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1、摘要GPS即全球定位系统，是利用GPS接收机接收卫星信号实现导航定位的一种高新技术，其空间部分由24颗工作卫星和3颗备用卫星组成，卫星轨道高度20 200 km，这些卫星的空间布局可以保证在地球的任一点和任一时刻均可利用GPS信号接收机接收4颗以上卫星的信号。在公路工程中，运用GPS将使传统的公路测量方法发生根本的变革，对实现公路勘测设计的自动化水平具有重要意义。由于GPS测量有传统测量不可取代的优点，GPS测量在工程测量中的地位日益重要，因而GPS控制测量数据处理方法研究也越来越受到关注，本文GPS测量及数据处理主要探讨GPS实时动态技术（RTK）在公路勘测中的应用。数据处理方法有很多种，这
2、里只是简单谈谈自己在实习过程中的应用。关键词：GPS 公路勘测 数据处理方法 目录1、概述11.1 GPS概述11.2 GPS系统组成11.3 GPS测量中常用的坐标系统22、GPS控制测量外业数据采集52.1 观测工作依据的主要技术指标52.2 天线安置62.3 开机观测62.4 观测记录73、RTK的实际应用举例93.1 工程概况93.2 编制依据93.3 勘察任务及主要内容9勘查任务9工程范围图10丰宁主控点数据103.4 工程的实施12公路中线放桩123.42公路断面测量12断面测量数据下载与整理12使用RTK的注意事项134、结束语155、致谢16绪言RTK（Real - time
3、kinematic）实时动态差分法。这是一种新的常用的GPS测量方法，实时动态(RTK) 测量系统，是GPS 测量技术与数据传输技术的结合，是GPS 测量技术中的一个新突破。RTK测量技术是以载波相位观测量为根据的实时差分GPS 测量技术，其基本思想是： 在基准站上设置1 台GPS 接收机，对所有可见GPS 卫星进行连续地观测，并将其观测数据通过无线电传输设备，实时地发送给用户观测站。在用户站上，GPS 接收机在接收GPS卫星信号的同时，通过无线电接收设备，接收基准站传输的观测数据，然后根据相对定位原理，实时地解算整周模糊度未知数并计算显示用户站的三维坐标及其精度。通过实时计算的定位结果，便可
4、监测基准站与用户站观测成果的质量和解算结果的收敛情况，实时地判定解算结果是否成功，从而减少冗余观测量，缩短观测时间。以前的静态、快速静态、动态测量都需要事后进行解算才能获得厘米级的精度，而RTK是能够在野外实时得到厘米级定位精度的测量方法，它采用了载波相位动态实时差分方法，是GPS应用的重大里程碑，它的出现为工程放样、地形测图，各种控制测量带来了新曙光，极大地提高了外业作业效率。是将来野外测量技术的主要发展方向。本论文将着重探讨RTK在公路勘测中的应用，并以河北丰宁抽水蓄能电站上坝公路中线放桩及断面测量为例，具体分析RTK在工程中的应用，并分析结果。21、概述1.1 GPS概述 1973年美国
5、开始建立新一代卫星导航系统导航卫星定时测距全球定位系统(Navigation Timing and Ranging Global Positioning System，简称(GPS)，于1994年该系统全部建成并投入运行。GPS是一种能够定时和测距的空间交会定位的导航系统，可以向全球用户提供连续、实时、高精度的三维位置、三维速度和时间信息。经过几十年的发展和完善，GPS在科学技术研究和经济建设等许多领域己获得广泛应用，并对测量学的各个方面产生了极其深刻的影响。目前，这一定位技术己普遍应用在大地测量、工程测量、工程和地壳变形测量、地籍测量、航空摄影和海洋测绘、运载工具导航和管制、地壳运动监测、工
6、程变形监测、资源勘察、地球动力学等诸多测量领域。GPS系统的建立为测绘工作提供了一个崭新的定位测量手段。由于GPS定位技术具有精度高、速度快、成本低的显著优点，因而在城市与工程控制网的建立、更新与改造中得到了日益广泛的应用。应用GPS建立控制网，通常是采用载波相位的相对定位方法得到GPS基线向量，GPS控制网就是由GPS基线向量构成的测量控制网。与常规地面控制网相比，GPS控制网的数据处理有其自身的特点，其数据处理主要包括基线解算、网平差两部分，对于GPS工程控制网，还应考虑将坐标成果转换到工程实用的坐标系中。1.2 GPS系统组成GPS计划始于1973年 ，已于1994年进入完全运行状态(F
7、OC)。GPS的整个系统由空间部分、地面控制部分和用户部分所组成：图1GPS组成部分空间部分 GPS的空间部分是由24颗GPS工作卫星所组成，这些GPS工作卫星共同组成了GPS卫星星座，其中21颗为可用于导航的卫星，3颗为活动的备用卫星。这24颗卫星分布在6个倾角为55的轨道上绕地球运行。卫星的运行周期约为12恒星时。每颗GPS工作卫星都发出用于导航定位的信号。GPS用户正是利用这些信号来进行工作的。 控制部分 GPS的控制部分由分布在全球的由若干个跟踪站所组成的监控系统构成，根据其作用的不同，这些跟踪站又被分为主控站、监控站和注入站。主控站有一个，位于美国克罗拉多（Colorado）的法尔孔
