论文部分内容阅读
中图分类号：P2 文献标识码：A 文章编号：1009-914x（2014）08-01-01
1 GPS简介
1.1 GPS构成
GPS主要由空间卫星星座、地面监控站及用户设备三部分构成。
（1）GPS空间卫星星座由21颗工作卫星和3颗在轨备用衛星组成。24颗卫星均匀分布在6个轨道平面内，轨道平面的倾角为55°，卫星的平均高度为20 200 km，运行周期为11 h 58 min。卫星用L波段的两个无线电载波向广大用户连续不断地发送导航定位信号，导航定位信号中含有卫星的位置信息，使卫星成为一个动态的已知点。在地球的任何地点、任何时刻，在高度角15°以上，平均可同时观测到6颗卫星，最多可达到9颗。
（2）GPS地面监控站主要由分布在全球的一个主控站、三个注入站和五个监测站组成。主控站根据各监 测站对GPS卫星的观测数据，计算各卫星的轨道参数、钟差参数等，并将这些数据编制成导航电文，传送到注入站，再由注入站将主控站发来的导航电文注入到相应卫星的存储器中。
（3）GPS用户设备由GPS接收机、数据处理软件及其终端设备（如计算机）等组成。GPS接收机可捕获到按一定卫星高度截止角所选择的待测卫星的信号，跟踪卫星的运行，并对信号进行交换、放大和处理，再通过计算机和相应软件，经基线解算、网平差，求出GPS接收机中心（测站点）的三维坐标。
2. GPS系统的特点
GPS导航定位以其高精度、全天候、高效率、多功能、操作简便、应用广泛等特点著称。
1.1 定位精度高
应用实践已经证明，GPS相对定位精度在50KM以内可达10-6，100-500KM可达10-7， 1000KM可达10-9。在300-1500m工程精密定位中，1小时以上观测的解其平面其平面 位置误差小于1mm，与ME-5000电磁波测距仪测定得边长比较，其边长较差最大为0.5mm， 校差中误差为0.3mm。
1.2 观测时间短
随着GPS系统的不断完善，软件的不断更新，目前，20KM以内相对静态定位，仅需15-20 分钟；快速静态相对定位测量时，当每个流动站与基准站相距在15KM以内时，流动站观 测时间只需1-2分钟，然后可随时定位，每站观测只需几秒钟。
1.3 测站间无须通视
GPS测量不要求测站之间互相通视，只需测站上空开阔即可，因此可节省大量的造标费用。 由于无需点间通视，点位位置可根据需要，可稀可密，使选点工作甚为灵活，也可省去 经典大地网中的传算点、过渡点的测量工作。
1.4 可提供三维坐标
经典大地测量将平面与高程采用不同方法分别施测。GPS可同时精确测定测站点的三维坐标。 目前GPS水准可满足四等水准测量的精度。
1.5 操作简便
随着GPS接收机不断改进，自动化程度越来越高，有的已达“傻瓜化”的程度；接收机的体积 越来越小，重量越来越轻，极大地减轻测量工作者的工作紧张程度和劳动强度。 使野外工作变得轻松愉快。
1.6 全天候作业
目前GPS观测可在一天24小时内的任何时间进行，不受阴天黑夜、起雾刮风、下雨下雪等气候的影响。
1.7 功能多、应用广
GPS系统不仅可用于测量、导航，还可用于测速、测时。测速的精度可达0。1M/S，测时 的精度可达几十毫微秒。其应用领域不断扩大
3. GPS在地形测量中的应用
1、传统的控制测量如三角测量、导线测量，要求点间通视，在实地选点的时候由于实地条件变化多段，做出来的导线不理想，从而影响精度。而GPS静态、快速静态相对定位测量无需点间通视能够高精度地进行各种控制测量。而且除了高精度的控制测量仍采用GPS静态相对定位技术之外，RT技术又大大提高作业效率，即可用于地形测图中的控制测量，地籍和房地产测量中的控制测量和界址点点位的测量。
常规控制测量如三角测量、导线测量，要求点间通视，在实地选点时非常不容易，而且精度不均匀， 外业中不知道测量成果的精度。GPS静态、快速静态相对定位测量无需点间通视能够高精度 地进行各种控制测量，但是需要时候进行数据处理，不能实时定位并知道定位精度，内业 处理后发现精度不合要求必须返工测量。而用RTK技术进行控制测量既能实时知道定位结果， 又能实时知道定位精度。这样可以大大提高作业效率。应用KRT技术进行实时定位 可以达到厘米级的精度，因此，除了高精度的控制测量仍采用GPS静态相对定位技术之外， RTK技术即可用于地形测图中的控制测量，地籍和房地产测量中的控制测量和界址点点位的测量。
