GPS在公路测量中的应用

1 GPS 测量简介

全球定位系统(GPS) 是美国国防部主要为满足军事部门对海上、陆地和空中设施进行高精度导航和定位的要求而建立的。该系统从本世纪70 年代初开始设计、研制。GPS 具有全天候提供高精度的连续实时三维导航、定位能力。自1980 年第一台商用GPS 接收机问世以来,随着GPS 工作卫星的不断入轨和GPS 接收机性能的不断提高和改进,GPS测量技术已广泛应用于我国国民经济建设的各个部门。

实时GPS系统由以下3部分组成.

(1) GPS信号接收系统. 从理论上讲,双频接收机与单频接收机均可用于实时GPS测量. 但是,单频机进行整周未知数的初始化需要较长的时间,此乃实时动态测量所不允许的;加之单频机在实际作业时容易夫锁,夫锁后的重新初始化要占去许多时间,因此,实际做作业中一般应采用双频机.

(2)数据实时传输系统. 为把基准站的信息及观测数据一起实时传输到流动站,并与流动站的观测数据进行实时处理,必须配置高质量的无线通讯设备(包括无线信号调制解调器). 由于数据信息量大,必须采用较高的传输速度,波特率通常要在9600以上. 利用数据实时传输系统,流动站可以随时调阅基准站的工作状态和设站信息. 这对于保证成果质量的排除

观测中出现的问题十分有利.

(3)数据实时处理系统. 基准站将自身信息与观测数据,通过数据链传输至流动站,流动站将从基准站接收到的信息与自身采集的观测数据组成差分观测值. 在整周未知数解算出台后,即可进行每个历元的实时处理. 只要保持锁定四颗以上的卫星,并具有足够的几何图形强度,就能随时给出厘米级的点位精度. 因此,必须具备功能很强的数据处理系统. 目前该系统已发展成为多功能的完整系统,所以能成功地用于实际作业中.

由于公路建设无论是在测量原则,还是在测量精度和作业方法等方面有自己的特点。公路路线一般处在一条带状走廊内。其平面控制测量往往采用导线形式,这包括附合导线、闭合导线、结点导线等导线网形式。目前GPS 测量技术在公路测设中主要用于建立公路工程测量控制网及动态RTK 测量。下面结合GPS 使用情况对公路GPS 控制测量作一简要介绍。

2 GPS测量的特点

相对于经典测量学来说, 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,但测站上空必须开阔, 以使接收GPS卫星信号不受干扰。

(2)定位精度高。一般双频GPS接收机基线解精度为5mm+1ppm, 随着距离的增长, GPS测量优越性愈加突出。

(3)观测时间短。采用GPS布设一般等级的控制网时, 在每个测站上的观测时间一般在1-2小时左右, 采用快速静态定位的方法, 观测时间更短。

(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, 可以精确测定观测站的大地高程。