GPS技术在公路测量中的应用前景及现状

1.论文题目：GPS技术在公路测量中的应用前景专业：测绘工程学生：李艳旭（签名）李艳旭指导教师：饶德庆（签名）摘要GPS技术应用于公路测量是公路外业勘测的一项重大技术革命，其应用及开发的前景十分广阔。尤其是实时动态（RTK）定位技术在公路测量中的应用蕴含着巨大的技术潜力，本文主要介绍了GPS中的RTK技术在公路测量中的应用及其对公路勘测的巨大推动作用。关键词：GPS；RTK；静态定位；动态定位2目录2.概述............................................................................................................................................33.1、GPS技术发展现状..............................................................................................................44.2、GPS技术在公路测量中的应用前景..................................................................................55.3、GPS-RTK测量技术在实际应用中的特点与问题.............................................................63.1GPS-RTK技术的测量在实际应用中的特点.....................................................................63.2GPS-RTK技术的测量在实际应用中的问题.....................................................................76.4、GPS-RTK的使用方法.....................................................................................................134.1测区七参数的求取...........................................................................................................134.2设立GPS-RTK基准站.....................................................................................................134.3设置GPS-RTK移动站.....................................................................................................144.4测量软件设置...................................................................................................................144.5内业整理...........................................................................................................................144.6GPS-RTK的精度分析.......................................................................................................147.5、RTK技术在公路测量中的应用........................................................................................158.5.1实时动态（RTK）定位技术简介....................................................................................159.5.2应用...................................................................................................................................1610.5.3RTK技术的优点................................................................................................................1711.6、推广建议..........................................................................................................................1712.7、结语....................................................................................................................................1813.8、致谢....................................................................................................................................193GPS概述全球定位系统(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、空三卫星定位系统大领域提供实时、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，是美国独霸全球战略的重要组成。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全球卫星定位系统由三部分组成：空间部分———GPS星座；地面控制部分———地面监控系统；用户设备部分———GPS信号接收机。GPS定位技术具有高精度、高效率和低成本的优点，使其在各类大地测量控制网的加强改造和建立以及在公路工程测量和大型构造物的变形测量中得到了较为广泛的应用。41、GPS技术发展现状全球定位系统GPS(GlobalPositioningSystem)是美国陆海空三军联合研制的卫星导航系统，具有全球性、全天性、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。单点导航定位与相对测地定位是GPS对常规测量而言的相对测量，其原理是采用载波相位测量局域差方法：在接收机之间求一次差，在接收机和卫星历元之间求二次差，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等作业模型。静态作业模式主要用于地壳变形观测、国家大地测量、大坝变形观测等高精度测量；快速静态测量以其高效的作业效率与厘米级精度广泛应用于一般的工程测量；而RTK测量以其快速实时、厘米级精度等特点广泛应用于数据采集（如碎部测量）与工程放样中。RTK技术代表着GPS相对测地定位应用的主流。GPS测地型接收设备是实现测地定位的基本条件，接收机有单频与双频之分，双频机能以L2观测值修正电离层折射影响，最适宜于中、长基线（大于20km）测量，具有快速静态测量的功能，可升级为RTK功能；单频机适宜于小于20km的短基线测量，对于一般工程测量具有良好的性能价格比。RTK系统由GPS接收机设备、无线电通讯设备、电子手簿及配套设备组成，整套设备在轻重化、操作简便性、实时可靠性、厘米级精度等方面的特点，完全可以满足数据采集和工程放样的要求。鉴于GPS系统在轨卫星数有限，在对空通视受遮5挡的条件下，不能保证正常解算，影响定位的精度和可靠性。实践表明，单频GPS系统由于多环境的制约，存在着很大的局限性。随着俄罗斯的全球导航卫星系统（GLONASS）的不断完善，利用GLONASS来改善GPS性能的双星座系统(GLONASS)已由美国Ashtech公司研制成功，这种全天候、全地域、高精度的系统为用户提供了更为完善的接收设备，成为双星座系统的接收设备GPS接收设备的新水平。2、GPS技术在公路测量中的应用前景随着我国国民经济的快速增长和西部大开发的实施，我省的高等级公路建设迎来前所未有的发展机遇，这就对勘测设计提出了更高的要求，随着公路设计行业软件技术和硬件设备的发展，公路设计已实现CAD化，有些软件本身还要求提供地面数字化测绘产品的支持；建立勘测、设计施工、后期管理一体化的数据链，减少数据转抄、输入等中间环节，是公路勘测设计“内外业一体化”的要求，也是影响高等级公路设计技术发展的“瓶颈”所在。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。勘测技术的进步在于设备引进和技术改造，在目前的技术条件下引入GPS技术应当是首选。当前，用GPS静态或快速静态方法建立沿线总体控制测量，为勘测阶段测绘带状、路线平面、纵面测量提供依据；在施工阶段为桥梁、隧道建立施工控制网，这仅仅是GPS在公路测量中应用的初级阶段，其实，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。63、GPS-RTK测量技术在实际应用中的特点与问题GPS定位技术的高度自动化和所达到的定位精度极具潜力，使广大测量工作者产生了极大的兴趣。尤其从1982年第一代大地型无码GPS接收机投入市场以来，在应用基础的研究、应用领域的开拓、硬件和软件的开发等方面都得到了蓬勃发展。3.1GPS-RTK技术的测量在实际应用中的特点(1)观测站之间无需通视。既要保持良好的通视条件，又要保障三角网的良好图形，这一直是经典大地测量在实践方面的困难之一。GPS测量不要求观测站之间相互通视，因而不需要建造觇标，同时也使点位的选择变得甚为灵活。不过，也应指出，GPS测量虽然不要求测站之间相互通视，但必须保持观测站以上空间开阔，以使接收GPS卫星的信号不受干扰。(2)定位精度高。现已完成的大量实验表明，GPS-RTK的精度已经可以满足大比例尺地形图测绘的要求。(3)观测时间短，效率高。目前，完成一条基线的精密相对定位所需要的观测时间，根据要求的精度不同，一般约为1～3h，为了进一步缩短观测时间，提高作业速度，对于快速定位方法的应用正受到广泛的重视。近年来发展的短基线(例如不超过20km)快速相对定位法，其观测时间仅需数分钟。(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GPS测量的这一特点，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7空物探、航空摄影以及导航中的应用提供了重要的高程数据。(5)操作简便，自动化程度高。GPS测量的自动化程度很高，在观测中，测量员的主要任务只是安装并开关仪器，量取仪器高和监视仪器的工作状态。而其它观测工作如卫星的捕获跟踪、观测等均由仪器自动完成。另外，GPS用户接收机一般重量较轻，体积较小，携带和搬运更方便。(6)成本低、经济效益高。国内外大