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GPS技术在航道测量工程中的应用 　　摘要：由于GPS是一种全天候、高精度的连续的定位系统，并且具有定位速度快、费用低、方法灵活多样和操作简便等特点，所以它不仅在测量学，而且在导航学及其相关学科领域，获得了及其广泛的应用。本文从GPS的组成部分和特点出发，结合GPS测量技术在航道测量实际中的应用,介绍了静态GPS测量技术和RTK技术在航道工程测量中的应用。 　　关键词： GPS；航道工程；测量 　　1．GPS测量简介 　　 全球定位系统(GPS)是美国国防部于1973年开始，历时约20年，耗资300亿美元，于1993年成功建立了全球定位系统。GPS的出现已引起了测绘技术的一场革命，它可以高精度、全天候、快速测定地面点的三维坐标，使传统的测量理论与方法产生了深刻变革，促进了测绘科学技术的现代化。GPS系统由以下三部分组成.如下图所示: 　　 　　（1）空间星座部分：全球定位系统的空间星座部分由24颗工作卫星，3颗可随时启用的备用卫星。工作卫星均分布在6个近圆形轨道内，每个轨道面上有4颗卫星，卫星轨道面相对地球赤道面的倾角为55°，各轨道平面质检相距60°，即轨道的升交点赤经各相差60°，同一轨道上两卫星之间的升交角距相差90°，轨道平均高度为20200km，卫星运行周期为11h58min。同时在地平线以上的卫星数目随时间和地点而异，最少4颗，最多可达11颗，因此GPS是一种全球性全天候的连续实时定位系统 　　地面监控部分：GPS地面监控系统主要由分布在全球五个地面站组成，并按功能分为主控站、注入站和监测站三种。主控站负责协调和管理所有地面监控系统的工作，其具体任务有：根据所有地面监测站的观测资料推算编制各卫星的星历、卫星钟差和大气层修正参数等，并把这些数据及导航电文传送到注入站；提供时间基准；调整卫星状态和启用备用卫星等。监测站的主要任务是连续观测和接受所有GPS卫星发出的信号并检测卫星的工作状况，将采集到的数据连同当地的气象观测资料和时间信息经初步处理后传送到主控站。 　　 　　（3）GPS信号接收机：任务是能够捕获到按一定卫星高度截止角所选择的待测卫星的信号，跟踪这些卫星运行，并接收到GPS信号进行交换、放大和处理，以便测量出GPS信号从卫星到接受天线的传播时间，解译出GPS卫星所发送的导航电文，实时地计算出测站的三维位置，甚至三维速度和时间。接收机硬件和机内软件以及GPS数据后处理软件包构成了完整的GPS用户设备。GPS信号接收机的结构分为天线单元和接受单元两部分。 　　 　　2．GPS在航道工程测量中的应用 　　2.1静态GPS测量技术在航道工程测量中的应用 　　静态GPS测量技术主要用于建立航道首级控制网，之后再利用其它测量方法进行加密的附合导线测量。控制网的建立过程如下： 　　 第一步：到测量任务区进行实地勘察，选择GPS点，查看附近高等级GPS点以便进行联测，校核精度 　　 第二步：GPS控制网的布设应根据航道两岸地形地物、作业时卫星状况、精度要求等因素进行综合设计。 　　第三步：GPS选点应考虑便于船舶停靠岸形和避免控制点遭到破坏的地点和有利于采用其他测量方法扩展和联测。 　　第四步：GPS观测数据的处理外业观测结束后将GPS中的数据传入计算机中，采用南方或者中海达公司的软件(包括采集器与计算机通讯软件、基线向量处理软件、网平差及坐标转换软件)，及时进行数据处理和质量分析。 　　第五步：利用全站仪测量或水准测量附合导线的方法进行首级GPS控制网的加密作业，使每一段附合导线起始于GPS点，终止于GPS点。 　　第六步：导线点坐标及平差计算将每段附合导线测量数据传输到计算机中进行角度、距离平差得到最后结果，从而得出平面坐标及高程。 　　 　　2.2 RTK技术在航道测量中的应用 　　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，在航道维护性测量工程中有广阔的应用前景。实时动态定位(RTK)系统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基准站，对卫星进行连续观测，移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移动站的平面坐标和高程测量精度.这样我们使用者就可以实时监测待测点的数据观测质量。 　　动态定位在航道测量中的应用可以覆盖水深测量、（河床）地形测量、施工放线、监理和GIS前端数据采集。测量前需要在一控制点上静止观测数据，实时确定采样点的空间位置.目前，其定位精度可以达到厘米级。 　　动态定位模式在航道勘测阶段有着广阔的应用前景，可以完成地形测绘、横断面测量、纵断面测量，及水深、河床地形等测量