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工程测量有关论文范文,与GPS工程控制网的布设相关本科毕业论文范文
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摘 要：近几年来,随着国民经济的快速增长,我国基础设施建设不断加大投入,公路建设得到突飞猛进的发展,尤其是大批的现代高等级公路建设项目陆续上马.这些现代的高等级公路勘测相对于以往的传统公路勘测,具有线路更长、精度要求更高、时
工程测量有关论文范文
在经典测量中,控制网的优化十分重要,它直接影响到最后成果的精度.GPS出现后,控制图的结构概念起了重大变化,原来的一些控制网方案的优化已不再适用,如何分析和讨论GPS网观测方案优化问题,便出现在测量工作者面前,本文就GPS网的布设作一简要分析.简述了GPS测量技术的发展状态,及GPS工程网的布设,介绍了GPS测量所具有特点,GPS测量在公路中的应用,最后对GPS测量作出了展望.
关 键 词:GPS控制网GPSGPS公路测量应用
1.GPS技术的发展概况
全球定位系统（GlobalPositioningSystem简称GPS）是美国国防部从上世纪70年代开始研制的新一代卫星导航与定位系统,历时20年,耗资200亿美元,于1994年全面建成.该系统利用导航卫星进行测时和测距,有在海、陆、空进行全方位实时三维导航与定位能力.GPS是继阿波罗登月计划、航天飞机后的美国第三大航天工程,如今,它已成为当今世界上最实用,也是应用最广泛的全球精密导航、指挥和调度系统.
1.1GPS系统的结构组成
GPS系统主要包括三大组成部分：即空间星座部分、地面监控部分和用户设备部分.
（1）空间星座部分
由21颗工作卫星和3颗在轨备用卫星组成GPS卫星星座,亦即（21+3）GPS星座.24颗卫星均匀分布在6个轨道平面内,各个轨道平面之间交角60度.卫星距地面的平均高度为20200km,卫星绕地球运行周期为11小时58分.地面观测者每天至少可以观测到4颗卫星,最多还可观测到11颗卫星.
（2）地面监控部分
GPS工作卫星的地面监控系统主要由分布在全球的1个主控站、3个注入站和5个监测站组成.对于导航定位来说,GPS卫星是一动态已知点.卫星的位置是依据卫星发射的星历,即描述卫星运动及其轨道的参数算得的.每颗GPS卫星所播发的星历,是由地面监控系统提供的.卫星上的各种设备是否正常工作,以及卫星是否一直沿着预定轨道运行,都要由地面设备进行监测和控制.地面监控系统另一重要作用是保持各颗卫星处于同一时间标准――GPS时间系统.这就需要地面站监测各颗卫星的时间,求出时钟差.然后由地面注入站发给卫星,卫星再由导航电文发给用户设备.
（3）用户设备部分
用户设备部分即GPS信号接收机.接收机硬件和机内软件以及GPS数据的后处理软件包,构成完整的GPS用户设备.其主要任务是：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,并跟踪这些卫星的运行,对所接收到的GPS信号进行变换、放大和处理,以便测量出GPS信号从卫星到接收机天线的传播时间,解译出GPS卫星所发送的导航电文,实时地计算出观测站的三维位置,甚至三维速度和时间,最终实现利用GPS进行导航和定位的目的.
1.2GPS系统的发展概况
80年代的GPS测量是建立在载波相位差分定位技术上的静态相对定位.80年代末期,建立在FARA（整周未知数快速逼近技术）基础上的快速静态定位为短基线测量作业闯出了一条新路,大大提高了GPS测量的劳动生产率.90年代初期,基于载波相位观测值静态初始化的实时动态定位技术（RTK）已开始问世了,特别是90年代中期,随着AROF（AmbiguityResulationontheFly）技术的成熟,动态求解初始整周未知数的理论成果转化成为实用技术,从而摆脱了高精度GPS载波相位测量中必须进行静态初始化问题以及动态测量中必须始终保持4颗以上卫星信号连续锁定的难题.真正实现了实时GPS测量关键技术的商品化.自1992年起,国际GPS大地测量和地球动力学服务IGS,已在全球建立了多个数据存储及处理中心,和百余个常年观测的台站.我国也于1995年开始分步建设北京、上海、武汉、拉萨、乌鲁木齐、西安、西宁、昆明、海口、哈尔滨等GPS永久性跟踪站,这些跟踪站的观测数据每天通过国际互联网传向美国的数据处理中心.
