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摘要：介绍了GPS的组成及定位原理,分析了GPS在工程测量中的优点,阐述了GPS在工程测量中的实施步骤,指出了应用GPS进行工程测量时的注意事项。
关键词：GPS；工程测量；应用
中图分类号：[TU198+.2]文献标识码： A 文章编号：
0引言
全球定位系统的全称是导航卫星定时测距/全球定位系统(Navigation Satellite Timing and Ranging/Global Posi-tioningSystem),通常所说的GPS是其字头缩写词NAVS-TAR/GPS的简称。它是一种可以通过定时和测距进行空间交会定点的导航系统,可向全球用户提供连续、实时、高精度的三维坐标、三维速度和时间信息。
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,测量用户还应有卫星接收设备。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60°,轨道和地球赤道的倾角为55°,卫星的轨道运行周期为11小时58分,这样可以保证在任何时间和任何地点地平线以上可以同时接收4~11颗GPS卫星发送出的信号。GPS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。
2GPS在工程测量中的实施
2.1选点与建立标志选点应满足以下条件
点位应选在交通方便、易于安置接收设备的地方,且视场要开阔;GPS点应避开对电磁波接收有干扰的物体,如微波站、电视台、高压线、大面积水域等。
2.2外业观测
2.2.1天线安置
天线安置的内容包括对中、整平、定向和量测天线高。进行静态相对定位时,天线应架设在三角架上,并安置在标志中心的上方直接对中,天线基座上的圆水准气泡须居中。定向是使天线的定向标志线指向正北,定向誤差一般≤±3°-5°。天线高是指天线的相位中心至观测点标志中心的垂直距离。
2.2.2观测作业
观测作业的主要任务是捕获GPS卫星信号对其进行跟踪、接收和处理,以获取所需的定位信息和观测数据。天线安置完成后,将GPS接收机安置在距天线不远的安全处,接通接收机与电源、天线的连接电缆,经检查无误后,在约定的时间打开电源,启动接收机进行观测。
2.2.3观测记录
观测记录的方式一般有两种:①由接收机自动形成,并保存在接收机存储器中供随时调用和处理;②测量手簿,由观测人员填写。观测记录是GPS定位的原始数据,也是进行后续数据处理的唯一依据,必须要真实、准确。
2.3成果校核与数据处理
观测成果应进行外业校核,这是确保外业观测质量和实现预期定位精度的重要环节。观测任务结束后,必须及时对观测数据的质量进行校核,对于外业预处理成果,要按《规范》要求严格检查、分析,以便及时发现不合格成果,并根据情况采取重测或补测措施。成果校核无误后,即可进行内业数据处理。内业数据处理过程大体可分为:预处理,平差计算,坐标系统的转换或与已有地面网的联合平差。
3GPS在工程测量实施中的注意事项
（1）开机后必须等卫星跟踪灯慢闪,表示正在跟踪4颗或4颗以上卫星后才可以按下数据存储键。（2）数据存储灯开始会长亮表示正在存储,然后慢闪表示已存储够快速静态数据;需要注意的是外业观测过程中应时常注意查看数据存储灯和电池LED指示灯,如果数据存储灯快闪表示正在存储但数据快满,灯熄表示停止存储,数据PC卡已满;电池LED指示灯绿色表示正在使用,黄色表示正待用,常亮表示够用,绿灯慢闪表示低电,黄灯慢闪表示坏的,灯关闭表示无电。（3）外业观测后应及时导出所测数据,删除多余数据并为第二天留出记录空间。（4）GPS仪器的选用要选择精度不低于基线精度5mm+1×10-6、高程精度10 mm+2×10-6,性能较为稳定且受外界环境因素影响小的GPS。（5）GPS高程测量观测时要充分考虑影响GPS测量精度,诸如GPS图形结构、电离层影响、正确量取天线高等因素。最大程度地减少误差影响。（6）外业实施过程中,要经常连测一些已知水准点,随时进行高程比较,以避免气候等不确定因素引起的观测数据粗差。（7）GPS高程测量虽然经过科学的数据处理可以保证精度满足需要,但由于搜集或建立测区重力成果,数字高程模型,重力场模型等资料不是一件轻而易举的事情,况且GPS高程测量数据经过处理才能达到相应等级的高程精度,再者相关规范也无明确规定,所以建议在生产中应有选择地使用GPS高程测量技术。
5 结束语
综上所述，GPS 定位系统应用于工程测量中，具有无需通视、定位精度高、观测时间短、可全天候工作、可提供三维坐标及操作简单等优点，大大提高了工作效率，保证了工程测量的精度。目前，随着卫星定位服务系统（CORS）的建立和 GPS软硬件的不断更新，GPS 定位系统在工程测量中有着广阔的应用前景，为工程测量质量提供了有利的保障，具有明显的经济和社会效益。
参考文献：
[1]管国斌. 对中小城镇 GPS 控制网中几个问题的探讨[J].浙江测绘,2003(2).
[2]刘大杰. 全球定位系统 (GPS) 的原理与数据处理[M].上海:同济大学出版社,1996.
