫星数目随时间、地点而异，最少有4颗，最多有11颗。 用户设备主要是用户接收机，接收卫星发射的信号，获得定位信息及观测量，经数据处理， 完成定位工作。 GPS定位分为绝对定位和相对定位。 1．绝对定位 绝对定位也叫单点定位，指在协议地球坐标系中直接确定观测站相对于坐标原点绝对坐标的定位方法，即用GPS卫星和用户接收机天线之间的距离观测量，根据已知卫星的瞬时坐标确定用户接收机天线在WGS—84中的绝对位置。 GPS绝对定位的方法，实质上是测量学中的空间距离后方交会。确定一个点的三维坐标，原则上只需三个独立的距离观测量，即以3颗卫星为球心，相应的距离为半径的球与观测站所在平面的交点，就是观测站的位置。 由于GPS采用了单程测距原理，卫星钟与用户接收机钟难以保持严格的同步，所以，观测的卫星与测站之间的距离均含受到卫星钟与接收机钟同步差的影响，习惯上称所测距离为伪距，绝对定位方法称作伪距法。对于卫星钟差，可用导航电文中所给的有关钟差参数加以改正。而接收机钟差一般难以准确确定，通常将它作为一个未知数，与观测站坐标一并求解。这样，至少需要4个同步伪距观测值，即至少必须同时观测4颗卫星。 GPS的绝对定位精度受到卫星轨道误差、钟差及信号传播误差等因素的影响。虽然某些系统性误差可以通过模型加以削弱，但其残余影响仍不可忽视。实践表明，绝对定位的精度仅在米级以上，难以满足高等级公路定位的需要。 2．相对定位 I 相对定位是用两台或多台用户接收机安置在若干条基线的端点，同步观测GPS卫星，确定基线的向量。这时，卫星的轨道误差、钟差等对观测值的影响具有一定的相关性，利用这些观测量的不同组合，进行相对定位，可有效地消除或减弱这些误差的影响，从而提高定位精度。 相对定位的精度可达到厘米级，广泛应用于测量和精密导航。 GPS定位技术在公路工程中的应用 近年来，GPS定位技术在工程建设中得到了广泛的应用。1990年5月，北京市地铁控制网采用2台WM—101接收机进行测量，经PoPS2．02版软件和精密参数处理后，点位中误差为±3.5mm，与5个已知地面点坐标比较，坐标平均差值为2．0mm，28．0mm，用T2000 经纬仪和DI5测距仪检测可通视的5条边，平均差值3．0mm。 在高等级公路建设中，由于公路里程长，传统的导线控制工作量大，作业时间长，而用GPS 定位技术作控制测量，可达到快速、准确、经济合理的效果。交通部第二公路勘察院用WILD200GPS接收机在S＝30．78