GPS应用

GPS应用（共12篇）

GPS应用 篇1

1 概述

卫星定位是利用已知卫星的精确位置坐标和距离确定目标的位置的方法。GPS是利用导航卫星进行测距、测速和定时,为全球范围内海陆空各用户提供高精度三维位置和时间信息的空间无线电导航系统。由于卫星发送的信号精度、编码方法和传输制式等参数对定位精度有巨大影响,尤其在军事领域,为防止受制于人,各个有能力的科技强国,纷纷发射自己的卫星,建立自己的卫星导航系统。目前,全球主要的卫星导航系统有美国GPS、俄罗斯GLONASS、欧洲伽利略、中国北斗星系统,GPS系统得到了广泛应用。

1.1 卫星导航系统的组成

卫星导航系统由三部分组成:空间部分、地面控制部分、用户部分。空间部分由24颗卫星组成;地面部分由地面跟踪站组成,主要任务跟踪、调控卫星、注入修正参数。用户部分由接收机、数据处理软件及相应的用户设备组成。接收卫星发送的信号,利用信号进行导航定位工作。

1.2 定位原理和方法

定位方法有多种,经常使用的有多点交会法。按接收方式分为主动式和被动式。按测量方法分为距离交会和方位交会。

1.2.1 主动距离交会式

不需要目标知道,由卫星主动完成。

(1)单颗卫星通过激光测距方法,通常可测出目标距离和方位。其最大优点是单点测距,一个站即可实现定位。

(2)在同一时间由不同地点的卫星对目标进行激光测距,根据测得的距离交会,交点即为目标位置。存在的问题:激光测距是通过测定发射与接收激光的时间差,实现测距,需要发射功率大,而反射信号随目标形状变化,信号弱、易受干扰,目标周围其他物体产生的杂波难以分辨、不易滤除。

1.2.2 主动方位交会式

利用两颗卫星,如图1,测出

1.2.3 主动定位法

同一时间只能测一个目标,卫星资源浪费大,通常用于特殊目的,如军事、制导等。

1.2.4 被动式定位法

利用卫星广播发送信号,目标自带接收机实现定位法。此法广泛用于民用场合,GPS正是这一方法。

2 GPS工作原理和定位

GPS采用交互定位原理。已知几个点的距离,则可求出未知点所处的位置。对GPS而言,已知点是空间卫星,未知点是地面某一目标。卫星的距离由卫星信号传播时间来测定,将传播时间乘以光速可求出距离为:S=ct(c为光速,t为传输时间)。

GPS系统由24颗距地球表面约2万km的卫星组成,其中21颗用于导航,3颗用于备用,1995年4月达到全运行状态。每个卫星发射导航定位信息,该信息包括卫星ID编码、卫星运行轨道信息、卫星钟修正数、以及其他一些系统参数。GPS接收机利用此信息计算某一时刻卫星位置,测出时间差,从而确定用户位置。导航信息通常被称为广播星历。一个GPS接收机同时接收4颗卫星,就可以解算出径、纬度和高度。

基本的问题是要求卫星和接收机具有精确的时钟,要求卫星和接收机之间的同步精度达到纳秒级,通常很难做到。卫星数量少,政府动用国家资源,可高成本投入,采用高精度的原子钟,误差极小。而接收机数量大、成本小,一般采用石英钟,会产生较大的误差。

(1)直接定位法:根据接收机到不同卫星的距离求出接收机位置S1=c(T-T1)S2=c(T-T2)S3=c(T-T3)

式中:S1-到1#卫星距离;S2-到2#卫星距离;S3-到3#卫星距离;T-卫星信号发送时间;T1-接收到1#卫星信号的时间;T2-接收到2#卫星信号的时间;T3-接收到3#卫星信号的时间;c-光速30万km/s;

(2)差分定位法:直接定位法,主要的问题是用户接收机的时间精度是有限的,由于电磁波速度30万km/s,而时间上的微小误差就会导致测量距离精度巨大的误差。由于用户接收机受成本、体积的限制,通常采用石英晶体作为振荡源的定时系统,其特点是时间累积误差较大,但在短期内基本保持不变,时间误差率可达10-9,因此根据这一特性,人们可采用差分定位法消除误差。从而使廉价的接收机也可获得高精度的数据。卫星导航信息的内容主要包括:信息发布的天文时间、卫星的精确坐标和按照规定格式发布的同步信号。接收机在同步信号的最后一个脉冲,读取时间、坐标信息并存储,经过以下计算,求得结果。

式中:S1-目标到1#卫星距离;S2-目标到2#卫星距离;S3-目标到3#卫星距离;T-卫星信号发送时间;T1-接收机收到1#卫星信号的时间;T2-接收机收到2#卫星信号的时间;T3-接收机收到3#卫星信号的时间;c-光速300000km/s;Δt-接收机时间误差。

这里要注意S1、S2、S3由于接收机的时间误差,其实是具有较大误差的距离参数。但距离差S1-S2和S1-S3是克服了时间系统误差的参数,误差精度可达10-9。cΔt-为系统误差;通过距离差运算,可将系统误差消除。

以平面图为例:

式中:A、B为实测值,假定为常数。

设接收机坐标为x,y。卫星坐标分别为:(x1,y1),(x2,y2),(x3,y3)。

则有:

公式(4)和(5)分别为双曲线方程。解该方程组,可求出x,y值。

随着科技的发展,这种复杂的数学运算,由嵌入接收机的计算机完成已不是难事。计算机根据多颗卫星发送的参数,经过多次运算,优化组合,去伪存真,最终给出最佳结果。

3 AGPS系统

GPS定位系统,接收机在同一地点需要观测到4颗卫星,在条件受限的情况下如立交桥下、建筑物内不易实现。同时由于卫星能源有限,发射功率不大。接收机距离卫星很远,需要很高的灵敏度,接收机的功率消耗较大。

利用卫星导航原理,在地面建立若干基准站,由基准站发射导航信号,接收机根据不同基准站信号时间差和基准站位置参数,即可求出自己的坐标(网络辅助GPS定位系统)。由于接收机离基准站较近,所需发射、接收功率比较小,接收机体积可以做得很小,待机时间很长。主要的问题是,需要建立许多基准站,才能覆盖大部分面积。这就需要大量的投资。目前,GSM移动电话蜂窝站,已遍布全球,可以利用现有的蜂窝站建成导航基准站,只是在现有的设备基础上,适当增加功能,实现起来十分容易。接收机亦可嵌入GSM移动手机内,实现一机多能。

利用卫星导航和基准站导航混合型,可减少地形、地貌的影响实现较准确定位。

4 应用

由于GPS定位系统是广播发送,用户接收机数量不受限制。同一时间可多个用户使用,互不影响。发送的信息免费使用,且其用途广泛,因此在医疗救助、防盗、科考探险、航海、旅游、结合电子地图GIS实现汽车导航、地质勘查、安全保卫等国民生活中得到大量的应用。

4.1 医疗救助

据联合国统计,世界人口已突破67亿,其中60岁以上的老年人已超过6.7亿。这些人自助能力差,已成为社会的一个问题。随着技术进步,给这些弱势群体配备GPS定位系统设备,在突发事件发生时,可发现情况、确定方位,以便得到及时救助。

4.2 安全保卫

世界各国要人,往往是恐怖袭击的主要目标,为此安全保卫人员能够实时跟踪重要对象,才能及时部署保卫措施,做到万无一失。在奥运会、洲运会、世博会、高峰论坛等大型聚会场所,各国首脑、政要目标多、级别高。国家保卫部门可在其交通工具上安装GPS,随时了解动向,预研、预判,及时安排警力。

4.3 武器制导

通常将目标坐标输入弹上计算机,导弹在飞行中根据卫星定位系统不断修正运行轨迹,以使其准确到达目标坐标,引爆弹头。目标坐标的获取,可采用敌后侦察、地图定位、激光测距等手段。对一些重要建筑物、机场、发射场等很容易获取其坐标。而对于一些临时出现的目标、移动目标,可采用观察所测定法,先由GPS定位装置确定观察所坐标,然后通过观察所激光测距仪,测出距离、方位,从而推算出目标坐标。

参考文献

[1]中国咨询投资网.中国GPS导航市场分析[DL]

[2]黎连业.安全防范工程设计与施工技术[M].北京:中国电力出版社,2008.

GPS应用 篇2

实习报告

专 业：12级测绘工程专业

班 级：1220502 姓 名：方 明

学 号：201220050208 指导教师：吴良才

目录

一、前言.............................................................................................................3

1.1 实习目的.................................................................................................3

1.2 实习内容.................................................................................................3

1.3 实习分组情况.........................................................................................3

二、GPS接收机认识学习.................................................................................4

2.1 实验目的要求........................................................................................4

2.2 仪器设备及精度指标...........................................................................4

2.3 实验步骤及操作.....................................................................................4

三、GPS静态相对定位数据采集.....................................................................5

3.1 技术设计.................................................................................................5

3.2 测区情况及测前准备.............................................................................5

3.3 选点情况.................................................................................................5

3.4 观测的作业要求.....................................................................................6

3.5 具体操作步骤.........................................................................................6

四、GPS静态相对定位数据处理.......................................................................7

4.1 数据传输.....................................................................................................7

4.2 数据处理.....................................................................................................7

4.2.1 数据导入.............................................................................................7

4.2.2 基线解算.............................................................................................7

4.2.3 自由网无约束平差...............................................................................8

4.3 成果输出报表..............................................................................................8

五、基站架设以及RTK测图............................................................................9

5.1 实验目的要求.........................................................................................9

5.2 仪器设备.................................................................................................9

5.3 RTK测图步骤.........................................................................................9

5.3.1 基准站设置....................................................................................9

5.3.2 移动站设置....................................................................................9

5.3.3 点测量............................................................................................9

5.3.4 数据传输.......................................................................................10

5.4 南方CASS绘图....................................................................................10

六、实习体会.....................................................................................................11

一、前言.1 实习目的

通过实习，结合课堂教学我们可以掌握GPS接收机的操作方法，掌握利用GPS技术进 行控制测量、地形测量和放样等测绘工作方法。加深对课堂所学理论知识的理解，产生对GPS测量技术的感性认识，并培养和提高利用所学理论知识动手解决实际问题的能力。

1.2 实习内容

这次实习的主要实习内容主要有四项：

1．GPS接收机认识实习；熟悉南方灵锐S86 GPS接收机的基本操作，对GPS接

收机工作原理有个认识。

2．GPS静态相对定位数据采集；在校区进行GPS网的布设，并进行静态相对定

位数据采集。

3.GPS静态相对定位数据处理；利用南方GPS接收机数据处理软件，对所采集的样本

数据进行基线解算和网平差。

4.基站架设以及RTK测图，利用GPS RTK测量技术进行碎部点测量，并用数据处理软

件对采集的数据进行处理。以组为单位，进行地形图的绘制。

1.3 实习分组情况



本次实习班级分6组进行 

本组成员情况介绍：

组长：方 明

组员：郭建雄、陈亚栋、付超远、帅苏芳、邹辉霞、王安迪 

静态采集的数据以组为单位，每个组数据一样； 

动态测量RTK测图以组为单位，每个组一份图。

二、GPS接收机认识学习

2.1 实验目的要求

(1)了解GPS接收机组成的各个部分（接收机天线、主机及其操作面板、电源

等）及其连接；

(2)掌握GPS接收机数据采集的操作，包括整平对中、开机、输入点号、天

线高、查看接收机工作状态、关机等；

(3)通过认识实习，为以后的GPS静态相对定位和RTK测图实习做好知识和技

术上的准备。

2.2 仪器设备及精度指标

本次实习采用南方灵锐S86 GPS接收机

接收机的精度指标：

静态平面精度：3mm+1ppm

静态高程精度：5mm+1ppm

RTK平面精度：1cm+1ppm RTK高程精度：2cm+1ppm

2.3 实验步骤及操作

（1）安置仪器：在任意点上放置三角架，安放基座和天线，整平对中；（2）天线与主机的连接；

（3）熟悉开机、关机、量取天线高；主机面板菜单的各项功能；输入点 号、天线高，查看接收机工作状态等。

三、GPS静态相对定位数据采集

3.1 技术设计依据

依据GPS测量规范及实习任务书，具体内容为：

（1）等级：国家E级；

（2）点数：4个点组成两个三角行，有同步环有异步环；（3）GPS控制点：依据ECIT CAMP GPS 2014网点选择；

（4）成果：以:组为单位，完成设计、选点、观测，每人分别进行数据处理

和质量控制，并提交各自的结果。

3.2 测区概况及测前准备

测区概况：本次实习测区范围为东华理工大学广兰校区，测区内总体地势较为平坦，部分地区有较大起伏，利于基准站和移动站的架设，但由于校区内树木、房屋等高大地物的影响，导致接收机接收卫星信息叫空旷地区差些。

测前准备：通过一天时间将控制点位选好，以备静态测量时使用。其次，需要分配每个小组的任务，并将测量时的一些注意事项协调好。然后，通过GPS接受仪器对所选的控制点进行测量，每个点位保证观测两个时段。当外业测量结束后，运用南方GPS处理软件进行内业计算，得出每个控制点的坐标和高程

