gps的应用探究

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1、GPS的应用探究全球定位系统（GlobalPositioningSystem，简称GPS）是美国从20世纪70年代开始研制的用于军事部门的新一代卫星导航与定位系统，历时20年，耗资200多亿美元，分三阶段研制，陆续投入使用，并于1994年全面建成。GPS是以卫星为基础的无线电卫星导航定位系统，它具有全能性、全球性、全天候、连续性和实时性的精密三维导航与定位功能，而且具有良好的抗干扰性和保密性。因此，GPS技术率先在大地测量、工程测量、航空摄影测量、海洋测量、城市测量等测绘领域得到了应用.关键词：GPS定位系统；公路工程

2、；控制测量一、引言　　目前，GPS精密定位技术已广泛的渗透到经济建设和科学技术的许多领域，尤其在我国公路的应用上发挥的了积极的作用。我们先了解一下GPS系统的组成，工作原理以及在测量领域的应用特点。　　1.1GPS系统的组成　　GPS全球定位系统由空间卫星群和地面监控系统两大部分组成，除此之外，测量用户当然还应有卫星接收设备。　　1.1.1空间卫星群GPS的空间卫星群由24颗高约20万公里的GPS卫星群组成，并均匀分布在6个轨道面上，各平面之间交角为60o，轨道和地球赤道的倾角为55o，卫星的轨道运行周期为11小时58

3、分，这样可以保证在任何时间和任何地点地平线以上可以接收4到11颗GPS卫星发送出的信号。　　1.1.2GPS的地面控制系统GPS的地面控制系统包括一个主控站、三个注入站和五个监测站，主控站的作用是根据各监控站对GPS的观测数据计算卫星的星历和卫星钟的改正参数等并将这些数据通过注入站注入到卫星中去；同时还对卫星进行控制，向卫星发布指令，调度备用卫星等。监控站的作用是接收卫星信号，监测卫星工作状态。注入站的作用是将主控站计算的数据注入到卫星中去。GPS地面控制系统主要设立在大西洋、印度洋、太平洋和美国本土。　　1.1.3G

4、PS的用户部分由GPS接收机、数据处理软件及相应的用户设备如计算机、气象仪器等组成，其作用是接收GPS卫星发出的信号，利用信号进行导航定位等。在测量领域，随着现代的科学技术的发展，体积小、重量轻便于携带的GPS定位装置和高精度的技术指标为工程测量带来了极大的方便。1.2　GPS的工作原理GPS系统是一种采用距离交会法的卫星导航定位系统。如图l示：在需要的位置P点架设GPS接收机，在某一时刻ti同时接收了3颗(A、B、C)以上的GPS卫星所发出的导航电文，通过一系列数据处理和计算可求得该时刻GPS接收机至GPS卫星的距离

5、SAP、SBP、SCP，同样通过接收卫星星历可获得该时刻这些卫星在空间的位置(三维坐标)。从而用距离交会的方法求得P点的维坐标(x,y,z)，其数学式为：SAP2=(X-XA)2+(Y-YA)2+(Z-ZA)2SBP2=(X-XB)2+(Y-YB)2+(Z-ZB)2SCP2=(X-XC)2+(Y-YC)2+(Z-ZC)2式中(XA，YA，ZA),(XB，YB，ZB),(XC，YC，ZC)分别为卫星A，B，C在时刻踢的空间直角坐标。在GPS测量中通常采用两类坐标系统，一类是在空间固定的坐标系统，另一类是与地球体相固联的坐

6、标系统，称地固坐标系统，我们在公路工程控制测量中常用地固坐标系统。（如：m+1ppm，而红外仪标称精度为5mm+5ppm，GPS测量精度与红外仪相当，但随着距离的增长，GPS测量优越性愈加突出。大量实验证明，在小于50公里的基线上，其相对定位精度可达12×10-6，而在100～500公里的基线上可达10-6～10-7。　　2.3观测时间短。观测时间短　采用GPS布设控制X时每个测站上的观测时间一般在30～40min左右，采用快速静态定位方法，观测时间更短。例如使用Timble4800GPS接收机的RTK法可在5s以内求

7、得测点坐标。　　2.4提供三维坐标。GPS测量在精确测定观测站平面位置的同时，可以精确测定观测站的大地高程。　　2.5操作简便。GPS测量的自动化程度很高。目前GPS接收机已趋小型化和操作傻瓜化，观测人员只需将天线对中、整平，量取天线高打开电源即可进行自动观测，利用数据处理软件对数据进行处理即求得测点三维坐标。而其它观测工作如卫星的捕获，跟踪观测等均由仪器自动完成。　　2.6全天候作业。GPS观测可在任何地点，任何时间连续地进行，一般不受天气状况的影响。三、实时GPS测量在公路建设中的应用　　GPS测量具有高精度、高效

8、率的优点，在控制测量领域得到了广泛的应用。随着GPS接收机性能和数据处理技术逐渐完善，GPS应用领域也不断拓宽。实时GPS测量在公路工程中可完成多种工作。　　3.1绘制大比例尺地形图　　高等级公路选线多是在大比例尺（通常是1：2000或1：1000）带状地形图上进行，用传统方法测图，先要建立控制X，然后进行碎部测量，绘制大比例尺地