GPS測量技術(shù)在公路測量中的原理及應(yīng)用

　　1GPS測量簡介

　　全球定位系統(tǒng)(GPS)是美國國防部主要為滿足軍事部門對海上、陸地和空中設(shè)施進(jìn)行高精度導(dǎo)航和定位的要求而建立的。該系統(tǒng)從本世紀(jì)70年代初開始設(shè)計、研制。GPS具有全天候提供高精度的連續(xù)實時三維導(dǎo)航、定位能力。自1980年第一臺商用GPS接收機(jī)問世以來，隨著GPS工作衛(wèi)星的不斷入軌和GPS接收機(jī)性能的不斷提高和改進(jìn)，GPS測量技術(shù)已廣泛應(yīng)用于我國國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)的各個部門。

　　實時GPS系統(tǒng)由以下3部分組成。

　　(1)GPS信號接收系統(tǒng)。從理論上講，雙頻接收機(jī)與單頻接收機(jī)均可用于實時GPS測量。但是，單頻機(jī)進(jìn)行整周未知數(shù)的初始化需要較長的時間，此乃實時動態(tài)測量所不允許的；加之單頻機(jī)在實際作業(yè)時容易夫鎖，夫鎖后的重新初始化要占去許多時間，因此，實際做作業(yè)中一般應(yīng)采用雙頻機(jī)。

　　(2)數(shù)據(jù)實時傳輸系統(tǒng)。為把基準(zhǔn)站的信息及觀測數(shù)據(jù)一起實時傳輸?shù)搅鲃诱?，并與流動站的觀測數(shù)據(jù)進(jìn)行實時處理，必須配置高質(zhì)量的無線通訊設(shè)備(包括無線信號調(diào)制解調(diào)器)。由于數(shù)據(jù)信息量大，必須采用較高的傳輸速度，波特率通常要在9600以上。利用數(shù)據(jù)實時傳輸系統(tǒng)，流動站可以隨時調(diào)閱基準(zhǔn)站的工作狀態(tài)和設(shè)站信息。這對于保證成果質(zhì)量的排除

　　觀測中出現(xiàn)的問題十分有利。

　　(3)數(shù)據(jù)實時處理系統(tǒng)。基準(zhǔn)站將自身信息與觀測數(shù)據(jù)，通過數(shù)據(jù)鏈傳輸至流動站，流動站將從基準(zhǔn)站接收到的信息與自身采集的觀測數(shù)據(jù)組成差分觀測值。在整周未知數(shù)解算出臺后，即可進(jìn)行每個歷元的實時處理。只要保持鎖定四顆以上的衛(wèi)星，并具有足夠的幾何圖形強(qiáng)度，就能隨時給出厘米級的點位精度。因此，必須具備功能很強(qiáng)的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)。目前該系統(tǒng)已發(fā)展成為多功能的完整系統(tǒng)，所以能成功地用于實際作業(yè)中。

　　由于公路建設(shè)無論是在測量原則，還是在測量精度和作業(yè)方法等方面有自己的特點。公路路線一般處在一條帶狀走廊內(nèi)。其平面控制測量往往采用導(dǎo)線形式，這包括附合導(dǎo)線、閉合導(dǎo)線、結(jié)點導(dǎo)線等導(dǎo)線網(wǎng)形式。目前GPS測量技術(shù)在公路測設(shè)中主要用于建立公路工程測量控制網(wǎng)及動態(tài)RTK測量。下面結(jié)合GPS使用情況對公路GPS控制測量作一簡要介紹。

　　2GPS測量的特點

　　相對于經(jīng)典測量學(xué)來說，GPS測量主要有以下特點：

　　(1)測站之間無需通視。測站間相互通視一直是測量學(xué)的難題，GPS這一特點，使得選點更加靈活方便，但測站上空必須開闊，以使接收GPS衛(wèi)星信號不受干擾。

　　(2)定位精度高。一般雙頻GPS接收機(jī)基線解精度為5mm+1ppm，隨著距離的增長，GPS測量優(yōu)越性愈加突出。

　　(3)觀測時間短。采用GPS布設(shè)一般等級的控制網(wǎng)時，在每個測站上的觀測時間一般在1-2小時左右，采用快速靜態(tài)定位的方法，觀測時間更短。

　　(4)提供三維坐標(biāo)。GPS測量在精確測定觀測站平面位置的同時，可以精確測定觀測站的大地高程。

　　(5)操作簡便。GPS測量的自動化程度很高，在觀測中測量員的主要任務(wù)是安裝并開關(guān)儀器、量取儀器高和監(jiān)視儀器的工作狀態(tài)，而其它觀測工作如衛(wèi)星的捕獲，跟蹤觀測等均由儀器自動完成。

　　(6)全天候作業(yè)。GPS觀測可在任何地點，任何時間連續(xù)地進(jìn)行，一般不受天氣狀況的影響。