3.3 选点情况

小组选点情况如图： JX51——0001（北门）

JX52——0002（国防科技楼旁）JX54——0004（西大门）JX64——0005（东大门）

3.4 观测的作业要求

（1）观测的时段长度≥45min,几何图形强度因子PDOP<6；

（2）天线的对中误差≤3mm，天线应整平：基座上的圆气泡居中，天线定向

标志应指向正北，定向误差不宜超过±5°；

（3）观测组应按调度规定时间进行作业，保证同步观测同一组卫星； ④每时段开机后应量取天线高，并及时输入点名（点号）及天线高，关机后

再量取一次天线高作校核，两次互差<3mm,取平均值作为最后结果，并

记录在外业观测记录纸上；

（4）仪器工作正常后，应及时填写外业观测记录纸中的有关内容；

（5）作业期间，观测人员不能擅自离开测站，并应防止仪器受震动或被移动，防止人和其他物体靠近天线，遮挡卫星信号。雷雨过境时应关机停测，并卸下天线以防雷击；

（6）观测中应保证接收机工作正常，数据记录正确，观测结束后，应及时将

数据下载到计算机上。

3.5 具体操作步骤

（1）在选好的观测站点上安放三脚架。注意观测站周围的环境必须符合以下的条件，即净空条件好，远离反射源，避开电磁场干扰等。因此，安放时用

户应尽量避免将接收机放在树荫、建筑物下，也不要在靠近接收机的地方

使用对讲机，手提电话等无线电设备。

（2）小心打开仪器箱，取出基座及对中器，将其安放在脚架上，在测点上对中、整平基座。

（3）从仪器箱中取出接收机，将其安放在对中器上，并将其锁紧，再分别取出

采集器及其托盘，将它们安装在脚架上。

（4）按开机键。三秒之内按F1进入设置工作模式。

（5）进入设置工作模式后选择静态模式，然后修改截止角（15°），采样频率

10s，采样模式为自动（6）按F1确定就可以采集了

（7）注意仪器在采集的时候data键会闪烁，要是没有闪烁那就可能仪器的存储已满，要进行删除里面以前的数据。

（8）开始进行观测，要记住开始时间，量取仪器高。

四、GPS静态相对定位数据处理

4.1 数据传输

 用数据线让接收机与计算机连接

 利用“灵锐助手”或者与接收机机型对应的软件传输数据  修改点名以及天线高

4.2 数据处理

4.2.1 数据导入

应用南方测绘GPS数据处理软件

新建一个工程，用于存储文件，增加观测数据将数据都导入。

4.2.2 基线解算

常用设置中将截止角设为15度，历元间隔为10。然后处理全部基线。处理完毕后查看每条基线的整数解，若其小于3，则需要查看此基线的基线残差图，去除部分多余的卫星观测数据，进行单独处理这条基线，直到整数解满足大于3的条件为止。7

4.2.3 自由网无约束平差

首先进行网平差设置，选中三维平差、二维平差、水准高程拟合，重置中央子午线为117度，高程拟合方案为曲面拟合。之后进行网平差，生成成果报告。

4.3 成果输出报表（见附录）

五、基站架设以及RTK测图

5.1 实验目的要求

（1）掌握基准站的架设；

（2）掌握RTK系统的构成，基准站和流动站组成的各部件及其连接；（3）掌握RTK基准站和流动站的位置；（4）掌握RTK测图的基本原理；

（5）掌握南方CASS成图的 软件的使用。

5.2 仪器设备

南方灵锐S86 GPS接收机；S730手簿；脚架、基座；对中杆。

5.3 RTK测量的基本步骤

5.3.1基准站设置

在已知点上架设脚架，固定基座，严格对中整平后，测量仪器高。开机，将接

收机调整为基准站模式，设置差分格式为CMR、电台频道为3。观察DX和

TX指示灯，TX灯闪表示基准站向外发送数据，DX灯闪表示基准站接收卫星

信号。

5.3.2移动站设置

（1）将移动站主机连接在碳纤维对中杆上，将接收天线接在主机上，调节GPS

接收机至移动站模式。

（2）打开主机，主机开始自动初始化和搜索卫星，当达到一定条件后，主机上

的RX指示灯开始1秒闪1次，表明已经收到基准站差分信号。

（3）打开手簿，启动工程之星软件。

（4）设置文件保存路径，新建文件和文件。

（5）连接仪器，搜索到移动站对应的接收机信号，通过蓝牙将移动站和手簿连

接在一起。

（6）电台设置。

（7）设置移动参数：设置差分格式，CMR，设置天线高。

5.3.3 点测量

将对中杆放在目标点上，使水准器的气泡置中。当达到固定解时按下手

簿上的A键进行点的采集；按两下手簿上的B键可以查看采集的点的坐标等。

5.3.4 数据传输

在野外采集的数据都会自动保存在手簿的“我的电脑→Flashdisk→Jobs”中。

我们需要的测量成果文件是以*.dat为后缀的文件，此文件自动存储在我们新

建工程文件下的DATA文件中。

5.4 南方CASS绘图

打开南方CASS→绘图处理→展野外测点点号→将测量成果文件.dat导入CASS中。

根据草图将图完成。

展野外点点号分布图（成果图见附录）

六、实习体会

这次实习中最主要的就是GPS静态测量。GPS静态测量，是利用测量型GPS接收机进行定位测量的一种。主要用于建立各种的控制网。进行GPS静态测量时，认为GPS接收机的天线在整个观测过程中的位置是静止，在数据处理时，将接收机天线的位置作为一个不随时间的改变而改变的量，通过接收到的卫星数据的变化来求得待定点的坐标。在测量中，GPS静态测量的具体观测模式是多台接收机在不同的测站上进行静止同步观测，时间由40分钟到十几小时不等。通过实习，熟悉并熟练掌握GPS仪器的使用及进行控制测量的基本方法, 巩固课堂所学知识，加深对测量学的基本理论的理解。了解GPS原理以及在测绘中的应用,能够用有关理论指导作业实践，做到理论与实践相统一，提高分析问题、解决问题的能力，从而对控制测量学的基本内容得到一次实际应用，使所学知识进一步巩固、深化。学会GPS进行控制测量的基本方法并对GPS数据的处理，培养实际动手能力。

经过了这次实习我们认识到GPS静态相对定位对网形选择的要求是很高的。首先在选择基线时要注意在任意三角形内所选基线至少有两点要相互通视。再就是流动点和基准点的距离不能超过20KM。在进行对中和正平，保证接线连接正确之后，准备开机。要保证进行测量的几组，同时开机，确保测量的准确性。测量的时候，要记录仪器高、点位置和时间段。我们采取的时间段是60分钟，所以一次测量60分钟之后，进行换站，下一步测量。

附录1

GPS静态数据处理成果输出报表

GPS静态数据网型

东华理工大学GNSS网平差结果 施工单位：12级测绘工程 负 责 人：方明

负 责 人：2014年12月14日

2014年12月14日

文件名

观测日期

开始

结束

点名

天线高

天线高

机号

00013482.STH 2014年12月14日 13时57分 14时57分 0001

1.5774

1.5000

W1386782639

00023481.STH 2014年12月14日 12时40分 13时40分 0002

1.4971

1.4200

W1386782643

00023482.STH 2014年12月14日 13时56分 14时56分 0002

1.4971

1.4200

W1386782643

00043481.STH 2014年12月14日 12时40分 13时42分 0004

1.4981

1.4210

W1386782658

00053481.STH 2014年12月14日 12时40分 13时42分 0005

1.4238

1.3470

W1386789841

00053482.STH 2014年12月14日 13时56分 14时57分 0005

1.4238

1.3470

W1386789841

基线简表

中误差 水平

垂直

X增量

Y增量

Z增量

长度

相

对误差

00013482-00023482 观测量L1 L2 P2同步时长 59分钟 历元间隔:10 高度截止角:15.0 三差解

0.012 0.008 0.009

-0.031

0.063

0.039

0.080

1/7 双差浮点解

0.012 0.008 0.009

229.450

101.620

13.463

251.307

1/21148 双差固定解 33.44 0.009 0.003 0.009

229.470

101.623

13.465

251.327

1/27627

中误差 水平

垂直

X增量

Y增量

Z增量

长度

相

对误差

00043481-00023481 观测量L1 L2 P2同步时长 59分钟 历元间隔:10 高度截止角:15.0 三差解

0.011 0.008 0.008

-0.000

0.001

0.000

0.001

1/0 双差浮点解

0.011 0.008 0.008

-4.642

-146.737

236.273

278.170

1/24904 双差固定解 16.43 0.012 0.004 0.011

-4.639

-146.720

236.276

278.163

1/23309

中误差 水平

垂直

X增量

Y增量

Z增量

长度

相

对误差

00053481-00023481 观测量L1 L2 P2同步时长 60分钟 历元间隔:10 高度截止角:15.0 三差解

0.006 0.005 0.004

368.991

-29.742

348.149

508.180

1/87354 双差浮点解

0.009 0.007 0.006

368.781

-29.570

348.240

508.080

1/58062 双差固定解 10.51 0.011 0.003 0.010

368.792

-29.578

348.226

508.078

1/46900

中误差 水平

垂直

X增量

Y增量

Z增量

长度

相

对误差

00053482-00023482 观测量L1 L2 P2同步时长 59分钟 历元间隔:20 高度截止角:15.0 三差解

0.010 0.007 0.007

0.028

-0.058

-0.035

0.073

1/8 双差浮点解

0.010 0.007 0.007

368.795

-29.631

348.201

508.067

1/52151 双差固定解

4.51 0.017 0.010 0.014

368.804

-29.586

348.230

508.091

1/30255

中误差 水平

垂直

X增量

Y增量

Z增量

长度

相

对误差

00053481-00043481 观测量L1 L2 P2同步时长 61分钟 历元间隔:10 高度截止角:15.0 三差解

0.009 0.007 0.006

0.028

-0.059

-0.036

0.074

1/8 双差浮点解

0.009 0.007 0.006

373.414

117.144

111.955

407.056

1/43572 双差固定解 10.53 0.011 0.005 0.010

373.431

117.135

111.947

407.066

1/35563

中误差 水平

垂直

X增量

Y增量

Z增

量

长度

相

对误差

00013482-00053482 观测量L1 L2 P2同步时长 60分钟 历元间隔:10 高度截止角:15.0 三差解

0.012 0.011 0.003

-136.186

132.812

-335.497

385.673

1/33339 双差浮点解

0.047 0.046 0.010

-138.597

131.763

-334.890

385.644

1/8138 双差固定解 17.95 0.026 0.016 0.021

-139.362

131.213

-334.766

385.626

1/14570 重复基线报告

基 线 名

质量

中误差

X

Y

Z

基线长 相对

误差 长度较差 长度限差

重复基线

0.0127

0.0064

0.0039

0.0022

508.0843

25.0ppm

12.72

8.61

00053481-00023481

10.51 0.0108

368.7917

-29.5778

348.2256

508.0780

1/46900

00053482-00023482

4.51 0.0168

368.8045

-29.5856

348.2299

508.0907

1/30255

剔除基线后重复基线

剔除基线后重复基线

0.0127

0.0064

0.0039

0.0022

508.0843

25.0ppm

12.72

8.61

00053481-00023481

10.51 0.0108

368.7917

-29.5778

348.2256

508.0780

1/46900

00053482-00023482

4.51 0.0168

368.8045

-29.5856

348.2299

508.0907

1/30255

基线解详细情况

1.00013482--00023482 Gnss基线解算结果 Ver 1.00 基线 双差固定解 测

站:(0001)输入文件: E:FM0013482.STH 天线高(m): 1.577 x(m)

-2438212.785

lat(dms)N

30.6626

y(m)

5038645.862

lon(dms)E

49 20.8231

z(m)

3047244.057

(m)

H

37.5513 测

站:(0002)输入文件: E:FM0023482.STH 天线高(m): 1.497 x(m)

-2437983.315

lat(dms)N

31.1784

y(m)

5038747.485

lon(dms)E

49 11.5805

z(m)

3047257.522

(m)

H

36.5929 到测站 0001 基线 0002 标准误差(m):

协方差距阵 :

dx

dy

dz Vector

0.0000000

0.0000000

0.0000000

dx(01)

dy(01)

dz(01)

dx(01)

0.128859

dy(01)

-0.153390

0.216384

dz(01)

-0.098772

0.127520

0.086694 correlations for baseline 1: Solution

Sigma

dx(m)

229.470

0.001

dy(m)

101.623

0.002

dz(m)

13.465

0.001

Rms :0.009 RDOP : 0.7 2.00043481--00023481 Gnss基线解算结果 Ver 1.00 基线 双差固定解 测

站:(0004)输入文件: E:FM0043481.STH 天线高(m): 1.498 x(m)

-2437980.118

lat(dms)N

22.2589

y(m)

5038895.429

lon(dms)E

49 09.1001

z(m)

3047016.611

(m)

H

36.3779 测

站:(0002)输入文件: E:FM0023481.STH

天线高(m): 1.497 x(m)

-2437984.756

lat(dms)N

31.0194

y(m)

5038748.708

lon(dms)E

49 11.6087

z(m)

3047252.887

(m)

H

35.8813 到测站 0004 基线 0002 标准误差(m):

协方差距阵 :

dx

dy

dz Vector

0.0000000

0.0000000

0.0000000

dx(01)

dy(01)

dz(01)

dx(01)

0.009383

dy(01)

-0.011732

0.028912

dz(01)

-0.006502

0.013966

0.010384 correlations for baseline 1: Solution

Sigma

dx(m)

-4.639

0.000

dy(m)

-146.720

0.000

dz(m)

236.276

0.000

Rms :0.012 RDOP : 0.2 3.00053481--00023481 Gnss基线解算结果 Ver 1.00 基线 双差固定解 测

站:(0005)输入文件: E:FM0053481.STH 天线高(m): 1.424 x(m)

-2438352.487

lat(dms)N

18.1747

y(m)

5038771.479

lon(dms)E

49 23.4406

z(m)

3046900.967

(m)