8、（Falcon）空军基地，它的作用是根据各监控站对GPS的观测数据，计算出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；同时，它还对卫星进行控制，向卫星发布指令，当工作卫星出现故障时，调度备用卫星，替代失效的工作卫星工作；另外，主控站也具有监控站的功能。监控站有五个，除了主控站外，其它四个分别位于夏威夷（Hawaii）、阿松森群岛（Ascencion）迭哥伽西亚（Diego Garcia）卡瓦加兰（Kwajalein），监控站作用是接收卫星信号，监测卫星的工作状态；注入站有三个，它们分别位于阿松森群岛（Ascencion）、迭哥伽西亚（Diego Garcia）、卡瓦加兰（
9、Kwajalein），注入站的作用是将主控站计算出的卫星星历和卫星钟的改正数等注入到卫星中去。 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所组成。它的作用是接收GPS卫星所发出的信号，利用这些信号进行导航定位等工作。 以上这三个部分共同组成了一个完整的GPS系统。1.3 GPS测量中常用的坐标系统 （1）WGS-84WGS-84坐标系是目前GPS所采用的坐标系统，GPS所发布的星历参数就是基于此坐标系统的。WGS-84坐标系统的全称是World Geodical System-84（世界大地坐标系-84），它是一个地心地固坐标系统。 WGS-84坐标系统由美
10、国国防部制图局建立，于1987年取代了当时GPS所采用的坐标系统WGS-72坐标系统而成为GPS的所使用的坐标系统。 WGS-84坐标系的坐标原点位于地球的质心，Z轴指向BIH1984.0定义的协议地球极方向，X轴指向BIH1984.0的起始子午面和赤道的交点，Y轴与X轴和Z轴构成右手系。WGS-84系所采用椭球参数为： a = 6378137m f = 1/298.257223563（2）1954年北京坐标系1954年北京坐标系是我国目前广泛采用的大地测量坐标系。该坐标系源自于原苏联采用过的1942年普尔科夫坐标系。建国前，我国没有统一的大地坐标系统，建国初期，在苏联专家的建议下，我国根据当
11、时的具体情况，建立起了全国统一的1954年北京坐标系。该坐标系采用的参考椭球是克拉索夫斯基椭球，该椭球的参数为：a = 6378245m f = 1/298.3（3）1980年西安大地坐标系1978年，我国决定重新对全国天文大地网施行整体平差，并且建立新的国家大地坐标系统，整体平差是在新大地坐标系统中进行，这个坐标系统就是1980年西安大地坐标系统。1980年西安大地坐标系统所采用的地球椭球参数采用了IAG 1975年的推荐值，它们是：a = 6378140m f = 298.257表1椭球参数表WGS-84北京54西安80长半轴6378137.0637824506378140O扁率1.0/2
12、98.25722356310298310298257第一偏心率0.006694379990141320.00669342162296590.006694384999588 椭球的短轴平行于地球的自转轴（由地球质心指向1968.0 JYD地极原点方向），起始子午面平行于格林尼治平均天文子午面，椭球面同似大地水准面在我国境内符合最好，高程系统以1956年黄海平均海水面为高程起算基准。（4）站心地平直角坐标系以测站Pi在参考椭球体的法线方向为Z轴，以测站大地子午线北端与大地地平面交线为X轴，大地平行圈东端与大地地平面交线为Y轴，构成站心空间直角坐标系。由于这种坐标系与测区很好的结合，所以经常被采用。
13、2、GPS控制测量外业数据采集2.1 观测工作依据的主要技术指标GPS观测与常规测量在技术要求上有很大差别，各级GPS测量基本技术规定按表2执行，对城市及工程GPS控制在作业中应按表3有关技术指标执行。表2城市及工程GPS作业的基本技术要求项目方法等级二三四一级二级卫星截止高度角/()相对快速1515151515有效观测卫星总数/颗相对快速445454545观测时段数/个相对22221重复设站数/个快速2222时段长度/min相对快速906020451545154515采样间隔/s相对快速10601060106010601060PDOP相对快速66888表3 GPS测量基本技术规定级别项目BC
14、DE卫星截止高度角/()10151515同时观测有效卫星数/颗4444有效观测卫星总数/颗20644观测时段数/个321.61.5时段长度/min13802406040采样间隔/s3010-305-155-15注：计算有效观测卫星总数时，将各时段有效观测卫星数扣除其间重复卫星数观测时段长度，应为开始记录数据到结束记录的时间段。观测时段数1.6，指采用网观测模式时，每站至少观测一时段，其中二次设站点数应不少于GPS网点总数的60%。采用基于卫星定位连续运行基准站点观测模式时，可连续观测，但观测时间应不低于表中规定的各时间段观测时间的和。2.2 天线安置（1）在正常点位，天线基座安置在三脚架上，整平、对中后，天线架设在天线基座上。（2）刮风天气安置天线时，应将天线进行三方向固定，以防倒地碰坏。雷雨天气安置天线时，注意将其底座接地，以防雷击天线。（3）架设天线不宜过低，一般应距地面1m以上。天线架设好后，在圆盘天线间隔120的3个方向分别量取天线高，3次测量结果之差不应超过3mm，取其3次的平均值记入测量手簿，天线高取值至毫米。（4）在高精度GPS测量中，要求测定气象元素。每时段气象观测应不少于3次（时段开始、中间、结束）。气压读至0.1mbar，气温读至0.1，对一般城市及工程测量只记录天气状况。（5）复查点名并记入测量手簿将天线电缆与仪器
