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1、（此文档为word格式，下载后您可任意编辑修改！）目 录摘要IAbstractII前 言11 GPS测量模式概述21.1 静态定位31.2 动态定位42 GPS在平面控制测量中的应用62.1 GPS静态定位技术布设首级平面控制网72.2 GPS测量的测前准备102.2.1 GPS测量的外业准备102.3 GPS测量的实施112.3.1 选点埋石122.3.2 实地观测132.3.3 GPS测量数据处理142.3.4 GPS网平差202.3.5 GPS定位成果的坐标转换222.4 采用GPS动态定位技术加密首级平面控制网242.4.1 建立基准站252.4.2 设置流动站252.4.3 内业处理
2、262.5 GPS动态测量技术可行性分析262.6 GPS静态定位技术布设水准控制网273 小结28致 谢31参考文献32前 言科学技术的发展如此之飞速,测绘技术的发展也日新月异，在测绘领域表现在GPS定位技术的作业方法也发生了很大的变化。GPS以其全天候作业、自动化程度高、定位精度高、高效益、提供三维坐标资料、观测时间短等显著特点赢得了广大测绘工作者的信赖，现已成功应用于工程测量、大地测量、航空摄影测量、变形监测、资源调查等诸多领域。在公路工程建设过程中用GPS静态或快速静态测量方法进行沿路线总体控制测量，既可以为勘测阶段测绘带状地形图，也可以为路线的纵面和平面提供测量依据；为隧道和桥梁的施
3、工阶段建立施工控制网。但以上仅仅是在公路工程测量中GPS定位技术应用领域的初级阶段。公路工程与其他工程相比有其自身的特点：测区范围狭窄、测量线路长。投影变形误差因沿线各点与中央子午线距离不同而不同。因此，选定中央子午线进行高斯投影计算时，对于线路总长可达几十甚至几百公里的经线跨度较大的公路控制网而言，工程各部分的投影变形分布由于沿线长度的不同而使分布不均匀，这就必须对引起这种控制点点位投影变形误差进行理论分析和研究后，采取有效补救措施，找出使公路测量控制网中各部分的点位精度满足现代公路勘测与施工要求的有效的方法途径；对于一般的公路工程由于经线跨度不大，这种变形所引起的误差可以忽略不计，因为一般
4、都在工程所要求的限差之内。大地计算是在参考椭球面上进行，而公路测量是在地面上进行的。因此，必需把地面上的观测数据换算到参考椭球面上后才可以得到有效的测量数据。由于测量计算的基准线与基准面分别是参考椭球面法线和参考椭球面，而地面观测值的基准线和基准面分别是铅垂线和大地水准面。因此，必须将地面观测值换算到以参考椭球面和参考椭球面法线为基准的参考椭球面上，从而换算改正就包括以上两部分的改正。在公路测量中,GPS因其应用新而有其更好的发展潜力，所以又会出现一些新的从来没见过的问题。本论文就是针对GPS定位技术在具体公路测量应用中遇到的几个问题进行结果分析，进而进行分析论证得出最佳的解决方案。经过理论分
5、析，本文对影响长度投影变形误差给出了改正公式，并给出几种抵偿坐标系统对于投影变形误差超出规范要求的情况进行选择。以上本文所论述的几个问题，常常出现在公路工程测量中，因而其对其它的公路工程测量具有很大的现实意义；另外，在理论上，在解算问题时引入最小二乘拟合数学模型也是很少见的。1 GPS测量模式概述依据参考点的不同GPS定位系统分为：相对定位和绝对定位两种测量模式。按照用户GPS信号接收机在作业中的不同状态可分为：静态定位和动态定位。静态定位是GPS系统在进行定位观测的过程中，待测点（GPS信号接收机）的位置是固定不变的，处于相对的静止状态。动态定位是GPS系统在进行定位观测的过程中，用户GPS
