谈GPS测量技术在农村公路的应用
摘要:本文主要从GPS测量技术的工作原理、GPS测量的特点及GPS测量技术在农村公路中的应用等进行论述。
关键词:GPS;农村公路;测量;误差
随着科学技术的不断发展,测量技术从传统的经纬仪 水准仪到全站仪 水准仪,再到 GPS测量技术,经历了一个不断更新的过程。GPS全球定位系统(Global Positioning System)是美国研制并在1994年投入使用的垒球卫星导航与定位系统。近年来,GPS系统因具有全球性、全天侯、连续性、实时性导航定位和定时功能,能为各类用户提供精密的三维坐标、速度和时间等优点,其技术的应用已遍及我国国民经济的各个领域,特别是在公路测量的应用上已经较为普遍。GPS系统在应有方面主要分为单点导航定位与相对测地定位,而对于常规测量而言,相对测地定位是主要的应用方式。在此,本文将重点谈谈GPS测量技术在农村公路的应用。
1GPS测量技术的工作原理
相对测地定位是利用L1和L2载波相位观测值实现高精度测量,其原理是采用载波相位测量局域差分法:在接收机之间求一次差,在接收机和卫星观测历元之间求二次差,通过两次差分计算解算出待定基线的长度;求解整周模糊度是其关键技术,根据算法模型,设计了静态、快速静态以及RTK等作业模式。而RTK技术代表着GPS相对测地定位应用的主流。
2GPS测量的特点
GPS系统是目前在导航定位领域应用最为广泛的系统,其可为各类用户连续提供动态目标的三维位置、三维速度及时间信息。GPS测量主要特点如下:
2.1功能多、用途广
GPS系统不仅可以用于测量、导航,还可用于测速、测时。测速的精度可达0.1 m/s,测时的速度可达几十毫微秒。其应用领域不断扩大。
2.2定位精度高
一般双频 GPS接收机基线解精度为 5 mm 1 ppm,而红外仪标称精度为 5 mm 5 ppm,GPS测量精度与红外仪相当,但随距离的增长,GPS测量优越性愈加突出。大量试验证明,在小于50 km的`基线上,其相对定位精度可达12×10-6,而在100 km～500 km的基线上可达10-6～10-7。
2.3实时定位
利用全球定位系统进行导航,即可实时确定运动目标的三维位置和速度,可实时保障运动载体沿预定航线运行,亦可选择最佳路线。特别是对军事上动态目标的导航,具有十分重要的意义。
2.4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 min～40 min左右,采用快速静态定位方法,观测时间更短。例如,使用 Timble4800 GPS接收机的 RTK法可在5 s以内求得测点坐标。
2.5测站之间无需通视
这是GPS技术区别于常规测量的最大优点。常规测量技术需要保持良好的通视条件,又要保障测量控制网的良好图形结构。而GPS测量只要求测站15°以上的空间视野开阔,与卫星保持通视即可。其这一优点,使得在布设长大线路施工控制网时,可省去大量的传算点、过渡点的测量,大大减少测量作业时间和费用,同时也使选点布网变得非常灵活。
2.6操作简便
GPS测量的自动化程度很高。目前,GPS接收机已趋小型化和自动化,在观测中测量员只需打开 GPS接收机、量取天线高、采集环境的气象数据、监视仪器的工作状态,而其他工作,如卫星的捕获、跟踪观测和记录等均由仪器自动完成,然后利用数据处理软件对数据进行处理,即求得测点三维坐标。观测结束时,仅需关闭电源,收好接机,便完成野外数据采集任务。
2.7可提供全球统一的三维地心坐标
经典大地测量将平面和高程采用不同方法分别施测。在GPS测量中,在精确测定观测站平面位置的同时,可以精确测量观测站的大地高程。其这一特点,不仅为研究大地水准面的形状和确定地面点的高程开辟了新途径,同时也为其在航空物探、航空摄影测量及精密导航中的应用,提供了重要的高程数据。
2.8全天候作业
GPS卫星较多,且分布均匀,保证了全球地面被连续覆盖,使得在地球上任何地点、任何时候进行项观测工作,通常情况下,除雷雨天气不宜观测外,一般不受天气状况的影响。