H

25.1927 测

站:(0002)输入文件: E:FM0023481.STH 天线高(m): 1.497 x(m)

-2437983.695

lat(dms)N

31.0170

y(m)

5038741.901

lon(dms)E

49 11.6828

z(m)

3047249.193

(m)

H

28.3274 到测站 0005 基线 0002 标准误差(m):

协方差距阵 :

dx

dy

dz Vector

0.0110654

-0.0079144

-0.0147435

dx(01)

dy(01)

dz(01)

dx(01)

0.004117

dy(01)

-0.009768

0.028109

dz(01)

-0.005605

0.015705

0.012466 correlations for baseline 1: Solution

Sigma

dx(m)

368.792

0.000

dy(m)

-29.578

0.000

dz(m)

348.226

0.000

Rms :0.011 RDOP : 0.2 4.00053482--00023482 Gnss基线解算结果 Ver 1.00 基线 双差固定解 测

站:(0005)输入文件: E:FM0053482.STH 天线高(m): 1.424 x(m)

-2438352.769

lat(dms)N

18.3310

y(m)

5038772.497

lon(dms)E

49 23.4336

z(m)

3046907.022

(m)

H

29.0133 测

站:(0002)输入文件: E:FM0023482.STH 天线高(m): 1.497 x(m)

-2437983.964

lat(dms)N

31.1736

y(m)

5038742.911

lon(dms)E

49 11.6755

z(m)

3047255.252

(m)

H

32.1393 到测站 0005 基线 0002 标准误差(m):

协方差距阵 :

dx

dy

dz Vector

0.0000000

0.0000000

0.0000000

dx(01)

dy(01)

dz(01)

dx(01)

0.032554

dy(01)

-0.017935

0.073446

dz(01)

-0.003098

0.051306

0.067329 correlations for baseline 1: Solution

Sigma

dx(m)

368.804

0.001

dy(m)

-29.586

0.001

dz(m)

348.230

0.001

Rms :0.017 RDOP : 0.4 5.00053481--00043481 Gnss基线解算结果 Ver 1.00 基线 双差固定解 测

站:(0005)输入文件: E:FM0053481.STH 天线高(m): 1.424 x(m)

-2438352.564

lat(dms)N

18.1756

y(m)

5038771.619

lon(dms)E

49 23.4409

z(m)

3046901.085

(m)

H

25.3891 测

站:(0004)输入文件: E:FM0043481.STH 天线高(m): 1.498

x(m)

-2437979.134

lat(dms)N

22.2575

y(m)

5038888.754

lon(dms)E

49 09.1746

z(m)

3047013.032

(m)

H

29.0135 到测站 0005 基线 0004 标准误差(m):

协方差距阵 :

dx

dy

dz Vector

0.0000000

0.0000000

0.0000000

dx(01)

dy(01)

dz(01)

dx(01)

0.011608

dy(01)

-0.012613

0.036045

dz(01)

-0.008014

0.020908

0.019445 correlations for baseline 1: Solution

Sigma

dx(m)

373.431

0.000

dy(m)

117.135

0.000

dz(m)

111.947

0.000

Rms :0.011 RDOP : 0.3 6.00013482--00053482 Gnss基线解算结果 Ver 1.00 基线 双差固定解 测

站:(0001)输入文件: E:FM0013482.STH 天线高(m): 1.577 x(m)

-2438212.770

lat(dms)N

30.6629

y(m)

5038645.855

lon(dms)E

49 20.8227

z(m)

3047244.061

(m)

H

37.5411 测

站:(0005)输入文件: E:FM0053482.STH 天线高(m): 1.424 x(m)

-2438352.131

lat(dms)N

18.3358

y(m)

5038777.068

lon(dms)E

49 23.3391

z(m)

3046909.294

(m)

H

33.4700 到测站 0001 基线 0005 标准误差(m):

协方差距阵 :

dx

dy

dz Vector

-0.0011845

0.0030725

-0.0028063

dx(01)

dy(01)

dz(01)

dx(01)

0.087910

dy(01)

-0.046121

0.041155

dz(01)

-0.019636

0.021542

0.021158 correlations for baseline 1: Solution

Sigma

dx(m)

-139.362

0.002

dy(m)

131.213

0.001

dz(m)

-334.766

0.001

Rms :0.026 RDOP : 0.4 环闭合差报告

闭合环最大节点数：

闭合环总数：

同步环总数：

异步环总数：

超限闭合环数

闭合差最大值

0.0426

闭合差最小值

0.0076 相对 闭合差最大值

37.18ppm 相对 闭合差最小值

6.38ppm 同步环情况：

环号

环 总 长

相对误差

△Xmm

△Ymm

△Zmm

△边长mm 分量限差 闭合

限差 环中的点

1145.0429

24.384Ppm

27.4783

-4.6999

1.5553

27.9207

15.71

27.22

环中的点:0005 0002 0001

1193.3078

6.375Ppm

0.2438

-7.1701

-2.5303

7.6074

15.72

27.24

1.05

1.82

环中的点:0005 0002 0004 异步环情况：

环号

环 总 长

相对误差

△Xmm

△Ymm

△Zmm

△边长mm 分量限差 闭合

限差 环中的点

1145.0302

37.175Ppm

40.2415

-12.5484

5.9247

42.5669

15.71

27.22

环中的点:0005 0002 0001

1193.3205

11.993Ppm

-12.5194

0.6783

-6.8997

14.3109

15.72

27.24

环中的点:0005 0002 0004 重复基线报告

基 线 名

质量

中误差

X

Y

Z

基线长 相对

误差 长度较差 长度限差

重复基线

0.0127

0.0064

0.0039

0.0022

508.0843

25.0ppm

12.72

8.61

00053481-00023481

10.51 0.0108

368.7917

-29.5778

348.2256

508.0780

1/46900

00053482-00023482

4.51 0.0168

368.8045

-29.5856

348.2299

508.0907

1/30255

剔除基线后重复基线

剔除基线后重复基线

0.0127

0.0064

0.0039

0.0022

508.0843

25.0ppm

12.72

8.61

00053481-00023481

10.51 0.0108

368.7917

-29.5778

348.2256

508.0780

1/46900

00053482-00023482

4.51 0.0168

368.8045

-29.5856

348.2299

508.0907

1/30255 剔除的基线 禁

用：

自动剔除：

WGS84-坐标系下经典自由网平差平差结果 三维自由网平差单位权中误差: 0.029221(米)三维自由网平差基线及其改正

基

线

名

基线△X

基线△Y

基线△Z

△X改正mm △Y改正mm △Z改正mm

相对误差

平差后距离

改正限差 中误差

00013482--00023482

229.4703

101.6227

13.4650

-5.9328

0.3451

-2.1013

1:19422

251.3213

9.03

0.0129 00043481--00023481

-4.6385

-146.7202

236.2764

0.2035

2.0581

1.1757

1:21378

278.1634

9.04

0.0130 00053481--00023481

368.7917

-29.5778

348.2256

0.9284

-1.6851

1.2379

1:43430

508.0796

9.13

0.0117 00053482--00023482

368.8045

-29.5856

348.2299

-11.8348

6.1633

-3.1316

1:29259

508.0796

9.13

0.0174 00053481--00043481

373.4305

117.1353 3.4269

2.5924

1:32056

407.0685

9.08

0.0127 00013482--00053482

-139.3617

131.2130-10.5182

2.5855

1:13905

385.6077

9.07

0.0277平差后Wgs84坐标和点位精度

ID 状态

X

Y

Y偏移mm

Z偏移mm

点名

0001 固定

-2438213.388

5038647.108

0.000

0.000

0001 0002

-2437983.923

5038748.731

6.070

4.137

0002 0004

-2437979.285

5038895.449

6.555

4.500

0004 0005

-2438352.716

5038778.310

5.148

3.722

0005 ID 状态

B

L B偏移(秒)L偏移(秒)

H偏移mm

点名

0001 固定

28.72518405N 1***E

111.9466

0.4811

-334.7664

33.3803

Z

X偏移mm 3047244.815

0.000

3047258.278

5.544

3047022.001

5.781

3046910.052

5.304

H

39.129

0.00000

0.00000

0.000

0001 0002

28.72532730N 1***E

38.172

0.00006

0.00012

8.435

0002 0004

28.72289385N 1***E

38.666

0.00007

0.00013

8.930

0004 0005

28.72175999N 1***E

35.038

0.00006

0.00012

7.363

0005 当前坐标系统: WGS-1984 椭球长半径: 6378137.000000

椭球扁率:1/298.257223563 控制等级： E级-2009

M0: 1.000000

H=：0.000(投影高)B0:

0.000000000N

L0=：

0.000000000E(中央子午线)117.000000000E

N0: 0.000000(北向加)

E0=：500000.000(东向加)采用网配合法进行转换

基

线

名

△X改正mm △Y改正mm 相对误差

距离

0001--0002

1:42532

251.3590

0004--0002

1:82385

278.2069

0005--0002

1:182001

508.1501

0005--0004

1:116584

407.1166

0001--0005

1:72263

385.6467 单位权中误差 0.003457(米)平差后坐标和点位精度

ID

X坐标

Y坐标

rms(mm)

dx(mm)

dy(mm)

点 名

0001

3179378.7443

384954.3345

0.0000

0.0000

0.0000

0001 0002

3179397.1034

384703.6468

2.7498

1.3409

2.4007

0002 0004

3179128.0444

384632.8916

3.1338

1.5946

2.6978

0004 0005

3178998.5339

385018.8592

2.8169

1.3797

2.4559

0005 1 参数拟合高程

-0.000000

内符合精度中误差±0.000(mm)拟合后高程残差

点号

正常高(高程)

大地高

正常高(拟合)

差值

Rms(mm)

0001

39.1287

0.0000 拟合高程

ID

正常高(高程)

0002

38.1719

0004

38.6662

0005

35.0378

ID

坐标 X

Lat.Lon.x y h

点

0001

3179378.7443

28.72518405N

1***E * * *

0002

3179397.1034

28.72532730N

1***E

0004

3179128.0444

28.72289385N

1***E

0005

3178998.5339

28.72175999N

1***E

39.1287

39.1287

0.0000

大地高

Rms(mm)

点 名

38.1719

8.4352

0002 38.6662

8.9297

0004 35.0378

7.3632

0005

坐标 Y

高 程

名

384954.3345

39.1287

0001

384703.6468

38.1719

0002

384632.8916

38.6662

0004

385018.8592

35.0378

0005 24

附录2

RTK测图点号及坐标

001,00000000,384983.352,3179258.388,24.782 002,00000000,384982.228,3179284.114,24.810 003,00000000,384984.536,3179282.615,24.793 004,00000000,384992.104,3179277.030,24.648 005,00000000,384994.232,3179279.274,24.050 006,00000000,384997.522,3179283.010,24.051 007,00000000,384994.857,3179285.124,24.250 008,00000000,384985.841,3179285.911,24.591 009,00000000,384989.185,3179292.067,24.590 010,00000000,384986.048,3179296.221,24.649 011,00000000,384984.459,3179298.969,24.653 012,00000000,384984.363,3179301.941,24.667 013,00000000,384984.097,3179304.278,24.730 0***,384983.206,3179307.216,24.691 0***,384980.643,3179311.237,24.706 016,00000000,384976.694,3179315.085,24.777 0***,384974.732,3179318.235,24.783 018,00000000,384973.817,3179330.321,24.853 019,00000000,384972.542,3179348.210,25.135 020,00000000,384970.604,3179374.640,25.514 021,00000000,384969.578,3179389.635,25.736 022,00000000,384967.745,3179415.863,26.145 023,00000000,384969.097,3179418.054,26.256 024,00000000,384967.310,3179436.000,26.717 025,00000000,384963.459,3179439.396,26.496 026,00000000,384962.671,3179439.521,26.530 027,00000000,384956.330,3179440.206,26.540 028,00000000,384955.456,3179440.325,26.524 029,00000000,384954.378,3179433.756,26.497 030,00000000,384955.167,3179423.775,26.271 031,00000000,384956.944,3179399.009,25.966 032,00000000,384959.291,3179366.529,25.490 033,00000000,384953.806,3179364.487,25.639 034,00000000,384952.467,3179364.415,25.706 035,00000000,384934.093,3179363.753,26.203 036,00000000,384948.175,3179359.910,25.941 037,00000000,384954.180,3179360.116,25.677 038,00000000,384957.066,3179360.174,25.498 039,00000000,384959.788,3179359.137,25.403 040,00000000,384961.568,3179332.795,24.898 041,00000000,384956.066,3179332.293,25.083 042,00000000,384954.343,3179332.154,25.271

043,00000000,384953.593,3179343.225,25.622 044,00000000,384952.418,3179343.648,26.375 045,00000000,384951.117,3179335.133,26.358 046,00000000,384941.569,3179334.528,26.313 047,00000000,384916.042,3179333.428,26.258 048,00000000,384915.904,3179328.697,24.695 049,00000000,384916.639,3179320.101,24.788 050,00000000,384917.109,3179311.275,24.858 051,00000000,384917.414,3179303.157,24.798 052,00000000,384919.897,3179303.146,24.769 053,00000000,384919.631,3179311.496,24.782 054,00000000,384919.278,3179320.271,24.760 055,00000000,384930.876,3179320.615,24.808 056,00000000,384931.163,3179311.815,24.806 057,00000000,384961.185,3179322.383,24.785 058,00000000,384969.356,3179308.983,24.785 059,00000000,384963.455,3179305.347,24.804 060,00000000,384962.732,3179300.504,24.817 061,00000000,384965.991,3179295.415,24.809 062,00000000,384971.227,3179294.506,24.753 063,00000000,384976.208,3179297.784,24.747 064,00000000,384977.141,3179302.969,24.745 065,00000000,384975.501,3179306.574,24.767 066,00000000,384963.261,3179257.810,24.776 067,00000000,384962.296,3179253.927,24.812 068,00000000,384956.047,3179253.703,24.762 069,00000000,384936.325,3179252.788,24.909 070,00000000,384932.775,3179247.516,24.585 071,00000000,384927.815,3179245.160,24.505 072,00000000,384933.915,3179258.097,24.796 073,00000000,384932.719,3179281.018,24.841