6、信号接收机处于相对的运动状态。我们常说的绝对定位就是确定所要确定的未知点离地球质心的位置，并在在WGS-84坐标系统中表示出来。静态绝对定位技术是在接收机天线处于静止状态下，确定观测站坐标的方法。这种测量方法可以测定卫星至观测站之间的伪距，在不同历元连续地同步观测不同的卫星，从而获得充分的多余观测数据。测后通过数据处理求得观测站的绝对坐标。相对定位就是在WGS-84坐标系统中确定待测点相对于某一已知参考点的相对位置。即要求同步观测相同GPS卫星的GPS信号接收机至少有2台，以便确定两台GPS信号接收机天线之间的相对位置（坐标差）。相对定位的类型又可分为：静态定位和动态定位。相对定位的优缺点：优
7、点：定位精度高缺点：多台接收共同作业， 作业复杂 数据处理复杂 不能直接获取绝对坐标1.1 静态定位 普通静态定位 快速静态定位 Go and Stop 基线长度的中误差 快速确定整周未知数 动态定位 动态定位中整周未知数的确定 静态初始化 动态初始化（OTF） 实时动态定位（RTK Real Time Kinematic） 单基准站RTK 多基准站RTK（网络RTK） 依据GPS在作业中的不同状态分为：静态定位和动态定位。 我们常说的静态定位就是GPS定位系统在正进行定位观测时，其位置始终在一个地点不动的观测方式。由于GPS定位系统中的待测点的位置在进行静态测量时是视为固定不变的。因此预提高
8、定位精度就应该通过增加多余观测来达到测量精度。GPS静态定位的基本模式主要有三种，它们分别是载波相位测量法，伪距法定位测量和射电干涉测量法。在GPS定位系统中GPS静态定位是精度最高的一种定位模式。而载波相位观测法在静态定位测量中是最常用的一种定位方法。载波相位测量方法是将接收机本振参考信号的相位差与GPS接收机所接收到的卫星载波信号作为测量的观测量。定位精度由于测距码的码元长度较长而不是很高。虽然相对测距码的码元长度，GPS信号的载波波会稍微短一些，但如果测量载波的相位值，就可以大大提高定位精度。伪距法是在某一时刻由GPS信号接收机测出四颗以上的GPS卫星的伪距以及已知的卫星位置，求定天线所
9、在点的三维坐标，三维坐标的求定可以通过采用空间距离后方交会的方法。其定位精度低，P码的测距精度30cm，C/A码的测距精度3m左右 。因此，对于一般的用户，因为其要求的定位精度不高，所以其定位精度是可以的。伪距法定位技术的基本原理是卫星根据自身的时钟发出某一结构的测距码，其传播t时间后到达GPS信号接收机，GPS信号接收机在自己的时钟控制下并通过时延器记下延迟时间T后，会产生一组与卫星自身的时钟发出的测距码结构完全相同的测距码即复制码。将这两组测距码进行相关处理，调整延迟时间下，使自相关系数、复制码和接收到的来自GPS卫星的测距码对齐，GPS卫星信号的发送时间t与复制码的延迟时间T是相等的，将
10、光速c和时间t相乘，就可以求出GPS信号接收机到卫星的伪距。通过观察得到的卫星与GPS信号接收机的伪距和通过对已知GPS卫星的运行参数进行处理，即可以计算得到在WGS-84坐标系下待测点的坐标。 我们常说的射线干涉测量法就是用地面上的接收机跟踪一定视场内可以跟踪观测的GPS卫星，然后将接收机观测到的卫星信号进行特定的处理后得到数据流的观测方法。静态定位按定位速度的快慢分为：快速静态测量和常规静态测量两种测量模式。快速静态测量这种模式将载波相位观测值作为观测量，它的基准站是安置有GPS信号接收机的已知测站，并对所有可见卫星连续跟踪观测。移动站接收机按照事先标定好的观测站的顺序，对每个测站依次观测
