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摘 要:随着科技的进步和各种工作领域对技术要求的不断严格,GPS技术已被人们所关注,并广泛应用于工程测量中。工程测量中涉及的具体参数,应用GPS技术使测量的准确度和可靠性得到极大的提高。本文介绍了GPS在工程中的应用,并应用于国土资源部门测量实例加以说明该技术的发展前景。
关键词:测量 GPS 国土资源部
中图分类号:TP39 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2012)06(b)-0068-01
全球定位系统是美国从20世纪70年代开始研制的用于军事部门的一代卫星导航与定位系统。GPS是以卫星为基础的无线电卫星导航定位系统,它具有全能型、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、城市测量、军事、交通、通信、等测绘领域得到了应用。全球卫星定位系统以成功地应用于大地测量、工程测量、航空摄影、运载工具导航和管制、地壳运动测量、工程变形测量、资源勘察、地球动力学等多种学科,取得了好的经济效益和社会效益。
1 GPS工作原理
根据测量中的距离交会点原理,得以实现GPS技术定位。首先,假设我们在待测点Q设置了GPS接收机,在某一时刻,同时接收到了三颗或三颗以上的卫星发出的信号,它们分别是卫星S1、S2、S3所发出的信号。通过对数据进行计算和处理,便可以得出在该时候接收机天线的中心到卫星的距离分别为P1、P2、P3。然后根据卫星星历便可以得出这三颗卫星的三维坐标(Xi,Yi,Zi),ij=l,2,3。从而解算出Q点的三维坐标(X,Y,Z):
2 GPS在工程中的应用
精度高、不受距离和环境限制是GPS技术具备的优点,GPS适宜应用在地形条件艰险、局部重点工程地区。利用GPS技术进行工程测量对于工程质量的提高有很大的作用。在GPS技术操作的过程中,整个过程全部由计算机和微电子技术控制,自动记录并处理数据,因此其较少的受人为因素的影响,误差较小。此外,GPS技术测量在降低劳动作业强度、减少野外工作量和提高作业效率方面有巨大的作用。
2.1 常规静态测量
通常情况下,常规静态测量使用2台(或2台以上)GPS接收机。这两台GPS接收机被分别安置在一条或数条基线的两端,同步观测4颗以上卫星,每时段根据基线长度和测量等级观测45min以上的时间。这种模式一般可以达到5mm+1ppm的相对定位精度。常规静态测量常用于建立全球性或国家级大地控制网,建立地壳运动监测网、建立长距离检校基线、进行岛屿与大陆联测、钻井定位及精密工程控制网建立等。
2.2 快速静态测量
这种模式是在一个已知测站上安置一台GPS接收机作为基准站,连续跟踪所有可见卫星。移动站接收机依次到各待测测站,每测站观测数分钟。这种模式常用于控制网的建立及其加密、工程测量、地籍测量等。需要注意的是这种方法要求在观测时段内确保有5颗以上卫星可供观测:流动点与基准点相距应不超过20km。
2.3 准动态测量
在准动态测量中,安装一台GPS接收机的已知测站使其测量的基准站,所有可见的卫星可被追踪。初始化后,移动站接收机方可依次到各待测测站,几个历元数据可被每个测站观测。与快速静态相比较,这种方式有很大的不同,除了观测时间不一样外,它要求移动站在搬站过程中不能失锁,并且需要先在已知点或用其它方式进行初始化这种模式可用于开阔地区的加密控制测量、工程定位及碎部测量、剖面测量及线路测量等。需要注意的是这种方法要求在观测时段内确保有5颗以上卫星可供观测;流动点与基准点相距应不超过20km。
3 Gps等技术的实际应用举例