附录3：展野外点号图

GPS技术车载导航系统应用 篇3

摘 要：GPS车载导航设备作为一种全新概念的汽车电子用品，可以在地理信息服务、城市导航、自驾远游等方面为车主提供诸多便利。在欧美、日本等国，GPS车载导航仪已经成为大众的一个生活辅助工具，甚至是必需品。通过对日常生活的客观状况的了解，提出自己粗略的见解。目前，随着私家车保有量的大幅提升，参与国内GPS市场角逐的企业也如雨后春笋，GPS车载导航仪产品不再是少数专业人士及探险家手里的“发烧”级装备。选购此类高科技产品时，消费者往往处于“一知半解”的状态，容易产生困惑和迷茫。

关键词：GPS技术；车载系统应用

1 GPS地图卫星定位系统技术内容简介

1.1 GPS技术系统简介

GPS（GlobalPositioningSystem），一般译为“全球卫星定位系统”，是美国国防部安排部署的，其首要的任务是为美军及其盟军提供全球范围内不间断的定位、导航等数据。GPS系统包括GPS卫星、GPS监控站，以及用户接收设备和GPS应用软件等部分。GPS系统目前共有24颗卫星分布在6条固定的轨道上，绕地球运行。轨道距地面约20400km，每颗星以12h为周期，连续向地面发送关于时间和自身位置的精确信息。

由于地球上任一点到卫星的距离不等，且都有一组相对应的比较确定的数据，因此在实际应用中在用手持接收器于测试点接收到这一组数据信号时，即可用这组数据到达的时间差来计算该点相对卫星的距离，并以此来确定该点的相对位置，从而达到定位的目的。根据计算公式，定位有二维和三维之分，二维定位至少需要接收三颗卫星的星历；而三维定位至少要接收四颗卫星的星历。

1.2 其他卫星定位系统

GPS地图导航卫星系统除美国的GPS卫星系统外，能与其比拟的就是俄国的GLONASS卫星系统，也是24颗卫星组成的系统，由于经费困难，缺乏维护和补充，目前可能有19颗可用，随着俄国经济的复苏和军事上的需要，将会得到完善和健全。GLONASS系统是开放性，有利于使用，许多GPS生产厂商，为了提高GPS接收机使用性能和精度，都积极地研究GPS与GLONASS结合双系统应用软件，充分地利用GLONASS系统，已初见成效。如美国JAVAD公司GPS接收机，利用超级集成技术，在芯片中集成40个通用信道，把GPS与GLONASS的差异无端地缩小了，结合起来使用，使观测卫星增多。

2 车载导航系统的现状

利用全球卫星定位系统（GPS）信号进行汽车导航，根据采用的硬件平台不同，可分CAR-PC 车载导航系统、DVD汽车导航仪、基于掌上电脑的车载导航仪及其他形式的导航仪等。

2.1 CAR-PC 车载导航系统

计算机技术在汽车上的应用程度日益向纵深发展，在1998年1月，美国消费者电子产品展示会上展出了首台CAR-PC系统。它安装在一台名为超豪华概念车Else的仪表板上，是属于开放式结构的轿车微机平台，使用微软Windows CE操作系统。从功能上看，它集轿车音响功能、计算机功能、导航功能、语音识别式无线通讯系统功能等于一体，并以轿车技术为核心，为轿车提供了信息和娱乐设施，实现了驾驶者安全驾驶过程中自由接收电子邮件、打电话拨号、查询特殊目的地、接收交通和气候信息以及改选音乐唱片等功能。

国内在CAR-PC导航产品方面研究开始较早，但由于价格及实用性等方面的原因，主要应用在公安、部队及其他一些特殊行业中，普及面很小，知名品牌的产品还没有出现，许多大学也都在研制类似的产品，但是具有广泛影响的产品及技术还不多见市场推广工作进展比较缓慢。

2.2 CD-ROM/DVD汽车导航仪

CD-ROM/DVD汽车导航仪需要预先加装到汽车上，并且一旦将它安装到汽车上以后，就无法拆下来，也不能移到别的汽车上使用。在这类汽车导航仪中需要使用经过屏蔽（防磁）处理的高价电缆线，以防止其电磁波对于其他的车载设备产生影响，所以它的价格也比较高。在日本，九州松下电器 公司、建伍、先锋等电气公司所推出的产品基本上为DVD的形式，DVD产品比CD-ROM产品具有更大的容量和更好的性能。

3 车载导航GPS地图的应用原理及其应用模式

3.1 车载导航GPS地图的应用原理

利用GIS中的电子地图和GPS接收机的实时定位技术，组成GPS+GIS的各种电子导航系统。

3.2 车载导航电子地图的应用模式

车载导航电子地图的应用模式主要有如下二种：一是GPS单机定位+矢量电子地图。该系统可根据目标位置（工作时输入）和车船现位置（由GPS测定）自动计算和显示最佳路径，引导司机最快地到达目的地，并可用多媒体方式向驾驶员提示。制作矢量地图数据库需要花费较大成本。二是GPS差分定位+矢量电子地图。该系统通过固定站与移动车船之间的两台GPS伪距差分技术，可使定位精度达到1～3M，当采用双向通讯方式时，则可构成车船的自动导航系统，又可将移动车船上的GPS定位结果准确实时地传送到控制中心，并在电子地图上显示出来，构成交通网络监控指挥系统。

4 GPS定位过程简介

GPS结合电子地图能够实现城市交通管理、车辆调度管理，公安、银行车辆，港口、河流船舶的自动导引与监控，具有巨大的应用潜力。根据地形图制作而成的矢量电子地图，GPS坐标还需经过坐标转换才能正确与之匹配。下面将从GPS定位坐标系、WGS-84大地坐标、地图投影、平面坐标变换等几方面详细讨论坐标匹配问题。GPS定位过程主要有如下几个步骤：

第一，确定用户的宇宙直角坐标系位置，即用户的X、Y、Z位置。

第二，宇宙直角坐标系至WGS-84大地坐标系的转换，既求出用户的WGS-84大地坐标位置λ、φ、h。

第三，坐标投影转换，即将球面坐标λ、φ、h转换成平面电子地图投影坐标，如高斯-克吕格投影坐标。

第四，二维平面相似性变换，即经过平移、旋转、缩放运算，达到其与GPS地图的配准。上述四个过程全部都是由计算机用程序自动计算获得，具体算法这里介绍从略。

5 基于GPS和电子地图的车辆自动导航系统的组成及功能

5.1 基于GPS和电子地图的车辆自动导航系统的组成

整个GPS电子地图车辆动态引导系统构成如下图所示，它由主控计算机、液晶显示器、语音报警器、遥控器、组合导航处理器、GPS传感器、速率陀螺仪、光驱等组成。主控计算机视用户需求不同，可以是通用计算机，也可以是专用处理器。

5.2 基于GPS和电子地图的车辆自动导航系统的功能

本系统可以实现车、船等运动载体的电子地图中的实时跟踪显示、最优路径选择及导引、显示导航信息、地图检索、语音提示告警、矢量图分层显示及缩放显示；可以满足城市车辆，港口、河流、海用船只的导引与监视，GPS+航迹推算组合导航功能即使在信号不正常的条件下也能正确引导。电子地图存储于光盘中，可存储大容量矢量电子地图。矢量电子地图生成点阵形式存放于主机内存中，可达到地图检索和车辆跟踪的平滑效果。车船行至地图边缘时，将自动从光盘中调入下一幅新的矢量图，实现自动切换。

作者简介：田野（1995—），男，辽宁大连人，沈阳理工大学学生。

李培安（1993—），男，甘肃庆阳人，沈阳理工大学学生。

GPS及应用与发展 篇4

全球定位系统(GPS)是美国从20世纪70年代开始研制,于1994年全面建成的利用导航卫星进行测时和测距,具有在海、陆、空进行全方位实时三维导航与定位能力的新一代卫星导航与定位系统。它是继阿波罗登月计划、航天飞机后的美国第三大航天工程。如今,GPS已经成为当今世界上最实用,也是应用最广泛的全球精密导航、指挥和调度系统。GPS系统主要包括三大组成部分,即空间星座部分、地面监控部分和用户设备部分。

近几年,国内引进了许多种类型的GPS测地型接收机。各种类型的GPS测地型接收机用于精密相对定位时,其双频接收机精度可达5 mm+1ppm,单频接收机在一定距离内精度可达10 mm+2ppm。用于差分定位,其精度可达亚米级甚至厘米级。目前,各种类型的GPS接收机体积越来越小,重量越来越轻,便于野外观测。GPS和GLONASS兼容的全球导航定位系统接收机已经问世。

GPS定位原理:GPS系统采用高轨测距体制,以观测站至GPS卫星之间的距离作为基本观测量。为了获得距离观测量,主要采用两种方法:1)测量GPS卫星发射的测距码信号到达用户接收机的传播时间,即伪距测量;2)测量具有载波多普勒频移的GPS卫星载波信号与接收机产生的参考载波信号之间的相位差,即载波相位测量。采用伪距测量定位速度最快,而采用载波相位测量定位精度最高。通过对4颗或4颗以上的卫星同时进行伪距或相位的测量即可推算出接收机的三维位置。

2 GPS主要特点

1)定位精度高:应用实践已经证明,GPS相对定位精度在50 km以内可达10-6,100 km～500 km可达10-7,1 000 km可达10-9。此外,GPS可为各类用户连续地提供高精度的三维位置、三维速度和时间信息。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,20 km以内相对静态定位,仅需15 min～20 min;快速静态相对定位测量时,当每个流动站与基准站相距在15 km以内时,流动站观测时间只需1 min～2 min,然后可随时定位,每站观测只需几秒钟,实时定位速度快。目前GPS接收机的一次定位和测速工作在1 s甚至更短的时间内便可完成,这对高动态用户来讲尤其重要。3)执行操作简便: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,极大地减轻了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。4)全球、全天候作业:由于GPS卫星数目较多且分布合理,所以在地球上任何地点均可连续同步地观测到至少4颗卫星,从而保障了全球全天候连续实时导航与定位的需要。目前GPS观测可在一天24 h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。5)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0.1 m/s,测时的精度可达几十毫微秒,其应用领域不断扩大。6)抗干扰性能好、保密性强:由于GPS系统采用了伪码扩频技术,因而GPS卫星所发送的信号具有良好的抗干扰性和保密性。良好的抗干扰性和保密性。

3 GPS目前应用状况

GPS技术已发展成多领域(陆地、海洋、航空航天)、多模式(GPS,DGPS,LADGPS,WADGPS等)、多用途(在途导航、精密定位、精确定时、卫星定轨、灾害监测、资源调查、工程建设、市政规划、海洋开发、交通管制等)、多机型(测地型、定时型、手持型、集成型、车载式、船载式、机载式、星载式、弹载式等)的高新技术国际性产业。

4 GPS发展趋势与创新思路

1)采用创新轨道设计。欧洲多年来从未中断对导航定位卫星的研究、论证。在第一代中,有“全球导航卫星系统”以及“欧洲静止轨道导航重叠业务系统”等,它们都是结合利用GPS和静止轨道通信卫星的方案。在第二代中,目前采用创新轨道设计的“伽利略”方案被认为是能够实现最少投入而达到理想应用目的的最佳方案。它既是独立系统,又有开放性特点,可与GPS兼容。这种系统还将在民航选择最佳航线、飞机安全进场着陆等领域有新的应用突破。

2)美国大力开发抗干扰和干扰技术。GPS集成到高技术武器平台,使GPS应用概念发生全新变化。为防止地方干扰,美国将从2005年发射的第7颗GPS-2F卫星上开始使用新型信号结构。这样,除更加保密外,还可实现6 dB的信号/干扰比的改善。为此,正在研制不受干扰和欺骗的GPS接收机应用模块和选择利用抗欺骗模块,同时装有这两种模块的接收机被称为“国防部高级GPS接收机”。美国还在开发抗干扰的军事伪系统,它可为地域发射GPS差分信号,以改进信号捕获并提高质量。为保护军用飞机使用GPS,美国还在开发微带自适应天线阵列。为使敌方不能使用GPS,美国已开发出GPS干扰机,只有可口可乐瓶大小的干扰机可使敌方无法接收GPS信号。

3)提高GPS导航信号性能的技术措施。目前使用的模拟铯钟,其性能预测困难,而且输出频率会随着卫星运行过程中温度和磁场的变化而变化,因此正在开发计算机控制的数字化铯钟,通过调整内部参数和补偿环境影响使铯钟性能达到最佳化。

