GPS定位系统在建筑工程测量中的应用措施|gps定位系统登录

　　摘要：GPS全球定位系统作为新形式测量系统，已广泛用于大地测量、工程测量、航空摄影测量以及地形测量等各个方面。GPS全球定位系统 (GlobalPositioningSystem)在公路工程测量中的应用，在最近的两年得到了迅速推广，这主要依赖于GPS系统可以向全球任何用户全天候地连续 提供高精度的三维坐标、三维速度和时间信息等技术参数。
　　关键词：全球定位系统；工程测量；特点；应用
　　中图分类号: TU74 文献标识码:A
　　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，测量用户当然还应有卫星接收设备.
　　空间卫星群GPS的空间卫星群由24颗约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接收4～1l颗GPS卫星发送出的信号。
　　GPS的地面控制系统：GPSS的地面控制系 统包括一个主控站、三个注入站和五个监测 站，主控站的作用是根据各监控站对 GPS的 观测数据计算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中 去；同时还对卫星进行控制，向卫星发布指令。调度备用卫星等。监控站的作用是接收卫星信号，监测卫星工作状态。注入站的作用是将主控站计算的数据注入到卫星中去。GPS地 面控制系统主要设立在大西洋、印度洋、太平洋和美国本土。
　　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。
　　l GPS定位原理
　　GPS系统是一种采用距离交会法的卫星导 航定位系统。在需要的位置 P点架设GPS接收机，在某一时刻ti同时接收了3颗 (a、b、c)以上的GPS卫星所发出的导航电文，通过 一系列数据处理和计算可求得该时刻GPS接 收机至 GPS卫星的距离sap 、sbp 、scp，同样 通过接收卫星星历可获得该时刻这些卫星在空间的位置 ( 三维坐标) 。从而用距离交会的方法求得p点的维坐标 ( xp，yp，zp ) ，其数学式为：
　　sap 2 = [ ( xp－ xa ) 2 + ( yp －ya ) 2 + ( zp + za ) 2]
　　sbp 2 = [ (xp－ xb ) 2 + ( yp －yb ) 2 + ( zp + zb ) 2]
　　sep 2 = [ ( xp －xe ) 2 + ( yp - ye ) 2 + ( zp + zc ) 2]
　　式 中 ( xa ，ya ，za )，( xb ，yb ，zb )，(xc ，ye ，zc )分别为卫星a，b，c在时刻t i 的 空间直角坐标。在 GPS测量中通常采用两类坐标系统：一类是在空间固定的坐标系统；另一类是与地球体相固联的坐标系统，称地固坐标系统，我们在公路工程控制测量中常用地固坐标系统。有利于表达地面控制点的位置和处理GPS观测成果 ，因此在测量中被得到了广泛的应用。
　　2 GPS测量的技术特点
　　相对于常规的测量方法来讲，GPS测量有高以下特点 ：
　　2.1 测站之间无需通视
　　测站问相互通视一直是测量学的难题。GPS这一特点，使得选点更加灵活方便。但测站上空必须开阔，以使接收GPS卫星信号不受干扰。
　　2.2定位精度高一般双频GPS接收机基线解精度为5mm+ 1ppm，而红外仪标称精度为5mm+ 5ppm，GPS测量精度与红外仪相当，但随着距离的增长，GPS测量优越性愈加突出。大量实验证明，在小于50k m的基线上，其相对定位精度可12×10-6, 而在100～500km的基线上可达10-6～10-6。
　　2.3观测时间短
　　观测时间短采用GPS布设控制网时每个测站上的观测时间一般在30～40min左右，采用快速静态定位方法，观测时间更短。例如使 用接收机的rtk法可在5s以内求得测点坐标。
　　2.4提供三维坐标