11、数分钟。在测量地籍、测量工程、建立及其加密控制网等中这种测量模式被常常用到。 值得我们注意的是这种方法必须满足流动站与基准站相距不应超过20km的要求；确保在观测时段内可供观测的卫星数有5颗以上。我们常说的常规静态测量就是要用到两台或两台以上GPS信号接收机，同时对4颗以上卫星进行同步观测。也就是将一台GPS信号接收机分别在一条或数条基线的两端安置，根据基线长度和测量等级的不同，根据规范的要求，各个时段必须满足观测时间达到3刻钟以上。这样其其相对定位精度就一般可达5mm1ppm。1.2 动态定位我们常说的动态定位就是在GPS定位系统定位观测的整个过程中，用户GPS信号接收机处于相对的运动状态。
12、 在GPS定位系统的动态定位系统和静态定位系统中，根据其定位时的基准点选取的不同又可以分为绝对定位和相对定位两种定位方式。 我们常说的GPS动态定位技术就是通过天上的GPS卫星发射的信号发送到地面上的接收机，实时地解算得到地面上的待定点的位置。GPS动态定位精度将随着GPS信号接收机和数据处理模型的不断改进而不断提高。就目前GPS卫星定位技术的发展来看，GPS动态定位技术由于具有多种多样的速度、可以为各种各样不同要求的用户服务、短时性的数据、可以实时地进行定位、多变性的精度要求等特点将比静态定位技术有着更广泛的应用前景。我们常说的单点动态定位是将GPS信号接收机固定在一个不断运动着的物体上，从
13、而不断地接收卫星发来的定位信息，通过接收机内部的解算处理软件，实时地得到运动轨迹的位置在信息，我们又称为绝对动态定位。我们常说的准动态测量就把是一台GPS信号接收机安置在一个已知测站上，将该测站作为基准站，然后跟踪观测所有的能被观测到的卫星的位置，通过特定的接收机内部的数据处理软件，得到待定点的定位信息的方法。移动站上的接收机数据初始化处理后，依次跟踪观测各待测测站点的数个历元数据。与快速静态测量方法相比，其不同点具体表现在：移动站在迁站过程中要求对接收的卫星信号不能失锁；观测时间不一样；采用特定软件进行已知点的初始化处理。在工程的定位及测量碎部点、加密开阔地区的控制网、测量线路及测量剖面图等
14、我们常常采用准动态测量这种模式。另外的一种连续动态测量模式是将一台GPS信号接收机安置在一个基准点上，对所有可以被观测到的卫星连续进行跟踪观测也是属于这种模式。流动站上的GPS信号接收机连续运动前必须初始化处理，以实现对所有可见卫星进行连续的跟踪观测，并按指定的时间间隔自动记录数据。必须注意的是，这种方法要求确保有5颗以上卫星在观测时间段内可供观测；基准点与流动点之间的距离必须小于20km的范围内。在精确测定道路的中心线、精密地测定运动着的目标的轨迹、测量航道、剖面等时也常常采用这种测量方法。所谓的后处理差分动态定位是用户对接收到的数据进行事后的处理分析得到定位结果。而实时差分动态定位技术是对
15、实时得到的数据通过数据链实时结算得到要得到的定位数据。其观测原理与实时差分动态定位相同。但它们还是有区别的，主要表现在：后处理差分技术在联机处理流动站和基准站GPS信号接收机所采集的定位数据之前要进行定位观测，才可以确定流动站的实时位置。而实时差分需要建立无线电数据传输装置在流动站和基准站之间，这样要得到流动站的实时位置就需要利用数据链将基准站和流动站的观测数据进行实时联机处理。实时差分动态定位技术是假定已知测区的坐标转换参数和基准站的位置，通过在基准站和流动站建立数据链，联合观测流动站和基准站，通过结算实时得到流动站的位置数据。一般我们将动态载波相位测量技术和伪距差分动态定位技术作为实时差分动态定位技术的两种主要测量方法。另外，普遍采用的载波相位观测方法不仅在静态测量中可以用，也可以在动态定位中用，但它们的原理是相同的，但必须要求GPS信号接收机在初始化后且必须确保连续跟踪至少四颗以上的卫星，才能确定流动站的实时位置，并且才可以使定位精度满足要求。RTK（Real Time Kinematic）就是通过实时地对载波相位进行观测得到实时的相位观测值，并以此为数