5 GPS新世纪应用前景广阔

1)GPS在综合服务系统中的应用。在全球地基GPS连续运行站(约200个)的基础上所组成的IGS,是GPS连续运行站网和综合服务系统的范例。它无偿向全球用户提供GPS各种信息。这些信息在大地测量和地球动力学方面支持了无数的科学项目,包括电离层、气象、参考框架、精密时间传递、高分辨率的推算地球自转速率及其变化、地壳运动等。2)GPS在电离层监测中的应用。GPS在监测电离层方面的应用,也是GPS空间气象学的开端。太空中充满了等离子体、宇宙射线粒子、各种波段的电磁辐射,由于太阳常在1 s内抛出百万吨量级的带电物,电离层由此而受到强烈的干扰,这是空间气象学研究的一个对象。通过测定电离层对GPS信号的延迟来确定在单位体积内总自由电子含量(TEC),以建立全球的电离层数字模型。3)GPS在对流层监测中的应用。GPS在监测对流层方面的应用,早期主要是由于轨道误差影响定位精度,而且早期的GPS基线相对来说比较短,高差不大,因此对对流层的研究没有给予很大的重视。直到近期由于GPS轨道精度大大提高后,当对流层折射已经成为限制GPS定位精度提高的一个重要障碍时,才开始认真的对待对流层的监测研究。4)GPS在卫星测高仪中的应用。多路径效应是GPS定位中的一种噪声,至今仍是高精度GPS定位中一个很不容易解决的“干扰”。过去几年利用大气对GPS信号延迟的噪声发展了GPS大气学,目前也正在利用GPS定位中的多路径效应发展GPS测高技术,即利用空载GPS作为测高仪进行测高。5)GPS在卫星追踪技术中的应用。卫星对卫星的追踪(SST)技术实质是高分辨率的测定两颗卫星间的距离变化,一般它分为两类,即高低卫星追踪和低低卫星追踪。前一类是高轨卫星(如对地静止卫星,GPS卫星等)追踪低轨(LEO)卫星或空间飞行器,后一类是处于大体为同一低轨道上的两颗卫星之间的追踪,两颗卫星间可以相距数千米,这两类SST技术都将LEO卫星作为地球重力场的传感器,以卫星间单向或双向的微波测距系统测定卫星间的相对速度及其变率。这一速度的不规则变化所反映的信息中,就包含了地球重力场信息。卫星轨道愈低,这一速度变化受重力场的影响愈明显,所反映重力场的分辨率也愈高。

摘要：简单介绍了全球定位系统GPS的基本概念、结构组成以及工作原理,同时对其主要特点作了较为全面的理论阐述,并且在此基础上重点分析了目前GPS在各方面的应用状况,最后详尽描述了未来技术发展趋势和创新思路以及展望新世纪GPS的广阔应用前景。

关键词：全球定位系统,卫星星座,导航技术,定位,发展

参考文献

GPS在测绘中的应用 篇5

一、GPS测量简介

全球定位系统GPS是美国陆海空三军联合研制的卫星导航系统，作为新一代的卫星导航和定位系统，不仅具有良好的抗干扰性和保密性，而且具有全球性、全天候、连续性、实时性的精密三维导航与定位能力，能为各类用户提供精密的三维坐标、速度和时间。单点导航定位与相对测地定位是GPS应用的两个方面，对常规测量而言相对测地定位是主要的应用方式。

全球定位系统是美国研制并投入使用的卫星导航与定位系统。在测量领域，GPS系统已广泛用于大地测量、工程测量、以及地形测量等各个方面，尤其是实时动态（RTK）定位技术在公路测量中蕴含着巨大的技术潜力。

二、GPS技术在公路测量中的应用前景

目前公路勘测中虽已采用电子全站仪等先进仪器设备，但常规测量方法受横向通视和作业条件的限制，作业强度大，且效率低，大大延长了设计周期。利用GPS测量能克服上述列举的缺陷，并提高作业的效率，减轻劳动强度，保证了各级公路测设质量。相对于以往测量来说，GPS测量主要有以下特点：

①测站之间无需通视。测站间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。

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。③观测时间短。在小于20km的短基线上，快速相对定位一般只需5min观测时间即可。④提供三维坐标。GPS测量在精确测定观测站平面位置的同时，可精确测定观测站的大地高程。

⑤操作简便。GPS测量的自动化程度很高，在观测中测量员的主要任务是安装并开关仪器、量取仪器高和监视仪器的工作状态，而其他观测工作如卫星的捕获、跟踪观测等均由仪器自动完成。

当前，公路测量的技术潜力蕴于RTK（实时动态定位）技术的应用之中，RTK技术在公路工程中的应用，有着非常广阔的前景。

三、RTK技术在公路测量中的应用

3.1实时动态（RTK）定位技术简介：是以载波相位观测值为根据的实时差分GPS（RTK）技术，它是GPS测量技术发展的一个新突破，在公路工程中有广阔的应用前景。众所周知，无论静态定位，还是动态定位等定位模式，由于数据处理滞后，所以无法实时解算出定位结果，而且也无法对观测数据进行检核，这就难以保证观测数据的质量。在实际工作中经常需要返工来重测由于粗差造成的不合格观测成果。解决这一问题的主要方法就是延长观测时间来保证测量数据的可靠性，这样一来就降低了GPS测量的工作效率。实时动态定位（RTK）

系统由基准站和流动站组成，建立无线数据通讯是实时动态测量的保证。实时动态（RTK）定位有静态定位和动态定位两种测量模式，两种定位模式相结合，在公路工程中的应用可以覆盖公路勘测、施工放样、监理和GIS（地理信息系统）前端数据采集。

3.2应用。最新的RTK技术在公路测设中具备以下几个功能和作用：

①绘制大比例尺地形图。高等级公路选线多是在大比例尺（1：1000或1：2000）带状地形图上进行。用传统方法测图，先要建立控制点，然后进行碎部测量，绘制成大比例尺地形图。这种方法工作量大，速度慢，花费时间长。用实时GPS动态测量可以完全克服这个缺点，只需在沿线每个碎部点上停留一两分钟，即可获得每点的坐标、高程。结合输入的点特征编码及属性信息，构成带状所有碎部点的数据，在室内即可用绘图软件成图。由于只需要采集碎部点的坐标和输入其属性信息，而且采集速度快，因此大大降低了测图难度，既省时又省力，非常实用。

②道路中线放样。设计人员在大比例尺带状地形图上定线后，需将公路中线在地面上标定出来。采用实时GPS测量，只需将中桩点坐标输入到GPS电子手簿中，系统软件就会自动定出放样点的点位。由于每个点测量都是独立完成的，不会产生累计误差，各点放样精度趋于一致。

③道路的横、纵断放样和土石方量计算。纵断放样时，先把需要放样的数据输入到电子手簿中，生成一个施工测设放样点文件，并储存起来，随时可以到现场放样测设；横断放样时，先确定出横断面形式（填、挖、半填半挖），然后把横断面设计数据输入到电子手簿中（如边坡坡度、路肩宽度、路幅宽度、超高、加宽、设计高），生成一个施工测设放样点文件，储存起来，并随时可以到现场放样测设。同时软件可以自动与地面线衔接进行“戴帽”工作，并利用“断面法”进行土方量计算。通过绘图软件，可绘出沿线的纵断面和各点的横断面图来。因为所用数据都是测绘地形图时采集而来的，不需要到现场进行纵、横断面测量，大大减少了外业工作。而且必要时，可用动态GPS到现场检测复合，这与传统方法相比，既经济又实用。

3.3RTK技术的优点：

①实时动态显示经可靠性检验的厘米级精度的测量成果（包括高程）。②彻底摆脱了由于粗差造成的返工，提高了GPS作业效率。

③作业效率高，每个放样点只需要停留1-2s，流动站小组作业，每小组（3-4人）可完成中线测量5-10km，其精度和效率是常规测量所无法比拟的。

④在中线放样的同时完成中桩抄平工作。

⑤应用范围广，可以涵盖公路测量（包括平、纵、横），施工放样，监理，竣工测量，养护测量，GIS前端数据采集诸多方面。

GPS在儿童呵护机上的应用 篇6

【摘 要】阐述了GPS的应用在儿童呵护方面的优势，主要包括GPS定位儿童位置、设置栅栏区、监听功能、 路线网站浏览、进出栅栏区时发送短信给家长、低电量时发送短信给家长报警、2D传感器节电、设置搜索时间间隔、上下学情况发送短信告知家长等功能。

【关键词】G P S、路线查看、呵护机、栅栏区、短信报警

【中图分类号】P271【文献标识码】A【文章编号】1672-5158（2013）02-0120-01

随着我国计划生育的普及，多数的家庭只拥有一个孩子，儿童在家庭中越来越占有主要的地位，有调查表明家庭在孩子身上的消费支出超过家庭收入的33%，儿童消费市场将越发广阔，家长们也将最初的满足小孩吃、穿、用、玩、学习发展到现在安全问题。由于现在存在着网游、好吃、好玩等多种对小孩的诱惑，而且，家长们也不可能随时陪在小孩身边一块和他们上学、下学，很多家长也想在工作的闲暇时间了解一下小孩的学习情况。现在GPS的应用和手机网络的飞速发展已经使父母的这种愿望成为可能，本文以一款儿童呵护机来详细说明一下GPS在呵护儿童方面的应用。

1、GPS定位功能

目前手机上被广泛使用的移动定位技术有三种：基于网络的小区识别定位、集成GPS定位和A-GPS定位。小区识别定位技术即网络基站定位，GSM移动通信网络是由许多像蜂窝一样的基站构成的，每个基站都有自己的编号，因此只要手机不是离线模式，手机位于哪个基站区就很容易知道，从几百米到几十公里不等，该技术精度最低；集成GPS定位是指手机中植入GPS模块，利用GPS提供的服务进行地位，该方法定位精度很高，但GPS信号较弱，阴雨天更差，尤其进入楼宇或地下时GPS也没有信号，受天气和地域的影响较大；A-GPS定位是前者两种定位方式的结合，以集成GPS定位为主，在没有GPS信号的地方使用基站辅助定位；本呵护机中使用第三种方式定位，家长在登陆后台的网站后，可以在网站地图上看到小孩所处的位置。

2、上下学情况短息发给到家长手机上

该手机具有RF-ID功能，在学校门口安装有A、B两个reader，A距离校门较近，当儿童进入校门在Reader面前走过时，reader会记录其通过的时间，TA（通过A时的时间）TB（通过B时的时间），判断此时为放学，也会通过后台系统发送绑定的手机号码给家长，告知该学生已经放学，提醒家长来接。

3、栅栏区短信提醒功能

该功能需要家长登陆后台网站，通过查看地图，在地图上圈定一个或多个栅栏区，每个栅栏区可以定义一个名字，比如“池塘”、“网吧”等；当儿童进入进入该区域时，会有一条短信发送到家长手机上，提醒家长该儿童此时进入“网吧”（“池塘”）栅栏区，请家长留意；当儿童从栅栏区离开时，也会有一条短信发送到家长手机上，提醒家长该儿童此时离开“网吧”（“池塘”）栅栏区。

4、上下学路径查看

后台系统网站上会记录儿童半年内的上、下学路线，家长可以登陆网站，通过网站地图可以看到儿童每天的路径，也可以选择某个时间点，逐个查看儿童在这个时间的位置情况。

5、监听功能

该手机也同普通手机一样，需要插入SIM卡，拨打该SIM卡号码来连接进行通话的。当家长想知道此时小孩的是不是在上课，或者想了解小孩周围的环境，就可以直接拨打该儿童呵护机的号码， 该手机不需要儿童按接听键，能自动接通，家长可以通过儿童手机通话来听小孩周围的声音，了解小孩的情况。

6、设置搜索时间和时间间隔

使用GPS搜索非常消耗电量，而且该款儿童呵护机的电池也只有600mAH，家长可以通过后台网站设置一下小孩的在上、下学的时间，比如一般7点从家出发，晚上6点到家，就可以设置一下搜索时间定在7点到下午6点之间，其他时间GPS不需要工作，同是可以设置搜索的间隔时间，比如设置每5分钟搜索一下位置，这样可以节省呵护机电池的电量。

7、静止时关闭GPS搜索

该呵护机上集成G-Senor功能，当儿童在学校上课或者把呵护机遗忘在某处时，G-Senor会检测出此时是静止状态，会关闭GPS搜索定位功能；当儿童下课时，G-Senor会检测出瞬间的运动状态，重新开启GPS搜索定位功能，可以节省呵护机电池的电量。

8、低电量时发短信到家长手机报警

呵护机长时间应用，当电压低于3.4V，系统检测处于低电量，就会通过短信发送到家长手机上，提醒家长为手机充电。

9、参考文献

[1] 黄升民，陈素白，吕明杰.多种心态下的中国城市家庭消费（家庭消费中孩子的角色扮演），中国轻工业出版社，2006

[2] 贺英魁，罗强.GPS测量技术，重庆出版社，2010

[3] 刘大杰.全球定位系统（GPS）的原理与数据处理，同济大学出版社，2009

[4] （南非）迪格伦.辅助GPS原理与应用，电子工业出版社，2013

[5] 李征航，黄劲松.GPS测量与数据处理（第二版），武汉大学出版社， 2010

GPS全球定位系统的应用 篇7

一、GPS构成与原理

1. GPS构成。GPS主要由空间卫星星座、地面监控站及用户设备3部分构成。

(1) GPS空间卫星星座由21颗工作卫星和3颗在轨备用卫星组成。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 200km, 运行周期为11h58min。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。在地球上的任何地点、任何时刻, 只要高度角在15°以上, 都可平均同时观测到6颗卫星, 最多可观测到9颗。

(2) GPS地面监控站主要由分布在全球的1个主控站、3个注入站和5个监测站组成。

(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定位原理。

GPS定位是根据测量中的距离交会定点原理实现的。如, 在待测点Q设置GPS接收机, 在某一时刻同时接收到3颗 (或3颗以上) 卫星S1、S2、S3所发出的信号, 通过数据处理和计算, 可求得该时刻接收机天线中心 (测站点) 至卫星的距离p1、p2、p3。根据卫星星历可查到该时3颗卫星的三维坐标 (Xj, Yj, Zj) , j=1, 2, 3, 从而解算出Q点的三维坐标 (X, Y, Z) 。