　　G P S测量在精确测定观测站平面位置的同时，可以精确测定观测站的大地高程
　　2.5操作简便 G P S测量的自动化程度很高。
　　目前 G P S接 收机已趋小型化和操作傻瓜化，观测人员只需将天线对中整平，量取天线高打开电源即可进行自动观测，利用数据处理软件对数据进行处理即求得测点三维坐标。而其它观测工作如卫星的捕获、跟踪观测等均由仪器自动完成。
　　3G P S卫星定位系统在工程测量中的应用
　　3.1G P S测量的技术设计
　　( 1 )设计依据：G P S测量的技术设计主要依据1999年建设部发布的行业标准《贼市测
　　量规范》、1997年建设部发布的行业标准《全球定位系统城市测量技术规程》及工程测量合同有关要求制定的。
　　( 2 )设计精度： 根据工程需要和测区情况，选择城市或工程二级 GPS网作为测区首级控制网。要求平均边长小于1km， 最弱边相对中误差小于1／10000， GP S接收机标称精度的固定误差a ≤1 5 m m， 比例误差系数 b ≤2 0× l 0-7
　　( 3 )设计基准和网形：控制网共12个点，其中联测已知平面控制点2个，高程控制点5个。采用3台GP S接收机观测 ，网形布设成边连式。
　　( 4 )观测计划 ：根据 G P S卫星的可见预报图和几何图形强度 ( 空问位置因子PDOP)，
　　选择最佳观测时段 ( 卫星多于4颗，且分布均匀，PDOP值小于6 ) ，并编排作业调度表。
　　3.2 GPS测量的外业实施
　　( 1 )选点 G P S测量测站点之间不要求一定通视，图形结构也比较灵活，因此，点位选择比较方便。但考虑 GPS测量的特殊性，并顾及后续测量，选点时应着重考虑 ：a.每点最好与某一点通视，以便后续测量工作的使用；b.点周围高度角15°以上不要有障碍物，以免信号被遮挡或吸收；c.点位要远离大功率无线 电发射源、高压电线等，以免电磁场对信号的干扰；d.点位应选在视野开阔、交通方便、有利扩展、易于保存的地方，以便观测和13后使用；e.选点结束后，按要求埋设标石，并填写点之记。
　　( 2 )观测 根据 GPS作业调度表的安排进行观测 ，采取静态相对定位 ，卫星高度角 15° ，时段长度45 min ，采样间隔10s 。在3个点上同时安置 3台接收机天线 ( 对中、整平、 定向) ，量取天线高，测量气象数据，开机观 察，当各项指标达到要求时，按接收机的提示输入相关数据，则接收机自动记录，观测者填 写测量手簿。
　　3 .3GPS测量的数据处理GPS网数据处理分为基线解算和网平差两个阶段 ，采用随机软件完成。通过GPS在测量中的应用，得到如下体会：
　　( 1 )GPS控制网选点灵活 ，布网方便，基本不受通视、网形的限制 ，特别是在地形复杂、通视困难的测区，更显其优越性。但由于测区条件较差 ，边长较短 ( 平均边长不300m) 。基线相对精度较低，个别边长相对精度大于 1/10000。因此，当精度要求较高时，应避免短边，无法避免时，要谨慎观测。
　　( 2 )GPS接收机观测基本实现了自动化、智能化，且观测时间在不断减少，大大降低了作业强度，观测质量主要受观测时卫星的空间分布和卫星信号的质量影响。但由于各别点的选定受地形条件限制，造成树木遮挡 ，影响对卫星的观测及信号的质量，经重测后通过。因此，应严格按有关要求选点，择最佳时段观 测，并注意手机、步话机等设备的使用。
　　( 3 )GPS测量的数据传输和处理采用随机软件完成 ，只要保证接收卫星信号的质量和已知数据的数量、精度，即可方便地求出符合精度要求的控制点三维坐标。但由于联测已知高程点较少 ( 仅联测 5个) ，致使控制点高程精度较低。因此 ，要保证控制点高程的精度 ，必须联测足够的已知高程点。通过以上分析，GPS系统在工程测量上将有很大的发展与空间，为工程施工质量提供了有利的保障。
　　参考文献
　　[1]尚福强.GPS定位技术在建筑工程测量中的应用.[期刊论文] 《中国科技纵横》，2010年1期.
　　[2]成桂静.GPS在工程测量中的应用.[期刊论文] 《山西建筑》，2009年1期.