全面、及时、准确的掌握土地信息是严格土地管理、保护耕地、集约节约用地以及保障土地参与国家宏观调控的基础。现有的土地调查监测技术已经难以满足快速准确获取现势性的土地信息的需求,开发一种适于一线使用的“3S”土地调查监测技术和设备,从数据采集的源头上根本解决土地调查监测的数字化、准确化、实时化问题已成为当务之急。为此国土资源部从2001年起启动了一系列科技发展项目。
东南大学针对土地调查监测的业务需求,集成GPS、GIS、RS及常规测量技术,创新了面向土地利用现状调查、地籍调查和督查巡查的土地实地调查及监测技术并研制了相应的成套设备。土地利用现状调查系统将土地利用现状和遥感信息集成到PDA上,由一线调查人员现场对变化图斑信息进行采集和记录,编辑处理后返回到初始数据库,实现基础信息的更新;地籍调查系统采用GPS/PDA与全站仪相结合,实现了控制测量与现场成图的一体化作业模式;土地巡查车系统实现了土地巡查过程中的导航、实地取证和现场办公等。
以上系统通过“3S”技术集成,研制了外业数据采集设备、GPS基站设备和数据通讯链路,开发了嵌入式成图软件、差分数据服务软件和内业数据处理软件,突破了VRS网络接入、GIS现场成图、嵌入式影像压缩等关键技术,重点解决了地物信息快速获取、土地利用现状自动变更等问题。2006年7月在国土资源部科技司的主持下完成了项目成果鉴定及“调查之星”产品定型,鉴定委员会一致认为该研究成果整体上达到国际先进水平,在土地调查领域达到国内领先水平。
4 结语
GPS方格网点位精度高、误差分布均匀,不但能够满足规范要求,而且具有较大的精度储备。在适应性方面,GPS技术测设方格网优于常规的测量方式,这是因为:GPS技术测设方格网的网形构造较为简单,可灵活选取点的疏密和边长短。即使在离已知控制点较远的情况下,也可进行连接,并控制网的定位和定向。
水利施工、交通运输、卫星导航等工程测量领域都发规模应用GPS技术。然而,在实际的应用过程中,此技术还突显出很多的问题,此技术还需要研究人员进一步研究、完善。
参考文献
[1] 赵永华.GPS技术在工程测量中的应用[J].煤炭技术,2004(3).
[2] 韦新余.GPS在工程测量中的应用分析[J].科技资讯,2007(29).
[3] 王念龙.浅谈GPS技术在工程测量中的应用[J].现代企业文化,2009(29).
关键词:测量 GPS 国土资源部
中图分类号:TP39 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2012)06(b)-0068-01
全球定位系统是美国从20世纪70年代开始研制的用于军事部门的一代卫星导航与定位系统。GPS是以卫星为基础的无线电卫星导航定位系统,它具有全能型、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、城市测量、军事、交通、通信、等测绘领域得到了应用。全球卫星定位系统以成功地应用于大地测量、工程测量、航空摄影、运载工具导航和管制、地壳运动测量、工程变形测量、资源勘察、地球动力学等多种学科,取得了好的经济效益和社会效益。
1 GPS工作原理
根据测量中的距离交会点原理,得以实现GPS技术定位。首先,假设我们在待测点Q设置了GPS接收机,在某一时刻,同时接收到了三颗或三颗以上的卫星发出的信号,它们分别是卫星S1、S2、S3所发出的信号。通过对数据进行计算和处理,便可以得出在该时候接收机天线的中心到卫星的距离分别为P1、P2、P3。然后根据卫星星历便可以得出这三颗卫星的三维坐标(Xi,Yi,Zi),ij=l,2,3。从而解算出Q点的三维坐标(X,Y,Z):
2 GPS在工程中的应用
精度高、不受距离和环境限制是GPS技术具备的优点,GPS适宜应用在地形条件艰险、局部重点工程地区。利用GPS技术进行工程测量对于工程质量的提高有很大的作用。在GPS技术操作的过程中,整个过程全部由计算机和微电子技术控制,自动记录并处理数据,因此其较少的受人为因素的影响,误差较小。此外,GPS技术测量在降低劳动作业强度、减少野外工作量和提高作业效率方面有巨大的作用。