二、GPS测量的特点

GPS系统具有高精度、全天候、高效率、多功能、操作简便、应用广泛等特点。

1. 定位精度高。

实践证明, GPS相对定位精度在50km以内可达10-6, 100~500km可达10-7, 1 000km可达10-9。在300~1 500m工程精密定位中, 1小时以上观测的解其平面位置误差小于1mm, 与ME-5000电磁波测距仪测定的边长比较, 其边长较差最大为0.5mm, 校差中误差为0.3mm。

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以内快速静态相对定位, 仅需15~20min;RTK测量时, 当每个流动站与参考站相距在15km以内时, 流动站观测时间只需1~2min。

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, 因此可节省大量造标费用。由于无需点间通视, 点位位置根据需要, 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。

4. 可提供三维坐标。

经典大地测量对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 (平面+大地高) 。目前, 通过局部大地水准面精化, GPS水准可满足四等水准测量的精度。

5. 操作简便。

随着GPS接收机不断改进, 自动化程度越来越高, 有的已达到“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。

6. 全天候作业。目前GPS观测可在24h之内的任何时间进行, 不受阴天、黑夜、起雾、刮风、雨雪等气候的影响。

7. 功能多、应用广。

GPS系统不仅可用于测量、导航, 精密工程的变形监测, 还可用于测速、测时。测速的精度可达0.1m/s, 测时的精度优于0.2ns, 其应用领域也在不断扩大。当初, 设计GPS系统的主要目的是用于导航、收集情报等军事目的。但是后来的应用开发表明, GPS系统不仅能够达到上述目的, 而且用GPS卫星发来的导航定位信号能够进行厘米级甚至毫米级精度的静态相对定位, 米级至亚米级精度的动态定位, 亚米级至厘米级精度的速度测量和毫微秒级精度的时间测量。因此, GPS系统展现了极其广阔的应用前景。

三、GPS的应用

1. 导航作用。

GPS主要是为船舶、汽车、飞机等运动物体进行定位导航。例如, 为船舶远洋导航和进港引水;飞机航路引导和进场降落;汽车自主导航;地面车辆跟踪和城市智能交通管理;紧急救生;个人旅游及野外探险;个人通讯终端 (与手机, PDA, 电子地图等集成一体) 。

2. 授时校频作用。

每个GPS卫星上都装有銫原子钟作星载钟;GPS全部卫星与地面测控站构成一个闭环的自动修正系统;采用协调世界时为参考基准。为了得到精密的GPS时间, 一般使它的准确度达到小于100ns, 对特殊用途可以提供授时服务。

当前精密的GPS时间同步技术可以实用10-10-10-11 s的同步精度。这一精度可以用于国际上重要时间和相关物理实验室的原子钟之间的时间传递。利用它可以在地球上不同区域较远的距离 (数千公里) 的实验室上利用各种精密仪器设备对太空的天体、运动目标进行同步观测, 如脉冲星、行星际飞行探测器等进行同步观测, 以确定它们的太空位置、物理现象和状态的某些变化。

3. 高精度测量应用。

高精度测量主要包括各种等级的大地测量、控制测量;道路和各种线路放样;水下地形测量;地壳形变测量、大坝和大型建筑物变形监测;GIS数据动态更新;工程机械 (轮胎吊, 推土机等) 控制;精细农业测量等。

四、GPS的发展趋势

GPS未来将在工程应用中更加普及, 比如矿山测量、交通土建选线、城市建设等。但是, 由于GPS布设价格昂贵, 所以不会被大范围应用到一般的土建和交通建设中, 只是作为提供控制用。例如在工程建设开始阶段, 交付几个GPS控制点, 作为导线和三角网的基线, 由它们向外扩展, 用全站仪引出加密点或是作为静态的GPS基线, 配合RTK来进行动态图籍测绘。但是在90年代以后, 平面控制测量基本都被GPS取代。

GPS测绘技术的原理与应用 篇8

一、GPS技术原理及组成部分

GPS技术的工作原理:GPS的接收装置通过测量无线电信号的运输时间来测量距离, 判断出卫星在太空中所处的位置。巧妙地运用了基本三角定位的原则。GPS卫星定位系统有两大类, 一类是全国或全球性的高精度型GPS网, 用于作为高精度坐标框架, 服务于地球运动等的科学研究。另一类是包括GPS城市网、工网等的区域性GPS网, 主要用于服务国民经济建设。由于GPS的卫星信号的载波和调制码可以用于测量, 所以观测量常为伪距离或是载波相位。在地籍测绘中, GPS的测量方式主要有RTK定位及差分GPS定位。RTK定位基于载波相位观测值的实时动态定位技术, 可实现厘米级的精度效果。差分GPS定位由基准站发出改正数, 通过移动站接受和修正结果来活动精确定位。

二、GPS技术在工程测绘中的应用

(一) GPS数据。

当前主要有手扶跟踪数字化和扫描矢量化、GPS数据输入三种方法, 手扶跟踪数字化需要的仪器为计算机, 数字化仪及相关软件, 是较早的一种数字化输入方法, 输入速度较慢, 劳动强度也较大。扫描大量化是通过扫描仪输入扫描图像, 然后通过大量跟踪, 确定实体的空间位置。随着扫描仪的普及和大量化软件的不断升级, 其作业方法越来越趋于自动化, 它是一种省时, 高效的数据输入方法。GPS输入是依据GPS工具能确定地球表面图形精确位置, 由于它测定的是三维空间位置的数字, 因此不需作任何转换, 可直接输入数据库, 目前主要是应用RTK技术, 它是在GPS基础上发展起来的、能够实时提供流动站在指定坐标系中的三维定位结果, 并在一定范围内达到厘米级精度的一种新的GPS定位测量方式, 通过将1台GPS接收机安装在已知点上对GPS卫星进行观测, 将采集的载波相位观测量调制到基准站电台的载波上, 再通过基准站电台发射出去;流动站在对GPS卫星进行观测并采集载波相位观测量的同时, 也接收由基准站电台发射的信号, 经解调得到基准站的载波相位观测量, 流动站的GPS接收机再利用0TF (运动中求解整周模糊度) 技术由基准站的载波相位观测量和流动站的载波相位观测量来求解整周模糊度, 最后求出厘米级精度流动站的位置。应用这种测量方法测量可以不布设各级控制点, 仅依据一定数量的基准控制点, 便可以高精度快速地测定图根控制点、界址点、地形点、地物点的坐标, 利用测图软件可以在野外一次生成电子地图。下面简单介绍MAPCAD软件的原图数字化处理作业流程。

(二) MAPCAD软件。

MAPCAD软件扫描矢量化输入方法具有图像清晰、编辑方便、易于转换等特点, 一般外设精度都能满足, 而人工跟踪精度主要取决于作业人员的技能掌握熟练程度和工作态度, 所以必须在加强作业人员基本技能培训上下工夫, 要求工作人员严格按矢量化方案作业, 确保图件的精度和质量高于国家现行数字化测图规范所规定的数字化精度和质量。在工程测量实践中, 要做好地形图外业测点与数字化图缩放相结合、符号图层的划分子图、线型符号库的设计等工作保证满足工程进度的同时又节约项目经费, 设计出的数字地图简单易用、美观整洁、易于使用地形图的工作人员判读。

三、GPS技术在土地测绘中的应用

(一) GPS地籍控制网点的精度和密度。

全地区的控制测量, 是地籍测量的主要工作, 也是测绘数据和图件的基础。按测区范围和先后次序来讲, 网点的密度一般分为加密网和基本网两种, 通过控制网点的密度和其精度, 提供界址点服务。根据需要, 各级网可以分期布设, 或者一次性地布设到指定的密度, 同时, 根据需求的变化进行相应的调整。考虑到城镇地区界址点的密度较大, 在有需要的时候, 可以在GPS网下再加密一级图根导线, 从图根点测定相应的界址点, 以满足测绘的要求。如《山西省地籍调查实施细则》中要求界址点对邻近图根点点位中误差为5cm~7.5cm, 也只有应用GPS网络才能达到如此高的几何精度。

(二) 位置基准点的偏差对GPS网络的影响。

由于传统测量技术的落后, 目前, GPS定位技术已经全面取代常规的测量, 来以此建立地籍控制网络。GPS定位得到的是三维坐标差, 所以, 其在参考椭球面上的网形与其位置基准有关。一般而言, 当位置基准在经纬度上的偏差在100m以内时, 其在椭球上的投影是可以忽略的。当高度差大于100m的时候, 则GPS网会要求较精确的起算数据。

(三) GPS地籍控制网的优化设计。

GPS具有多样而且灵活的布网方式、精度高以及速度快等特点, 但由于GPS观测系统有更加复杂的随机模型和函数, 所以GPS地籍控制网的设计也存在优化问题。点对点之间可以不受通视这个条件的限制给GPS网的优化提供了可实现的条件。目前, GPS网的主要误差是粗差以及系统模型的误差造成的。所以在进行优化设计的过程中, 要考虑网的可靠性准则、仪器标称精度、规程要求精度以及人员配备与预支成本费用等条件。可采用机助模拟法或者其它可行的方法对GPS网络进行优化设计, 提高其定位的精度, 增加其产生的效益, 使GPS网络在地籍测量中发挥越来越重大的作用。

四、GPS数字化绘图

(一) GPS-RTK数字化成图。

目前, 数字化成图技术主要有内外业一体化和电子平板两种模式。内外业一体化是一种外业数据采集方法, 主要设备是RKT、全站仪、电子手簿等, 其特点是精度高、内外业分工明确、便于人员分配, 从而具有较高的成图效率。具有以下的特点:

1. 测多用。

如在一些综合性较强的工程中需要对同一地形图绘制不同比例尺的地形图, 过去的平板测图方法则需要重复工作, 而数字化测图则可以同时根据完成的地形图绘制不同比例尺的多个地形图, 因为往往小比例尺包含了大比例尺地形图测图范围。仅需先测大比例尺图范围, 再补充小比例尺测图范围即可满足各不同专业人员对不同比例尺的地形图的需要。

2. 精度高。

数字化成图系统在外业采集数据时, 利用RTK现场自动采集地形地物点的三维坐标, 并自动存储, 在内业数据处理时, 完全保持了外业测量的精度, 消除了人为的错误及误差来源, 而且外业工作省略了读数、计算、展点绘图等外业工序, 减少了作业人员, 外业工效大大提高, 时间缩短, 直接生产成本大幅度下降。

(二) 采集数据。

采集数据时, 采集人员要准确应用地物代码, 以免在内业成图时出现错误;在观测开始时, 相关工作人员需严格按照要求应对测站点进行检查, 跑尺人员应严格按照自动成图的要求作业, 确保能完整地描述地形地貌的特征点, 必须通过绘制草图来表明各个地物碎部点的属性及相互关系, 测量坎子时, 要量取坎子比高, 坎下也要进行地形点采集。当一个测区完成后, 如果有必要可把数据备份。

五、结语

浅析工程勘测中GPS的应用 篇9

该技术同经典大地测量类似, 按照其性质不同可以分为内业和外业两部分。内业工作包括GPS测后数据的处理以及测量技术的设计和技术总结。外业则主要包括建立观测标志、选点以及野外的观测和成果验核。而按照其测量实施工作的程序, 可以将GPS测量分为以下几个阶段, 即:技术设计阶段、选点建立标志阶段以及外业观测和成果检验处理阶段。

1.1 操作的方法:

分别将两台接收机安置在基线的两端, 以基线的要求以及长度精度为依据, 对四颗以上卫星的数个时段按照GPS测量系统的外业要求同步进行观测, 并根据测量等级对时段长度予以确定。

1.2 对精度定位:

在精度上, 基线可以达到± (5mm+1ppm×D) , 基线长度为D单位公里。

1.3 作业要求:

采取了GPS观测的方式所得到的独立基线边应当形成闭合的三角形或者多边形, 用以方便检核观测成果, 对网的强度予以增强, 用以增加成果的精确性以及可靠性。

1.4 适用范围:

主要应用在大地控制网的建立、工程精密控制网的建立。例如, 隧道测量以及桥梁测量等。此外加密控制网的建立也会用到该技术, 例如, 工程点测量、勘界测量以及道路和城市测量等。观测中应当跟踪四颗以上的卫星, 且基线边小于15KM。

1.5 注意事项:

观测基线组成的图形应当全部闭合, 用以方便外业核检工作的进行, 用以提高成果的可靠性。

2 布网方案

2.1 选点。

相互通视并非GPS测量观测站的必须要求, 并且网的图形结构相对较为灵活, 因此相对比常规的控制观测点GPS的选点工作更加简便。但是观测工作的顺利进行需要以点位的选择作为保障, 同时也是对测量结果可靠与否予以保障。因此在选点之前需要对测区的地理状况以及原有控制点分布状况、标架、标型以及标石的完整与否予以了解, 通过信息的全面收集分析, 选择最适宜的点位, 除此之外, 还要注意以下原则。 (1) 点位的安装地点应当方便接收设备的安装, 并且为较高的开阔点。 (2) 点位的目标要特别显著, 其视场范围内15米不得有障碍物, 以此防止GPS型号被障碍物遮挡吸收。 (3) 点位的选择地点四周200m的范围内不能有大功率发射无线电装置, 并且需要同高压电线、微波无线电的传授道保持距离, 保证其距离大于50米, 避免GPS信号受到磁场的干扰。 (4) 大面积水域会对卫星信号造成干扰, 因此点位的选择应当远离大面积水域同时也要避免其他影响信号接受的物体, 对多路径效应影响予以降低。 (5) 选择点位的地点应当交通便利, 并且也要方便技术扩展以及其他手段的联测。 (6) 点位的地面基础应当易于点的保存, 尽可能选择稳定的地方。 (7) 在进行点位的水准联测时应当由选点人员实地的对水准路线进行勘测。在测区GPS点的选择以及中心标石以及中心标志的埋设和标志点位的精确工作中应当根据上述原则开展工作, 以保证点的标志以及标石的坚固稳定, 从而长久的利用、保存。