地形测图一般是首先根据控制点加密图根控制点，然后在图根控制点上用经纬仪测图法 或平板仪测图法测绘地形图。近几年发展到用全球仪和电子手簿采用地物编码的方法，利用 测图软件测绘地形图。但都要求测站点与被测的周围地物地貌等碎部点之间通视，而且至少 要求2-3人操作。
采用RTK技术进行测图时，仅需一人背着仪器在要测的碎部点上呆上一、二秒钟并同时 输入特征编码，通过电子手簿或便携微机记录，在点位精度合乎要求的情况下，把一个区域 内的地形地物点位测定后回到室内或在野外，由专业测图软件可以输出所要求的地形图。 用RTK技术测定点位不要求点间通视，仅需一人操作，便可完成测图工作，大大提高了测图的工作效率。
3. RTK技术在地籍和房地产测量中的应用
地籍和房地产测量中应用RTK技术测定每一宗土地的权属界址点以及测绘地籍与房地产图， 同上述测绘地形图一样，能实时测定有关界址点及一些地物点的位置并能达到要求的厘米级精度。 将GPS获得的数据处理后直接录入GPS系统，可及时地精确地获得地籍和房地产图。但在影响 GPS卫星信号接收的遮蔽地带，应使用全站仪、测距仪、经纬仪等测量工具，采用解析法或 图解法进行细部测量。
在建设用地勘测定界测量中，RTK技术可实时地测定界桩位置，确定土地使用界限范围、 计算用地面积。利用RTK技术进行勘测定界放样是坐标的直接放样，建设用地勘测定界中 的面积量算，实际上由GPS软件中的面积计算功能直接计算并进性检核。避免了常规的 解析法放样的复杂性，简化了建设用地勘测定界的工作程序。
在土地利用动态检测中，也可利用RTK技术。传统的动态野外检测采用简易补测或平板仪 补测法。如利用钢尺用距离交会、直角坐标法等进行实测丈量，对于变通范围较大的地区 采用平板仪补测。这种方法速度慢、效率低。而应用RTK新技术进行动态监测则可提高检测 的速度和精度，省时省工，真正实现实时动态监测，保证了土地利用状况调查的现实性。
3 结束语
GPS定位技术在测量中的应用，给这一领域传统的野外测量作业带来了巨大的冲击，根据实际应用情况来看，使用这一先进技术带来了较好的经济和社会效益，也使得测量技术水平得到了显著提高。
1 GPS简介
1.1 GPS构成
GPS主要由空间卫星星座、地面监控站及用户设备三部分构成。
（1）GPS空间卫星星座由21颗工作卫星和3颗在轨备用衛星组成。24颗卫星均匀分布在6个轨道平面内，轨道平面的倾角为55°，卫星的平均高度为20 200 km，运行周期为11 h 58 min。卫星用L波段的两个无线电载波向广大用户连续不断地发送导航定位信号，导航定位信号中含有卫星的位置信息，使卫星成为一个动态的已知点。在地球的任何地点、任何时刻，在高度角15°以上，平均可同时观测到6颗卫星，最多可达到9颗。
（2）GPS地面监控站主要由分布在全球的一个主控站、三个注入站和五个监测站组成。主控站根据各监 测站对GPS卫星的观测数据，计算各卫星的轨道参数、钟差参数等，并将这些数据编制成导航电文，传送到注入站，再由注入站将主控站发来的导航电文注入到相应卫星的存储器中。
（3）GPS用户设备由GPS接收机、数据处理软件及其终端设备（如计算机）等组成。GPS接收机可捕获到按一定卫星高度截止角所选择的待测卫星的信号，跟踪卫星的运行，并对信号进行交换、放大和处理，再通过计算机和相应软件，经基线解算、网平差，求出GPS接收机中心（测站点）的三维坐标。
2. GPS系统的特点
GPS导航定位以其高精度、全天候、高效率、多功能、操作简便、应用广泛等特点著称。
1.1 定位精度高
应用实践已经证明，GPS相对定位精度在50KM以内可达10-6，100-500KM可达10-7， 1000KM可达10-9。在300-1500m工程精密定位中，1小时以上观测的解其平面其平面 位置误差小于1mm，与ME-5000电磁波测距仪测定得边长比较，其边长较差最大为0.5mm， 校差中误差为0.3mm。
1.2 观测时间短
随着GPS系统的不断完善，软件的不断更新，目前，20KM以内相对静态定位，仅需15-20 分钟；快速静态相对定位测量时，当每个流动站与基准站相距在15KM以内时，流动站观 测时间只需1-2分钟，然后可随时定位，每站观测只需几秒钟。
1.3 测站间无须通视