2.1 常规静态测量
通常情况下,常规静态测量使用2台(或2台以上)GPS接收机。这两台GPS接收机被分别安置在一条或数条基线的两端,同步观测4颗以上卫星,每时段根据基线长度和测量等级观测45min以上的时间。这种模式一般可以达到5mm+1ppm的相对定位精度。常规静态测量常用于建立全球性或国家级大地控制网,建立地壳运动监测网、建立长距离检校基线、进行岛屿与大陆联测、钻井定位及精密工程控制网建立等。
2.2 快速静态测量
这种模式是在一个已知测站上安置一台GPS接收机作为基准站,连续跟踪所有可见卫星。移动站接收机依次到各待测测站,每测站观测数分钟。这种模式常用于控制网的建立及其加密、工程测量、地籍测量等。需要注意的是这种方法要求在观测时段内确保有5颗以上卫星可供观测:流动点与基准点相距应不超过20km。
2.3 准动态测量
在准动态测量中,安装一台GPS接收机的已知测站使其测量的基准站,所有可见的卫星可被追踪。初始化后,移动站接收机方可依次到各待测测站,几个历元数据可被每个测站观测。与快速静态相比较,这种方式有很大的不同,除了观测时间不一样外,它要求移动站在搬站过程中不能失锁,并且需要先在已知点或用其它方式进行初始化这种模式可用于开阔地区的加密控制测量、工程定位及碎部测量、剖面测量及线路测量等。需要注意的是这种方法要求在观测时段内确保有5颗以上卫星可供观测;流动点与基准点相距应不超过20km。
3 Gps等技术的实际应用举例
全面、及时、准确的掌握土地信息是严格土地管理、保护耕地、集约节约用地以及保障土地参与国家宏观调控的基础。现有的土地调查监测技术已经难以满足快速准确获取现势性的土地信息的需求,开发一种适于一线使用的“3S”土地调查监测技术和设备,从数据采集的源头上根本解决土地调查监测的数字化、准确化、实时化问题已成为当务之急。为此国土资源部从2001年起启动了一系列科技发展项目。
东南大学针对土地调查监测的业务需求,集成GPS、GIS、RS及常规测量技术,创新了面向土地利用现状调查、地籍调查和督查巡查的土地实地调查及监测技术并研制了相应的成套设备。土地利用现状调查系统将土地利用现状和遥感信息集成到PDA上,由一线调查人员现场对变化图斑信息进行采集和记录,编辑处理后返回到初始数据库,实现基础信息的更新;地籍调查系统采用GPS/PDA与全站仪相结合,实现了控制测量与现场成图的一体化作业模式;土地巡查车系统实现了土地巡查过程中的导航、实地取证和现场办公等。
以上系统通过“3S”技术集成,研制了外业数据采集设备、GPS基站设备和数据通讯链路,开发了嵌入式成图软件、差分数据服务软件和内业数据处理软件,突破了VRS网络接入、GIS现场成图、嵌入式影像压缩等关键技术,重点解决了地物信息快速获取、土地利用现状自动变更等问题。2006年7月在国土资源部科技司的主持下完成了项目成果鉴定及“调查之星”产品定型,鉴定委员会一致认为该研究成果整体上达到国际先进水平,在土地调查领域达到国内领先水平。
4 结语
GPS方格网点位精度高、误差分布均匀,不但能够满足规范要求,而且具有较大的精度储备。在适应性方面,GPS技术测设方格网优于常规的测量方式,这是因为:GPS技术测设方格网的网形构造较为简单,可灵活选取点的疏密和边长短。即使在离已知控制点较远的情况下,也可进行连接,并控制网的定位和定向。
水利施工、交通运输、卫星导航等工程测量领域都发规模应用GPS技术。然而,在实际的应用过程中,此技术还突显出很多的问题,此技术还需要研究人员进一步研究、完善。
参考文献
[1] 赵永华.GPS技术在工程测量中的应用[J].煤炭技术,2004(3).
[2] 韦新余.GPS在工程测量中的应用分析[J].科技资讯,2007(29).
[3] 王念龙.浅谈GPS技术在工程测量中的应用[J].现代企业文化,2009(29).