[3]北京市测绘设计研究院. CJJ73—97.全球定位系统城市测量技术规程[S].北京:中国建筑工业出版社,1997.
关键词：GPS；工程测量；应用
中图分类号：[TU198+.2]文献标识码： A 文章编号：
0引言
全球定位系统的全称是导航卫星定时测距/全球定位系统(Navigation Satellite Timing and Ranging/Global Posi-tioningSystem),通常所说的GPS是其字头缩写词NAVS-TAR/GPS的简称。它是一种可以通过定时和测距进行空间交会定点的导航系统,可向全球用户提供连续、实时、高精度的三维坐标、三维速度和时间信息。
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,测量用户还应有卫星接收设备。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60°,轨道和地球赤道的倾角为55°,卫星的轨道运行周期为11小时58分,这样可以保证在任何时间和任何地点地平线以上可以同时接收4~11颗GPS卫星发送出的信号。GPS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。
2GPS在工程测量中的实施
2.1选点与建立标志选点应满足以下条件
点位应选在交通方便、易于安置接收设备的地方,且视场要开阔;GPS点应避开对电磁波接收有干扰的物体,如微波站、电视台、高压线、大面积水域等。
2.2外业观测
2.2.1天线安置
天线安置的内容包括对中、整平、定向和量测天线高。进行静态相对定位时,天线应架设在三角架上,并安置在标志中心的上方直接对中,天线基座上的圆水准气泡须居中。定向是使天线的定向标志线指向正北,定向誤差一般≤±3°-5°。天线高是指天线的相位中心至观测点标志中心的垂直距离。
2.2.2观测作业
观测作业的主要任务是捕获GPS卫星信号对其进行跟踪、接收和处理,以获取所需的定位信息和观测数据。天线安置完成后,将GPS接收机安置在距天线不远的安全处,接通接收机与电源、天线的连接电缆,经检查无误后,在约定的时间打开电源,启动接收机进行观测。
2.2.3观测记录
观测记录的方式一般有两种:①由接收机自动形成,并保存在接收机存储器中供随时调用和处理;②测量手簿,由观测人员填写。观测记录是GPS定位的原始数据,也是进行后续数据处理的唯一依据,必须要真实、准确。
2.3成果校核与数据处理
观测成果应进行外业校核,这是确保外业观测质量和实现预期定位精度的重要环节。观测任务结束后,必须及时对观测数据的质量进行校核,对于外业预处理成果,要按《规范》要求严格检查、分析,以便及时发现不合格成果,并根据情况采取重测或补测措施。成果校核无误后,即可进行内业数据处理。内业数据处理过程大体可分为:预处理,平差计算,坐标系统的转换或与已有地面网的联合平差。
3GPS在工程测量实施中的注意事项
（1）开机后必须等卫星跟踪灯慢闪,表示正在跟踪4颗或4颗以上卫星后才可以按下数据存储键。（2）数据存储灯开始会长亮表示正在存储,然后慢闪表示已存储够快速静态数据;需要注意的是外业观测过程中应时常注意查看数据存储灯和电池LED指示灯,如果数据存储灯快闪表示正在存储但数据快满,灯熄表示停止存储,数据PC卡已满;电池LED指示灯绿色表示正在使用,黄色表示正待用,常亮表示够用,绿灯慢闪表示低电,黄灯慢闪表示坏的,灯关闭表示无电。（3）外业观测后应及时导出所测数据,删除多余数据并为第二天留出记录空间。（4）GPS仪器的选用要选择精度不低于基线精度5mm+1×10-6、高程精度10 mm+2×10-6,性能较为稳定且受外界环境因素影响小的GPS。（5）GPS高程测量观测时要充分考虑影响GPS测量精度,诸如GPS图形结构、电离层影响、正确量取天线高等因素。最大程度地减少误差影响。（6）外业实施过程中,要经常连测一些已知水准点,随时进行高程比较,以避免气候等不确定因素引起的观测数据粗差。（7）GPS高程测量虽然经过科学的数据处理可以保证精度满足需要,但由于搜集或建立测区重力成果,数字高程模型,重力场模型等资料不是一件轻而易举的事情,况且GPS高程测量数据经过处理才能达到相应等级的高程精度,再者相关规范也无明确规定,所以建议在生产中应有选择地使用GPS高程测量技术。
5 结束语
综上所述，GPS 定位系统应用于工程测量中，具有无需通视、定位精度高、观测时间短、可全天候工作、可提供三维坐标及操作简单等优点，大大提高了工作效率，保证了工程测量的精度。目前，随着卫星定位服务系统（CORS）的建立和 GPS软硬件的不断更新，GPS 定位系统在工程测量中有着广阔的应用前景，为工程测量质量提供了有利的保障，具有明显的经济和社会效益。
参考文献：
[1]管国斌. 对中小城镇 GPS 控制网中几个问题的探讨[J].浙江测绘,2003(2).
[2]刘大杰. 全球定位系统 (GPS) 的原理与数据处理[M].上海:同济大学出版社,1996.
[3]北京市测绘设计研究院. CJJ73—97.全球定位系统城市测量技术规程[S].北京:中国建筑工业出版社,1997.