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GPS技术在工程测量中研究与应用
GPS技术在工程测量中的研究与应用
摘要:GPS是随着现代科学的发展而兴起的先进导航、定位技术。由于GPS测量有传统测量不可取代的优点,GPS测量在工程测量中的地位日益重要,相关的技术知识也发展很快。本文介绍了GPS技术,以及GPS技术中运用于工程的关键技术――RTK,并简要介绍了RTK在工程测量中的几种常见作用,对工程测量人员有一定帮助。
关键字:GPS RTK 工程测量
随着GPS定位技术的发展,其应用领域在不断拓宽。在工程测量方面,GPS定位技
术以其高度自动化及较高的定位精度,广泛应用在大地测量、工程测量、地籍测量、航
空摄影测量等领域。相对于传统工程测量技术而言,GPS定位技术有着很突出的优点。特别是文中所讲述的RTK技术。
一、 GPS概述
1. GPS原理与发展现状
1.1 GPS系统概述
GPS系统由空间部分、地而监控部分及用户端组成。GPS的空间部分由21颗工作卫星及3颗备用卫星组成,它们均匀分布在6个相对于赤道的倾角为 的近似圆形轨道上,每个轨道上有4颗卫星运行,它们距地面的平均高度为20200km;运行周期为12恒星时。GPS卫星星座均匀覆盖着地球,可以保证地球上所有地点在任何时刻都能看到至少四颗GPS卫星。GPS系统的地而监控部分由一个主控站,三个注入站和五个监测站组成。其分布情况是:主控站设在美国本土科罗拉多#8226;斯平士(Colorado.Spings)的联合空间执行中心CSOC(即Consdidated Space Operation Center);三个注入站分别设在大西洋的阿森松(Ascension),印度洋的狄哥、伽西亚( DiegoGarcia) 和太平洋的卡瓦加兰(Kwajalein)二个美国空军基地上;五个监测站,除一个单独设在夏威夷外,其余四个都分设在主控站和注入站上。
GPS系统的用户接收部分的基本设备就是GPS信号接收机,其作用是接收、跟踪、变换和测量GPS卫星所发射的信号,以达到导航和定位的目的。GPS系统的用户是非常隐蔽的,它是一种单程系统,用户只接收而不必发射信号,因此用户的数量也是不受限制的。
1.2 GPS定位原理
利用GPS进行定位的基本原理,就是把卫星视为“飞行”的控制点,在己知其瞬时坐标(可根据卫星轨道参数计算)的条件下,以GPS卫星和用户接收机天线之间距离(或距离差)为观测量,进行空间距离后方交会,从而确定用户接收机天线所处的位置。
利用GPS进行定位有多种力一式,如果就用户接收机天线所处的状态而言,定位方式分为静态定位和动态定位。若按参考点的不同位置,又可分为单点定位和相对定位。
2. RTK技术概述
2.1、RTK技术简介
实时动态(RTK)定位技术是以载波相位观测值为根据的实时差分GPS ( RTDGPS)技术,它是GPS测量技术发展的一个新突破。在工程中有广阔的应用前景。众所周知,无论静态定位,还是准动态定位等定位模式。由于数据处理滞后,所以无法实时解算出定位结果,而且也无法对观测数据进行检核,这就难以保证观测数据的质量,在实际工作中经常需要返工来重测由于粗差造成的不合格观测成果。解决这一问题的主要方法就是延民观测时间来保证测量数据的可靠性。这样一来就降低了GPS测量的工作效率。
实时动态定位(RTK)系统由基准站和流动站组成,建立无线数据通讯是实时动态测量的保证,其原理是取点位精度较高的首级控制点作为基准点,安置一台接收机作为参考站,对卫星进行连续观测,流动站上的接收机在接收卫星信号的同时,通过无线电传输设备接收基准站上的观测数据。随机计算机根据相对定位的原理实时计算显示出流动站的三维坐标和测量精度这样用户就可以实时监测待测点的数据观测质量和基线解算结果的收敛情况。根据
待测点的精度指标,确定观测时间,从而减少冗余观测,提高工作效率。
2.2、RTK技术的优点
2.2.1、定位精度高,数据安全可靠。
2.2.2、综合测绘能力强,作业集成度高,易实现自动化,可胜任各种测绘内、外业。在作业时无需人工干预便可进行整周未知数的动态初始化解算,使辅助测量工作极大减少,作业精度也完全由它来控制、记录,从而使自动化作业指挥系统的建立成为可能。
2.2.3、操作简便,容易使用,对作业条件要求不高,数据输入、处理、存储能力强,与计算机、其他测量仪器通信方便。
2.2.4、作业人员少,定位速度快,综合效益高。GPS接收机仅需一个人操作,在待测点呆一、二秒即可获得该点坐标。其它辅助费用少,外业效率高;内业便于利用计算机处理、集成度高,节省人力。
鉴于目前使用GPS快速静态定位技术的人越来越多,所以下面我
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