2.GPS网的图形设计
常规测量中对控制网的图形设计是一项非常重要的工作.而在GPS图形设计时,因GPS同步观测不要要通视,所以其图形设计具有较大的灵活性.GPS网的图形设计主要取决于用户的要求、经费、时间、人力以及所投入接收机的类型、数量和后勤保障条件等.
GPS网的图形布设通常有点连式、边连式、网连式及边点混合连接四种基本方式.也有布设成星形连接、附合导线连接、三角锁形连接等.
2.1GPS网的基本形式
根据GPS测量的不同用途,GPS网的几何图形结构,有以下三种形式.
（1）三角网
三角网中各三角形边是由非同步观测的独立边所组成.这种网的几何图形结构强,具有良好的自检能力,能有效地发现观测成果的粗差,确保网的可靠性.经平差后网中相邻点间基线向量的精度分布均匀.这种网的主要缺点是观测工作量较大,尤其当接收机的数量较少时,将使观测工作的时间大为延长.因此,通常只有当网的可靠性和精度要求较高时,才单独采用这种图形结构的网.
（2）环形网
由若干个含有多条独立观测边的闭合环所组成的网,称为环形网.这种网的图形结构强度较三角网差,其优点是观测工作量较小,具有较好的自检性和可靠性.其缺点主要是非直接观测的基线边精度较直接观测边低,相邻点间的基线精度分布不均匀.由于环形网的自检能力和可靠性与闭合环中所含基线边的数量有关,所以,一般根据网的精度要求,规定闭合环中包含的基线边的数量.
（3）附和线路和星形网在GPS高级网中需进一步加密控制点时,可采用附和线路.为保证可靠性和精度,附和线路所包含的边数也不能超过一定限制.而星形网的几何图形简单,直接观测边之间不构成任何闭合图形,所以检验和发现粗差的能力差.这种图形的主要优点是观测中只需要两台GPS接收机,作业简单.它广泛地应用于工程测量、边界测量、地籍测量和碎部测量等方面,定位中采用快速定位的作业模式.
随着科学技术的发展,传统的测量方法正被日益发展的GPS技术所取代,控制网的布设方法越来越灵活、简单.控制网布设方法应根据网的不同用途选择采用,同时还要考虑接收机类型、数量和经费、时间等,这样才能扬长避短,取得最佳的经济效益.
2.2GPS布设的一般原则
（1）通过独立观测边构成闭合图形,闭合环边3―7个,有一定数量的重复观测边.
（2）GPS网点尽量与原有GPS点网点重合.
（3）GPS应该考虑布设一些水准连测点.
（4）网点应易达到的地方,视野开阔的地方.
（5）在网点附近布设一个通视良好的方位点,以便方便连测.
由于GPS网的设计是非常灵活的.但也应注意以下几个问题：①除了特殊需要,一般GPS基线长度相差不要过大,这样可以使GPS测量的精度分布均匀；②GPS网不要有开放式的网型结构,应构成封闭式闭合环和子环路；③应尽量消除多路径影响,防止GPS信号通过其他物体反射到GPS天线上,因此应避开强反射的地面,避开强反射环境,如山谷、山坡、建筑物等；④避开强电磁波干扰,设站应远离雷达站、电台、微波中继站等.
2.3网布设中点位的选择
工程控制网的布设,原则上和大地控制网是一致的,但也有一些区别.因为不同的工程有不同的要求,其控制网也就有轻微的差别.一般来讲,工程控制网的范围不是很大,点位选择的机动性较小,但对点位的要求与大面积控制网基本相同,埋石时由于点位精度要求不是很高,可灵活处理.当测区范围不太大时,由于GPS测量受地
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