2.2 观测记录。

外业的观测中, 应当对所有的观测信息进行记录并妥善保存。观测记录以及测量手簿是观测记录的主要形式。测量手簿由观测者在观测过程中以及接收机启动前随时进行填写。对观测过程中所发生的问题应当详细的进行记载, 并对问题出现的时间以及具体内容进行记录, 及时的予以处理。观测手簿的记录必须及时认真, 严禁事后追记以及补记。针对存储介质上的观测数据应当进行及时的拷贝, 由专人进行保管, 并用专门的放水、防静电材料箱进行存储。并且在材料箱的外面应当注明网区名、文件名、点名以及时段名, 并对采集日期和测量手簿的编号进行标注。对接收机内的数据文件应当转录至外介质上, 不得进行删改或者剔除, 不得使用重新加工组合数据相关指令。

3 数据处理

只有通过GPS相关的数据处理技术对数据进行必要的处理才能最终得出GPS接收机用于记录采集的接收天线同卫星之间的伪距数据以及载波相位、卫星星历等。

3.1 数据的传输。

GPS接收机在数据采集后将数据记录在设备内部的内存模块中。计算机同接收机之间通过专用电缆连接进行数据的传输, 并需要在专门的菜单中进行相关的数据传输选项选择, 通过后处理软件的控制将采集的信息数据传输到计算机中。在传输数据的同时对数据进行分流, 分别生成四个文件: (1) UTC参数和电离层参数文件; (2) 观测站信息文件; (3) 伪距观测值以及载波相位文件;星历参数文件。其中观测值文件容量最大。星历参数文件中的信息主要为被测的卫星轨道相关信息数据, 通过该文件中的数据可以对任意时刻的卫星位置予以计算。而UTC参数以及电离层参数文件主要存放的UTC参数主要用于对GPS时间予以修正, 而电离层参数则用于对观测值中电离层影响予以改正。测站信息文件中主要用于存放测站相关的名称数据以及时间和成果信息。经过分流后的数据在四个文件中均以二进制数据形式进行存储。方便下一步的预处理基础信息资料, 但是需要在预处理前将其解译, 成为能够识别的文件, 对文件进行标准处理。

3.2 数据的预处理。

通过平滑滤波对数据进行检验, 对粗差进行剔除;对文件的格式以进行统一, 并将各种文件予以标准化, 对不完整的数据予以加工, 找出需要进行修复的周整跳变点, 进行观测值的修复;对观测值需要进行改正的进行模型改正。必须经过多次的卫星位置计算后才能对数据进行处理, 在GPS广播黄历中, 独立的星历参数每小时便会有一组, 如此依赖计算工作变得十分复杂, 因此需要一个标准的卫星轨道方程, 以方便计算, 节约存储空间。对GPS的卫星轨道方程进行标准处理的方式主要为拟合处理, 一般以时间作为变量采用多项式的方式。多项式的改正需要通过您和求出唯一的钟差, 这主要是由于来自星历的钟差值为多个。对信号的真正发射时刻进行确定, 并将该时刻时卫星确切的轨道位置予以确定, 并将所有测站对所有卫星时间基准予以统一, 用以估算它们的相对钟差。接收机不同则提供的数据记录格式也会有所差异, 例如观测时刻, 有可能采用经过改正后的标准时间也有可能使用接收机的参考历元。必须对观测值文件进行标准和格式化之后才能进行平差。具体项目包括:记录格式标准化;记录项目标准化;采样密度标准化;数据单位的标准化。

4 高程控制可靠度分析

在进行控制测量过程中, 由于由于水准点高程的数据采集缺失, 因此起算数据采用国家二等的三角点高程作为高程控制的起算数据, 对控制点GPS高程的计算需要同不舍的控制点高程进行拟合。由于其高程同水准点的高程没有联测、检核, 因此人们最关注的还是其可靠度问题。但是通过大量的实践, 若平差结果的指标以及各项精度均能够达到规范要求, 那么GPS的高程拟合模型具有全理性, 其拟合结构能够达到精度要求。主要的检验方案包括下面几种:异步环检验、同步环检验以及重复基线的检验。

参考文献

[1]王惠南.GPS导航原理与应用[M].科学出版社, 2003.

[2]乔仰文, 等.GPS卫星定位原理及其在测绘中的应用[M].教育科学出版社, 2002.

低丘地区GPS水准测量应用 篇10

目前, 由于GPS高程测量没有测量规范, 且受坐标系不一致的影响, 其精度一直被认为不太可靠, 所以没有得到广泛的应用。但GPS水准测量的推广, 是工程水准测量发展的必然趋势。且通过大量地形测量的实践证明, 只要处理得当, GPS高程是完全可以应用的。

二、GPS定位的基本原理

利用GPS接收机进行定位的基本原理, 就是把卫星视为飞行的控制点, 在已知其瞬时坐标 (可根据卫星轨道参数计算) 的条件下, 以GPS卫星和用户接收机天线之间距离为观测量, 进行空间距离后方交会, 从而确定用户接收机天线所处的位置。

利用GPS进行定位有多种方式, 就接收机所处的状态可分为静态定位和动态定位;若按参考点的不同位置, 又可分为单点定位和相对定位。

GPS相对定位是目前GPS测量中精度最高的一种定位方法, 已广泛应用于大地测量、精密工程测量等领域中。相对定位的最基本方法是用两台接收机分别安置在基线的两端, 并同步观测相同的GPS卫星, 以确定基线端点在协议地球坐标系中的相对位置和基线向量。这种方法可推广到多台接收机安置在若干条基线的端点上, 通过同步观测GPS卫星以确定多条基线向量。由于在两个观测站或多个观测站同步观测相同卫星的情况下, 卫星的轨道误差、卫星钟差、接收机钟差以及电离层和对流层的折射误差等对观测量的影响具有一定的相关性, 所以, 利用这些观测量的不同组合进行相对定位, 便可以有效地消除或减小上述误差的影响, 从而提高相对定位的精度。

GPS观测数据需经过特殊的数学处理, 才能成为可用的应用成果。由于GPS测量获得的观测量为世界坐标系WGS-84椭球体上的空间直角坐标, 而我们常用的平面坐标系为1954年北京坐标系, 高程基准为正高基准, 因此数据处理的目的是将WGS-84的空间坐标转换成当地参考系的平面坐标和高程。在这个处理过程中, 要完成平差、转换、投影3个环节。目前常用的数据处理方法有空间强制符合法、空间平差空间转换法等。

GPS观测数据经转换、平差等数学处理后, 可得到两点间的基线向量及高精度的大地高差, 如果已知一点的大地高, 即可求得全网各点的大地高。大地高是以椭球面为基准的高程系统, 其定义为由地面点沿该点的椭球法线到椭球面的距离。但是, 目前常用的高程是以铅垂线和水准面为依据的水准测量得来的, 所以, 在实际工程中不采用大地高系统, 而采用正高系统或正常高系统。正高即地面点沿垂线方向到大地水准面的距离, 正常高即地面点沿垂线方向到似大地水准面的距离, 其相互关系为

式中, N为大地水准面差距;ζ为高程异常。

由于GPS水准测量得到的是地面点的大地高, 而通常的测量工作需要的是正高, 因此, 为了得到一个点的正高, 除了要观测该点的大地高以外, 还需要知道该点的大地水准面差距。实际上, 正高是不可能精确求出的, 而我国的国家高程系统为正常高系统, 它是与正高系统非常接近, 在实际中又能严格和精确求定的, 因此, 为了得到某点的正常高, 须知道该点的大地高和高程异常。

计算大地水准面差距和高程异常的方法主要是重力测量法, 但在一般的工程测量工作中是难以实现的, 因此, 需采取其他的方法。如果已知某点的正常高, 且利用GPS观测该点的大地高, 则可精确求得该点的高程异常, 考虑到工程测量控制网的范围较小, 似大地水准面的变化比较平缓, 因此, 可利用一些联测水准的GPS点, 求得各点的高程异常值, 再用曲面拟合的方法来逼近似大地水准面, 以求得其他GPS点的高程异常, 从而达到高程系统转换的目的, 曲面拟合法仅是将高程异常近似地看做是一定范围内各点坐标的曲面函数, 用已联测水准的GPS点的高程异常来拟合这一函数, 在求得函数的拟合常数后, 就可利用这一函数来计算其他GPS点的高程异常和正常高。常用的拟合函数为二次曲面函数, 其模型为

在采用二次曲面拟合时, 一般应用6个以上的GPS水准联测点, 但测区的联测水准点少于6个时, 可采用平面函数拟合, 这时的拟合函数模型为

在实际的工作中, 应根据测区地理条件的不同、范围的不同等因素选择合理的拟合函数, 以使测点的拟合精度达到最高。

三、试验数据分析

为验证GPS水准测量的精度, 我们选择低丘地形测量工程进行试验, 根据以往的经验, 观测时间的长短对大地高的测值精度有一定的影响, 观测时间加长, 测值逐渐趋于稳定, 其中误差有减小的趋势, 在1小时以内, 其精度随时间的增加而提高的趋势是明显的, 在1小时之外, 若继续增加观测时间, 观测值的精度提高不是很明显, 在五牧场区地形测量中首级控制采用D级网的要求进行观测。

GPS施测采用3台套单频ASHTEH-STEP1卫星定位接收机静态测量, 控制网布设形式为同步环和异步环构成的GPS网共33个点, 施测等级为D级GPS网, 采用静态测量方式, 观测时间≥45分钟, 采样间隔15秒, 卫星高度角≥15°, GPS天线高由不同方向量取三次, 读数至毫米, 取三次读数平均值作为最后天线高值, 观测结束后要进行天线高较合。

采用随机软件进行解算, 约束平差, 对超限和观测质量较差的个别边, 解算时要进行删除。GPS测量基本技术要求规定见下表:

由于施工区域只有三个基本控制点 (C级GPS点) , 且此三点在测区内分布较均匀, 故本次观测数据的解算以此三点为已知点, 采用曲面拟合法进行高程拟合。

以这三个点为已知点, 施测三个四等水准闭合环, 闭合环内共联测10个GPS点, 严密平差, 平差后高程与GPS拟合高程进行对比。

从上表可以看出, 10个点高程的互差大部分是比较小的, 互差较大的点均在丘陵地带, 且远离已知点, 平原地带的互差在10mm以内, 互差值大于50mm的点有2个。

由于本地区缺少已知高程点, 故本次解算未做二次曲面拟合, 但从观测精度来看高程互差中误差为m=±32.6mm, 观测精度达到了目前国内外GPS水准实践中, 山区加地形改正后, GPS水准求出的正常高和已知正常高之差10～50mm这一正常标准。

四、结论

随着GPS相对定位技术的不断发展和定位精度的不断提高, GPS精密测高向传统的水准测高提出了挑战。两者相比, 最大的优点表现在一个测站跨越距离上。传统水准测量的缺陷, 除了作业效率低外, 还由于地面折射引起系统误差积累, 而且重复水准测量所得的高程变化并不完全是地壳垂直运动, 含有因地壳质量迁移而引起的大地水准面变化。相反GPS相对定位具有速度快、精度高、全天候、全自动化、不受通视条件、边长限制等特点, 使GPS水准测量将得到越来越多的应用。

但是, GPS水准测量存在的最大弊病是没有有效的校核条件, 例如由于人为的原因使接收机天线高量取错误, 将直接导致测点高程错误, 只有到使用该点时才会发现该点高程出现错误。这种情况出现的可能性很大, 所以在观测时我们应该加以注意。

摘要：根据GPS的基本原理, 探讨GPS技术在工程水准测量应用中的方法和要求, 并根据两次大型工程的实测资料分析GPS水准测量的高程精度, 讨论GPS水准测量在工程施工方面的应用前景。

关键词：GPS,水准测量,精度

参考文献

[1]张凤举, 王宝山.GPS定位技术[M].煤炭工业出版社, 1997.