GPS测量不要求测站之间互相通视，只需测站上空开阔即可，因此可节省大量的造标费用。 由于无需点间通视，点位位置可根据需要，可稀可密，使选点工作甚为灵活，也可省去 经典大地网中的传算点、过渡点的测量工作。
1.4 可提供三维坐标
经典大地测量将平面与高程采用不同方法分别施测。GPS可同时精确测定测站点的三维坐标。 目前GPS水准可满足四等水准测量的精度。
1.5 操作简便
随着GPS接收机不断改进，自动化程度越来越高，有的已达“傻瓜化”的程度；接收机的体积 越来越小，重量越来越轻，极大地减轻测量工作者的工作紧张程度和劳动强度。 使野外工作变得轻松愉快。
1.6 全天候作业
目前GPS观测可在一天24小时内的任何时间进行，不受阴天黑夜、起雾刮风、下雨下雪等气候的影响。
1.7 功能多、应用广
GPS系统不仅可用于测量、导航，还可用于测速、测时。测速的精度可达0。1M/S，测时 的精度可达几十毫微秒。其应用领域不断扩大
3. GPS在地形测量中的应用
1、传统的控制测量如三角测量、导线测量，要求点间通视，在实地选点的时候由于实地条件变化多段，做出来的导线不理想，从而影响精度。而GPS静态、快速静态相对定位测量无需点间通视能够高精度地进行各种控制测量。而且除了高精度的控制测量仍采用GPS静态相对定位技术之外，RT技术又大大提高作业效率，即可用于地形测图中的控制测量，地籍和房地产测量中的控制测量和界址点点位的测量。
常规控制测量如三角测量、导线测量，要求点间通视，在实地选点时非常不容易，而且精度不均匀， 外业中不知道测量成果的精度。GPS静态、快速静态相对定位测量无需点间通视能够高精度 地进行各种控制测量，但是需要时候进行数据处理，不能实时定位并知道定位精度，内业 处理后发现精度不合要求必须返工测量。而用RTK技术进行控制测量既能实时知道定位结果， 又能实时知道定位精度。这样可以大大提高作业效率。应用KRT技术进行实时定位 可以达到厘米级的精度，因此，除了高精度的控制测量仍采用GPS静态相对定位技术之外， RTK技术即可用于地形测图中的控制测量，地籍和房地产测量中的控制测量和界址点点位的测量。
地形测图一般是首先根据控制点加密图根控制点，然后在图根控制点上用经纬仪测图法 或平板仪测图法测绘地形图。近几年发展到用全球仪和电子手簿采用地物编码的方法，利用 测图软件测绘地形图。但都要求测站点与被测的周围地物地貌等碎部点之间通视，而且至少 要求2-3人操作。
采用RTK技术进行测图时，仅需一人背着仪器在要测的碎部点上呆上一、二秒钟并同时 输入特征编码，通过电子手簿或便携微机记录，在点位精度合乎要求的情况下，把一个区域 内的地形地物点位测定后回到室内或在野外，由专业测图软件可以输出所要求的地形图。 用RTK技术测定点位不要求点间通视，仅需一人操作，便可完成测图工作，大大提高了测图的工作效率。
3. RTK技术在地籍和房地产测量中的应用
地籍和房地产测量中应用RTK技术测定每一宗土地的权属界址点以及测绘地籍与房地产图， 同上述测绘地形图一样，能实时测定有关界址点及一些地物点的位置并能达到要求的厘米级精度。 将GPS获得的数据处理后直接录入GPS系统，可及时地精确地获得地籍和房地产图。但在影响 GPS卫星信号接收的遮蔽地带，应使用全站仪、测距仪、经纬仪等测量工具，采用解析法或 图解法进行细部测量。
在建设用地勘测定界测量中，RTK技术可实时地测定界桩位置，确定土地使用界限范围、 计算用地面积。利用RTK技术进行勘测定界放样是坐标的直接放样，建设用地勘测定界中 的面积量算，实际上由GPS软件中的面积计算功能直接计算并进性检核。避免了常规的 解析法放样的复杂性，简化了建设用地勘测定界的工作程序。
在土地利用动态检测中，也可利用RTK技术。传统的动态野外检测采用简易补测或平板仪 补测法。如利用钢尺用距离交会、直角坐标法等进行实测丈量，对于变通范围较大的地区 采用平板仪补测。这种方法速度慢、效率低。而应用RTK新技术进行动态监测则可提高检测 的速度和精度，省时省工，真正实现实时动态监测，保证了土地利用状况调查的现实性。
3 结束语
GPS定位技术在测量中的应用，给这一领域传统的野外测量作业带来了巨大的冲击，根据实际应用情况来看，使用这一先进技术带来了较好的经济和社会效益，也使得测量技术水平得到了显著提高。