浅谈GPS测量在输电专业的应用 篇11

1.GPS测量发展应用情况及基本原理

GPS是英文Global Positioning System（全球定位系统）的简称，而其中文简称为“球位系”。GPS是20世纪70年代由美国陆海空三军联合研制的新一代空间卫星导航定位系统 。其主要目的是为陆、海、空三大领域提供实时、 全天候和全球性的导航服务，并用于情报收集、核爆监测和应急通讯等一些军事目的，经过20余年的研究实验，耗资300亿美元，到1994年3月，全球覆盖率高达98%的24颗GPS卫星星座己布设完成。GPS测量技术是以军事目的为主的，因近十几年全地球比较安定，基本没有大规模的战争，所以美国将其开放用于民用各行业，逐步对世界各国开放，但是他们对测量的精度进行了限制，并且在战争一旦发生时，可以限制其用户的使用。目前，我国也在进行GPS测量系统的可发，还没有开放民用。平常我们最熟悉的就是用户设备部分即GPS 信号接收机，其主要功能是能够捕获到按一定卫星截止角所选择的待测卫星，并跟踪这些卫星的运行。当接收机捕获到跟踪的卫星信号后，就可测量出接收天线至卫星的伪距离和距离的变化率，解调出卫星轨道参数等数据。根据这些数据，接收机中的微处理计算机就可按定位解算方法进行定位计算，计算出用户所在地理位置的经纬度、高度、速度、时间等信息。目前各种类型的接收机体积越来越小，重量越来越轻，精度越来越高，便于野外观测使用，广泛应用于各行各业测量定位。大家对“GPS”很熟悉，对其原理可能不很清楚，可以简单地解释，天空的卫星相对于地球的位置是已知的（由一个更复杂的系统监视及计算得到），现在要测量地球上的某个实际的点的经纬度，假若由一颗卫星来测量是不行的，因为到一颗卫星一定的距离的点可以组成一个“球面”。那么由两颗卫星来测量行不行呢？也不行。两颗卫星形成一条直线，被测量的点与这条直线两端的距离一定时，在平面上是对称的两点，而在空间上则是一个园，所以也不行。三颗卫星测量行不行？答案是可以的，因为三颗卫星组成一个平面，被测量的点与任意两颗卫星组成一个平面，共可以组成三个平面，而且三个平面只有一个交点，所以这个交点是唯一的，所以GPS需要三颗卫星才能定位。当然定位的实际计算肯定是非常复杂的，但是基本原理就是这样。

2.GPS在输电专业上的应用

2.1 GPS在输电线路勘测设计上的应用

不论是传统光学经纬仪，还是先进的全站仪，都是在地面上对地面目标进行测量，测量的距离不太远，中间不能有障碍物，而GPS测量是手持机接收空中的卫星信号，对地面的点可以说没有障碍，只受天气的影响。由于勘测设计使用的GPS系统配备了移动基站校准，其测量精度可以达到厘米级，完全能满足工程测量的需要，特别是长距离测量，比传统的测量仪精度要高得多，因为传统的测量要经过数次测量，误差逐渐累积，而GPS测量没有累积误差。所以GPS测量具有非常的优势，已取代了传统的线路勘测设计测量，只是在局部精确测量上才偶尔使用经纬仪或全站仪。

2.2 GPS测量在输电线路规划方面的应用

GPS测量在输电线路规划方面，目前基本上还没有应用，但是随着使用GPS测量输电线路及变电站经纬度坐标，以后的图纸数字化了，繁大的地理信息系统（GIS）即将建立，并集成到我们的PMS系统之中，给我们今后的规划工作带来极大的方便。只要将变电站或负载中心的选址经纬度及输电线路的必须经过关键点经纬度输入，规划的方案就很容易做出来，且精度大大提高，并且通过电子地图，可以优化线路路径、供电方案。

3.GPS测量在输电线路运行工作中的应用

3.1 应用GPS测量校核输电线路档距错误

以前的输电线路勘测设计测量，是采用独立的坐标系统，说得清楚点，是没有与国家的坐标系统联测的，要在地图上標出来，是个大概位置，甚至有些35kV线路没有进行测量，看看地形可以，估计距离，选择杆型，架起来就完了，什么资料也没有。大部分线路运行时间久了，开剖、杆线搬迁等改动不少，对这些缺失的资料，我们可以采用传统的经纬仪测量完善，也可以采用GPS测量完善，我们各单位配备的普通GPS手持机，其精度可以达到3-5米，输电线路档距一般在200米以上，误差一般在2%以内，其精度满足要求，当然对于距离太短的，建议还是使用经纬仪或测距仪测量。

3.2 应用GPS测量巡线道长度

我们平常年年修巡线道，巡线道长度到底有多长？可能大家都没有数。因为巡线道往往在山上，验收时用皮尺丈量巡线道长度是很困难的，用测距仪也很困难，视线受阻，大家花了很大的精力，只能是抽查一下，这样巡线道到底多长，往往不清楚。其实，我们可以用GPS手持机测量航迹，可以在明显的转角处测量，记录一系列的点，形成航迹。中间如果某段没有修巡线道，做好记录，这样可以计算出航迹的长度，巡线道长度还应该根据航迹长度乘以一个系数，这个系数可取1.05-1.15，这样的巡线道长度是比较精确的。如果觉得麻烦，也可以再粗略点，测量某段两点的经纬度，回到家里，再算出长度，再乘以一个系数，这个系数可取1.1-1.5，特殊情况还可以增加，到底取多少合适，可以测算，再积累经验，这样也可以，但是精确度差一些。

3.3 应用GPS测量杆塔坐标，指导雷击跳闸查线

先用GPS测量杆塔坐标，录入到雷电定位系统，当雷电击到线路上，引起跳闸时，雷电定位系统就会测量到一个雷电放电点坐标，再与线路坐标进行对比，就会发现线路上某杆塔附近有雷击，时间也要与线路跳闸一致，这样就可以肯定在某杆塔有雷击，有针对性地进行检查，大大减少工作量，也为抢修缩短了时间。同时对一些非雷击跳闸，也可以排除雷击原因，从而引导考虑其它故障原因，避免走弯路。

3.4 应用GPS导航巡线，获得最佳路径

输电线路往往在崇山峻岭之中，有些地方多歧路，有些因巡线道失修不能辨别路径，这样的情况比比皆是。利用GPS导航功能引路巡线，大大减少辨别路径花费时间，不走冤枉路，为巡线带来了很大方便，其原理与汽车上的导航功能一样，甚至有些手机上也有GPS导航功能，并不复杂，但也需要专门学习。

4.GPS测量在输电线路应急抢险中的应用

说到GPS测量在输电线路应急抢险中的应用，可能大家不好理解，但是GPS测量确实在输电线路应急抢险中发挥了巨大的作用。大家应该对2008年冰灾记忆犹新，突然大面积停电了，到处没有电，通信也随之中断，手机顿时失去了作用，可是我们抢险离不开通信，离不开手机。这时，中国移动给予了我们大力支持，我们将重要抢险区域的GPS坐标给了他们，他们保障了我们的手机畅通。也有人可能要说，告诉他们地名不是也可以，因为地名太大，牵涉范围大，在特殊时期他们无法保障，地名太小，他们就不知道在哪里，所以只有提供GPS坐标最好，即精确又方便。

5.结束语

现代海洋测绘中GPS的应用 篇12

关键词：GPS技术,海洋测绘,精密定位,水深测量

前言

我国海洋面积广阔, 做好海洋的测绘工作有着深远的意义。在以往的海洋测绘中, 通常使用罗盘定位与六分仪、测深杆、测深绳、测深铅鱼等方法进行测量, 这些方法耗时耗力不说且测量精度并不高, 测量出来的数据只能用作粗略的了解, 无法得出高精度的数据。随着科技的发展, 大量新技术应用于海洋测绘工作中, 在测深方面, 侧扫声呐和多波束测深系统, 海洋遥感测深等技术可以得出精确的数据, 应用卫星测高技术对海洋大地水准面、重力异常、海洋环流、海洋潮汐等问题进行了比较详细的探测。现今, GPS技术在海洋精密定位和水深测量中得到了广泛的使用, 使海洋测绘从测量航海要素为主, 发展到测量各种专题要素的信息和建立海底地形模型的全部信息, 使海洋测绘向着更高效、高精度的方向发展。

1 海洋测绘简介

海洋测绘是指测量海洋底部的地球物理场的性质及其变化特征, 绘制成不同比例尺的海图和专题海图, 是对海洋水体和海底为对象所进行的测量和海图编制工作。主要包括海道测量、海洋大地测量、海底地形测量、海洋专题测量, 以及航海图、海底地形图、各种海洋专题图和海洋图集等的编制。

海洋测绘的方法主要包括海洋地震测量、海洋重力测量、海洋磁力测量、海底热流测量、海洋电法测量和海洋放射性测量。因海洋水体存在, 须用海洋调查船和专门的测量仪器进行快速的连续观测, 一船多用, 综合考察。基本测量方式包括: (1) 路线测量。即剖面测量。了解海区的地质构造和地球物理场基本特征。 (2) 面积测量。按任务定的成图比例尺, 布置一定距离的测线网。比例尺越大, 测网密度愈密。在海洋调查中, 广泛采用无线电定位系统和GPS技术。

2 GPS技术在海洋测绘中的应用

GPS又称为全球定位系统, 是美国研制的具有海、陆、空全方位实时三维导航与定位能力的新一代卫星导航与定位系统。GPS是由空间星座、地面控制和用户设备等三部分构成的。GPS测量技术能够快速、高效、准确地提供点、线、面要素的精确三维坐标以及其他相关信息, 具有全天候、高精度、自动化、高效益等显著特点。

2.1 GPS技术在海洋测绘中精确定位中的应用

现今, 在我国沿海范围已经开始使用无线电指向标-差分全球定位系统 (RBN/DGPS) , 这一系统能够在300公里范围内进行偏差不超过5米的精确定位, 能够满足现今条件下的沿岸海道的测量大比例尺绘图过程中导航与定位的要求, 就其定位性而言, 一般情况下的海洋测绘是足够的, 但是仍然无法满足高精度测量的需求。但是使用GPS-PPK技术则不会存在这些问题, GPS-PPK技术能够保证高精度的测量, 同时在使用的过程中, 不必使数据链进行实时通讯。在对海洋进行精密测绘时需要从经费预算、海洋测量精度、导航实时性的需求等多方面进行综合考虑的情况下, 将RBN/DGPS和GPS-PPK技术两者的优点进行结合而得出的技术方案能够良好的实现以上考虑。当使用RBN/DGPS和GPS-PPK技术相结合的方案时, 其主要工作方式如下:首先使用RBN/DGPS系统进行先期的定位精度的检测, 使之能够收到定位误差在3米之内的先期数据, 而后通过使用双频载波对其载波的相位数据进行相互比对, 从而可以得出更为精确的定位数据。

2.2 GPS技术在海洋测绘的水深测量中的相关应用

现今, 我国在海洋测绘中的水深测量中多使用多波束的水深测量系统。相较于我国原先使用的单波束系统的测量系统, 多波束水深测量系统能够根据不同的水源深度直接测得相应的深度数据, 同时还能够在垂直方向直接进行测量从而得到数据, 这些都是单波束水深测量系统所无法达到的, 所以, 在使用多波束水深测量系统时能够很方便且准确的对相对宽度范围中的两侧多点的水源深度进行测量, 从而得出清晰的海底地形地貌图。在海洋测绘过程中, 多波束水深测量系统结合GPS技术就能够精确、高效的完成对于海底地形地貌的测量和绘制。

2.3 GPS与数字测深仪在海洋测绘中的实际使用

2.3.1 GPS在水深测量中的应用

海洋测绘中的水深测量是指使用搭载在测量船上的测量系统对海洋进行水深测量从而得出的数据, 测量系统主要是由专门的测量软件和电脑、GPS接收装置、多波束水深测量仪等组成。下面对海洋测绘的整个测绘流程进行介绍: (1) 前期准备工作, 在这一阶段, 测量人员需要对以下几个方面引起注意:其一, 在架设GPS-RTK基准站时, 需要将其设置在需要测量的区域的中心区域, 且需要处在周围地势较高周围没有明显的遮挡物的地方。其二, 通过使用北京54或西安80坐标为基准换算需要的坐标。其三, 通过对已测量数据的重新加密, 从而重新设定原有的测量断面, 对需要测量的水深作业线进行初步的布设。 (2) 当开始进行数据收集时, 需要校验数据参数的正确性, 避免因为参数错误等引起的基站定位误差, 当海洋测绘中的测深设备连接正常后, 需要对测量仪器与更正天线的偏差、接受装置的数据格式、定位仪的接口和测深仪配置等进行校准, 并经检验正常后方可继续进行工作。 (3) 当完成数据收集进入数据处理阶段时, 需要通过专业的软件完成数据处理工作, 通过对测量得到的海洋深度的数据进行处理, 得出海洋测绘的系统化的分析报告, 并以文档的形式进行保存。

2.3.2 GPS-RTK在测量海洋深度时的注意事项

GPS-RTK对水深的定位是通过对当前设定的或者是所要求的坐标系进行的, 因此在使用的过程中需要首先进行参数的计算求解, 建立在同一个坐标系下, 而后才能进行分析对比, 因此, 在对基站架设位置的选择时要特别注意建立在地势较高的中心区域, 而后通过对测量得到的定位数据对比已知的坐标点的实际数据, 通过专用软件的分析计算得出测量区域内的坐标系数。

3 GPS应用于海洋测绘时引起的误差来源分析

当使用无验潮的方法来进行海洋测绘时, 由于海面波浪的影响, 船体的摆动、RTK的高程可靠性、采样速率、同步时差等都会对测量数据造成一定的影响, 而且这些因素引起的海洋深度的测量误差要远远大于RTK定位所产生的误差。

针对以上引起测量误差的因素, 可以通过一定的方式进行修正, 从而保证测量数据的精确度, 对于由于船体摆动而引起的误差, 可以通过使用电磁式的姿态仪对船的姿态进行修正, 这种修正包括位置和高程两方面的修正。同时通过姿态仪也可以对船在行驶过程中的横向和纵向等进行调整, 以上这些都是通过专用软件进行分析控制的, 此外, 对于船体动态的吃水数据而言, 在进行更正时可以依据其静态吃水和探测船的自重下沉以及颠簸程度的总和取平均值, 进而满足探测时的误差修正。

4 结束语

海洋测绘是我们认知海洋重要的一步, 新技术在海洋测绘方面的应用能够更好的提高测绘的精度, GPS技术由于其自身卓越的性能和巨大的优势在海洋测绘方面有着广阔的前景, 应该加快对于GPS在海洋测绘方面的研究, 使其不仅能够在海洋测绘方面发挥作用, 更能够在内陆的水域与近海海洋的测绘中发挥重要作用。

参考文献